Преобразователь угол-код

О П И С А Н И Е ( ) 520607ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву 1) 2111097/24 22) Заявлено 07.0(51) М. Кл608 С 9/О си ением зая ооударстеенный комитетСовете Миниотрое СССРпе делам изобретенийи открытий(45) Да убликова Авторы изобретен(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-К Изобретение относится к ной и измерительной техник вано для псинхрониз матике, вычислительможет быть использо.нных напряжений нуса, а также новьвания. ов угла и его синуса и к эффективности преобр реобразования перем ации сельсина-датчик в цифровые коды5 а, синуса и косинуса. Однако такие преобразоватечить одновременно с кодом углса, Кроме того, в них содержитуздов, которые вносят погреа непосредственное кодированичений напряжений требует елового преобразователя и накладразрешающую способность.Целью изобретения является ли не позволяют полу а коды синуса и косинуся много аналоговых шности преобразования,е амплитудных зна 2 жного аналого-цифро. вает ограничения на расширение функцпение одновременно нальных возможностеи - получ да Известны преобразователи углового положения вала сельсина в код, содержащие блок фазочувствительных выпрямителей, подключенный через последовательно соединенные первый блок компараторов и блок определения сектора к одному из входов коммутатора и через второй блок компараторов - к другим входам коммутатора, и блок памяти. Эта цель достигается тем, что в предложенный образователь введены реверсивные счетчики, коммутаторы кодов, блок формирования управляющих импульсов, цифро.аналоговый преобразователь, трансформатор, выпрямитель, блок сравнения, элемент "И",генератор тактовых импульсов и блок подбора кода,выходы которого соединены с первыми входами реверсивных .-,етчиков, вторые входы которых соединены с выходами блока определения сектора. Выходыреверсивных счетчиков соединены через первый коммутатор кода с блоком памяти . Первый выход трансформатора подключен через выпрямитель к блокусравнения и к цифро-аналоговому преобразователю,второй - к одному из входов блока формированияуправляющих импульсов, другие входы которогосоединены со входами блока фазочувствительныхвыпрямителей, а выход - с блоком определения сек.тора. Выход блока сравнения и выход генератора тактовых импульсов через элемент "И" подключены ко ам коммутаторов кода и к блоку подба в ы хо,цифро-аналогового преобразователя сосди.цец со вторым блоком комцараторов.11 а чертеже представлена блок-схема преобразова.толя у 1 оп код.Преобразователь угол-код содержит трансформа.тор 1 питания ссльсиц датчика, блок фазочунстнитель.цых выпрямителей 2, блоки компараторов 3 и 4, блокформирования управляющих импульсов 5, блок определения сектора 6, коммутатор 7,блок подбора кода 8,рсверсивцыс счетчики 9 и 10,.коммутаторы кодов11 и 12, блок памяти 13, цифро аналогоный преобра.зова гель 14 (ЦА 1 т 1, выпрямитель 15 для ЦАП, блоксравнения 16, элемент "И" 17 генератор тактовых импульсов 18, Выходы статорцых обмоток ссльсица датчика соединены со входами блоков 2 и 5, Выходыб нжа 2 сосднцець 1 с соответствующими входами компараторон блоков 3 и 4. Выходы блоков 4 и 5 соеди.цепы со входами блока определения сектора б, Каж-дый блок 3 и 4 состоит иэ трех компараторон, в ка.чесгне которых могут быть использованы разцостпьес усилители, Блок 5 состоит из усилителей-ограничц гелей, логических элементов "И", "НЕ" и триггера.1 юок 5 является дополнением к блоку 6 и служитдня формиронация управляющих импульсон, подана.емых в блок 6. Блок 6 состоит иэ дешифратора сек.тора и шифратора для преобразования позиционногокода начала сектора. Выходы блока б соединены скоммутатором 7, блоком подбора кода 8 и вторымивходами счетчиков 9 и 10. Блок подбора кода 8 состоит иэ ни ических элементов "И", "ИЛИ" и "НЕ",Выходы блока 3 через коммутатор 7 подсоединенык блоку 8,Выходом преобразователя угол код является выход счетчика 9 для значения угла, первый выход ком.мугатора кодов 12 для значения синуса и второй ныход для значения косинуса. 11 а обмотку ь. збуждеция сельсиц.датчика подаетсн опорное напряжение от трансформатора 1, в кото. ром предварительно производится сдвиг фазы напря. жсция длн ус грансция систематического фазового сдвига между напряжениями опорным и синхрониза.ниц.Выпрямитель 15 для ЦАП необходим для уравно. нешквання нестабильности напряжений синхронизации, соответствующим изменением эталонного цапряжсция питания, подаваемого на ЦАП 14. Для исключею,я ошибок иэ-за нелинейности аналоговых элемен.тов при небольших значениях мгновенных напряжеций синхронизации, которые могут привести к выходуиэ синхронизации, применяется блок сравнения 16н элемент "И" 17,Преобразователь угол-код работает следующим: об 11 эом.Определение угла 8 поворота ротора сельсиц.ьз чика производится н дна этапа. На первом этапеопределяется три;шати ралусцый сектор, в пределах которого находится рокфор, Во ягором э гале ирсдс. ляется код угла внутри найденного сек гора, полный угол и одновременно его тригонометрические синус и косинус, После выпрямления в блоке 2 огибающие нагсряжений синхронизации подаются в блоки ком. параторов 3 и 4, где они соответственно сравниваются с напряжением, пропорциональным косинусу угла н секторе с ЦАП 14 и друг с другом. Компараторы построены таким образом, что если напряжение на пер. ном входе превышает напряжение на втором входе, то на выходе появляется положительный потенциал, Если напряжения ца входах равны, то на выходе будет нулевой потенциал, Полученные после сравнения величины н виде широтно-импульсных и фаэово-временных значений однозначно определяют угловое положение ротора сельсина.