Измеритель угла рассогласования

,Ьи ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВ(71) Дальневосточный политехнический институт им. В,В. Куйбьппева (72) Г.И. Каплун(56) Авторское свидетельство СССР В 1259205, кл, С 05 В 11/01, 1985.Авторское свидетельство СССР В 796787, кл. С 05 В 11/О 1, 1979. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛА РАССОГЛАСОВАНИЯ (57) Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях угол-фаза-код следящего типа. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия угловых изме" рений. Измеритель угла рассогласования содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, регистр 3, формирователь 4 импульсов, синусный 5 и косинусный 6 преобразователи, первый 7 и второй 8 цифроаналоговые преобразователи, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 9, первую 1 О и вторую 11 схемы выборки-хранения, дифференциальный усилитель 12, управляемый генератор 13, второй счетчик 14, сумматор 15 по,модулю два и выходную шину 16. Сущность изобретения заключается в замене аналоговых генераторов высокоточными цифровыми генераторами, а также в фиксации кода положения дважды за период опорного сигнала. 2 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях, угол-фаза-код следящего .типа.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия угловых измерений.На фиг. 1 показана структурная схема измерителя угла рассогласова-:,10 ния; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу системы.Измеритель угла рассогласования фиг.1) содержит генератор 1 импуль-. сов, первый счетчик 2, регистр 3, . 15 формирователь 4 импульсов, синусный 5 и косинусный б,преобразователи, первый 7 и второй 8 цифроаналоговые преобразователи, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 9, первый 20 10 и второй 11 блоки выборки - хране ния, дифференциальный усилитель 1 2, управляемый генератор 13, второй счетчик 14, сумматор 15 по модулю два и выходную щину 1 б. 25В качестве регистра 3 используется стандартный триггерный регистр, например типа микросхемы К 155 ТИ 8.Формирователь 4 импульсов формирует на первом выходе короткие импульсы по срезу и фронту сигнала второго счетчика 14. На втором выходе сигнал должен появляться с задержкой, равной суммарной задержке регистра 3 и обоих постоянных запоминающих устройств.В качестве синусного и косинусного преобразователей используют постоянные запоминающие устройства, например микросхемы К 568 РЕ 1. 40В качестве схемы выборки-хранения могут быть использованы микросхемы КР 11 00 СК 2.На фиг,2 представлены диаграммы, характеризующие следующие процессы;17 - выход старшего разряда первого счетчика 2; 18 - выход второго счет" чика 14; 19 - первый выход формирователя 4 сигналов; 20 - второй выход формирователя 4 импульсов; 21 - выход синусно-косинусного вращающегося трансформатора 9; 22 - третий выход формирователя 4 импульсов; 23 - выход первого блока 10 выборки - хранения; 24 - четвертый выход формирователя 4 сигналов; 25 - выход второ 55 го блока 11 выборки-хранения.Измеритель угла рассогласования работает следующим образом. Импульсы генератора 1 поступаютна вход первого счетчика 2, на выходе триггера старшего разряда которого формируются прямоугольные сигналыс периодом Т, (диаграмма 17). Выходные сигналы второго счетчика 14 (диаграмма 18) с тем же периодом имеютфазовый сдвиготносительно сигналов первого счетчика 2. По заднемуфронту выходного сигнала второгосчетчика 14 формирователь 4 импульсов формирует на своем первом выходе импульс (диаграмма 19), поступающий на вход разрешения записи регистра 3, в результате чего в регистр 3записывается код, соответствующийфазовому сдвигу (. Через время, достаточное для установки сигналов наадресных входах синусного 5 и косинусного.б преобразователей, на ихвходы. поступает импульс (диаграмма20) со второго выхода формирователя 4, На выходах синусного и косинусного преобразователей появляютсякоды э 1 п Ч и соэ ц) соответственно,а на выходах первого 7 и второго 8уцифроаналоговых преобразователей - прямоугольные импульсы напряжения самплитудой соответственно Б э 1 пЦ иП соэ 9, где О, - максимальное значение выходного напряжения. Считаядля простоты, что число витков первичных и вторичной обмоток синуснокосинусного вращающегося трансформатора 2 одинаково, выражение длявыходного напряжения П , (диаграмма 21) можно записать в видет 1Б,=Б, е (зпзпм+со эсо э К), (1)где Т - постоянная времени синуснойи косинусной обмоток (которые, как правило, одинаковы);Ы,- угол поворота вала,Через промежуток времени, доста"точный для затухания переходных процессов, вызванных наличием паразитныхемкостей обмоток, на третьем выходеформирователя 4 импульсов (диаграммма 22) формируется импульс, которыйпоступает на управляющий вход первого блока 1 О выборки-хранения, в результате чего фиксируется значениевыходного сигнала синусно-косинусноговращающегося трансформатора 9. Напряжение с выхода первого блока 10 выборки-хранения (диаграмма 23) поступает на первый вход дифференциальногоусилителя 12, положительный выходной145186сигнал которогб поступает на управляющий вход управляемого генератора 13.