датчика. Весь интервал изменения угла 0.360 разбивается на 12 секторов, в которых одно из трехфаэных напряжений синхронизации ана логично изменению синуса или косинуса в интервале 30 о.б 0", На этом участке огибающая напряжений синхронизации имеет достаточную крутизну, что оп. ределяет нежесткие требования к характеристикам компараторов, а дрейф нулевого уровня и нелинейность аналоговых элементов незначительно влияют на по. грешность, Результат сравнения с трех компараторов первого блока 4 подается в блок 6, дешифратор которого определяет сектор. В зависимости от номера сектора происходит выбор фазы напряжения сравнения со второго блока компараторов 3 и одновремен. ное преобразование позиционного номера найденно. го сектора в цифровое значение его нижней границы (Оо, 30 о, 60 о, 90 о 330 ), определение знака нак лона (производной) огибающей на данном секторе и н зависимости от положительного или отрицатель. ного знака с блока б устанавливается в счетчик 10 код 30 или 60 соответс 1 ненно. В счетчик 9 записы. вается цифровой код выбранного сектора. С блока 6 сигнал, подаваемый на коммутатор 7, выбирает со. ответствующий результат сравнения (сигнал рассогла. сования), последний подается на блок 8, предназначенный для пропускания тактовых импульсов на вычитающие или суммирующие входы реверсивных счетчиков 9 и 10. Исходя иэ вышеизложенного, угол пово. рота ротора сельсица-датчика в пределах тридцатиградусного сектора определяется по той фазе, огибающая напряжения которой изменяется в пределах это. го сектора аналогично изменению функции синуса или косинуса ЗСРо. Состояние счетчика 1 О определяет величину угла в пределах выбранного тридцатиградусного сектора, Состояюе счетчика 9 определяет угол поворота ротора сепьсина-датчика, Коды с выхо. дон счетчикови 10 через коммутатор кодой 11 подаются в качестве адреса в блок памяти 13, На выходеблокэ памяти 13 появляется код синуса и косинус.ЦАП 14 преобразует код синуса в аналоговую неличи. ну, которая сравнивается в блоке 3 с величиной огибаюшей напряжений каждой фазы синхронизации, В случае если напряжение с ЦАП 14 больше о нбающей выбранного напряжения, на выходе коммутатора 7 появляется положительный потенциал и блок 8 пропускает тактовые импульсы на суммирующий вход счетчика 10, содержимое его увеличивается, и растет напряжение с ЦАП 14. Если напряжение ЦАП4 мень.ше (или равно) величине огибающей, то тактовые импульсы поступают на вычитающий вход счетчи.ка 1 О и процесс протекает в обратном порядке, При 1 ф положительном знаке наклона огибающей реверс счетчиков 9 и 1 О одинаковый, при отрицательном - противоположен, Реверс счетчика с прямого на об.ратный происходит в момент, когда огибающая напряжения выбранной фазы проходит через экстремаль ф ные точки. Полное значение угла поворота ротора сельсина-датчика определяется по содержимому счет 4 чика 9 путем суммирования значений нижней грани.цы сектора со значением угла в секторе, При неподвижном роторе сельсина-датчика система обратной связи совершает колебания около истинного значения угла на единицу младшего разряда счетчика 9.Коммутатор кодов 11 через период тактовых импульсов подключае 1 к блоку памяти 13 в качестве адреса содержимое либо счетчика 9, либо счетчика 10. На выходе блока памяти 13 появляется соответственно код синуса в пределах 30 о-бОо, затем код синуса и косинуса угла поворота ротора сельсина.датчика, Коммутатор кодов 12, жестко синхронизированный с 39 коммутатором кодов 11, подает первое значение в ЦАП 14, вторые значения на выход преобразователя, куда одновременно подается код угла поворота, сель- сина-датчика из счетчика 9, При вращении ротораЗЬ сельсина.датчика происходят соответствующие изме.(пения состояния лсщифратора блока 6 и описаныйньпце процесс слежения.Формула изобретенияПреобразователь угол.кол, содержащий блок фаэо чувствительных выпрямителей, подключенный черспоследовательно соединенные первый блок комгара торов и блок определения сектора к одному из вхо.одов коммутатора и через второй блок компаратрров к другим входам коммутатора, и блок памяти, ол и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью распгнреяия функ циональных возможностей, в него ввелены реяерсин. ные счетчики, коммутаторы кодов, блок формирова ния управляющих импульсов, цифро аналоговый преобразователь, рансформатор, в рямитель, блок сравнения, элемент "И", генераор актовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого соеннс. ны с первыми входами реверсивных счетч кон, вторые входы которых соединены с выхоламн блока определения сектора; выходы реверсинлых счетчики соединены через первый коммутатор кол с блоком памяти; первый выход трасформстора 1 Одключен ;через .ыпрямитель к блоку сравнения и к цифра.аналоговому преобразователю, второй к олному из входов блока формирования управляющих импунь. сов, другие входы которого соединены со входами блока фаэочувствительных выпрямителсй, а выход с блоком определения сектора; выход блока сравнс ния и выход генератора тактовых импугьсов через элемент "И" подключены ко входам коммута 1 оровЬкода и к блоку подбора кода, а выход цифро анало. гового преобразователя соединен со вторым блокомкомпараторов.