При нулевом сигнале на управляющемвходе частота управляемого генератора 13 равна частоте генератора 1 импульсов, С появлением ненулевого сигнала на выходе дифференциального усилителя 12 частота управляемого генератора 13 изменяется. Фазовый сдвигу 1 Отакже начинает изменяться пропорционально интегралу от разности частотгенераторов, что приводит к уменьшению выходного напряжения синусно-косинусного вращающегося трансформатора 9,По переднему фронту выходного сигнала второго счетчика 14 на третьемвыходе формирователя 4 импульсов также формируется импульс (диаграмма 19),20по которому в регистр 3 записываетсякод, соответствующий фазовому сдвигу(у +Т, отличающийся от истинногозначения кода положения инверсиейстаршего разряда, На выходах первого7 и второго 8 цифроаналоговых преобразователей формируются напряжения-П, вп и -У, сову соответственно,что приводит к изменению знака напряжения на выходе синусно-косинусного 30вращающегося трансформатора 9 (диаграмма 21), Это напряжение фиксируется вторым блоком 11 выборки-хране-.ния по сигналу, поступающему на уп"равляющий вход с четвертого выходаформирователя 4 импульсов (диаграмма 24). Выходное напряжение второгоблока:11 выборки-хранения (диаграмма 25) поступает на второй вход дифференциального усилителя 12, так что 40сигнал на управляющем входе управляемого генератора 13 получает дополнительное положительное приращение. Фазовый сдвиг с изменяется до тех пор,пока выходное напряжение синусно-косинусного вращающегося трансформатора не станет равным нулю, при этомвыражение (1) принимает следующийвид: ром случае код положения отличается от истинного инверсией старшего разряда. Старший разряд регистра 3 соединен со старшим разрядом выходной шины 6 кода положения через сумматор 15 по модулю два, первый вход которого подключен к выходу старшего разряда второго счетчика 14. При нулевом значении сигнала на выходе второго счетчика 14 код старшего разряда регистра 3 проходит через сумматор 15 по модулю два беэ изменения, при единичном - инвертируется. Таким образом, с выхода сумматора 15 по модулю два всегда поступает верное значение старшего разряда кода положения.Остальные разряды кода положения беэ изменения поступают в выходную шину 16 с выходов соответствующих разрядов регистра 3,В описанном устройстве в отличие от прототипа опорное напряжение синусно-косинусного вращающегося трансформатора 9 не формируется непрерывно, а подается на входные обмоткидважды за период Т, в виде короткихимпульсов, поступающих непосредственно перед моментом фиксации выходного сигнала. Период То обычно имеет величину порядка 10 с, что на три порядка больше времени срабатывания современных постоянных запоминающихустройств и цифроаналоговых преобразователей. Следовательно, в устройстве могут быть использованы сравнительно медленно-действующие постоянные запоминающие устройства и цифроаналоговые преобразователи большой разрядности. Замена аналогового генератора опорного сигнала, используемого в прототипе, высокоточным источником синусно-косинусных напряжений позволяет существенно повысить точность измерения углового положения. Изменение соотношения между ак, тивным и реактивным сопротивлениями обмоток синусно-косинусного вращаю(2) 55 Из выражения (2) следует, что(р = =ж+Т/2, то есть фазовый сдвиг (р с постоянным смещением в 7/2 повторяет значение о - угла поворота вала.Код положения фиксируется в регистре 3 дважды за период Т по заднему и переднему фронтом сигнала на выходе второго счетчика 14. Причем во втощегося трансформатора 9, вызванноеизменением температуры окружающей среды, приводит лишь к некоторому изменению постоянной времени обмоток, что не отражается на точности устройства. Это позволяет устранитьиз состава фазовой следящей системыцепь автоподстройки фазы тока, при" сутствующую в устройстве-прототипе,нестабильность которой вызывают до)В Составитель Б, К Техред М.Ходанич н Маковск Корректор М. МаксимишинецПодписное тор Тираж 879 го. комитета 5, Москва, аказ 7091/55ИИПИ Государствен ГКНТ СС по изобре Ж, Рауш виямая на крытиямд. 4/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектн 5полнительные ошибки в фиксируемом коде положения.В отличие от устройства-прототипа, где код положения фиксируется один раз за период опорного сигнала, в данном устройстве код положения фиксируется дважды за период, что обеспечивает более высокое быстродействие. Формула изобретения Измеритель угла рассогласования, содержащий регистр, выход которого 15 является выходом младших разрядов выходной шины устройства, генератор импульсов, выход которого через пер- . вый счетчик соединен с информационным входом регистра, синусно-косинусный 20 вращающийся трансформатор, управляемый генератор, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстро действия угловых измерений, введены синусный и косинусный преобразователи, два цифроаналоговых преобразо". вателя, два блока выборки-хранения, дифференциальный усилитель и сумма" тор по модулю два, выход которого 860ьявляется выходом старшего разряда выходной шины системы, выход регистра соединен с информационными входами синусного и косинусного преобраэо вателей, выход каждого из которых через соответствующий цифроаналоговый преобразователь соединен с соответствующим входом синусно"косинус- ного вращающегося трансформатора, выход которого соединен с информационными входами первого и второго. блоков выборки-хранения, выходы которых соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выход старшего разряда второго счетчика соединен с первым входом сумматора по модулю. два второй вход которого соединен с выходом старшего разряда регистра, вход разрешения записи которого соединен,с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого соединен со стробирующими входами синусного и косинусного пре образователей, третий и четвертый выходы формирователя импульсов соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков выборки-хранения.1