Преобразователь разности угловых положений в напряжение

Союз Советских Социалистических Респубпик(51) М, Кл. 01 В 7/3 присоединением явкиосударственнай номитеСовета Министров СССРпо делам иэооретенийи открытий З) Пр те) Заявител 154) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТ 11 УГЛОВЪХ ПОЛОЖЕНИ В НАПРЯЖЕНИЕ 2 В таких устройствах идальных функций устана а формирование их осу мощью двухступенчатой вания. При этом код вход значения синусовливаотс кодом, ществляется с посхемы преобразоной величины разИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифроаналоговых следящих приводах и преобразователях цифра -- угол.Известны преобразователи разности угловых положений в напряжение.Один из известных преобразователей, построенный с использованием накопительных конденсаторов и схем вьборки, содержит сельсин, трехфазная обмотка которого соединена с выходами буферных усилитео лей, источник опорного напряжения, блок управления вводом данных, генератор ста.бильной частоты, соединенный через счетчик, полосовой фильтр и прерыватели с конденсаторами памяти, управляющие входыпрерывателей через дешифратор, главный счетчик и вентили передачи связаны с кодом входной координаты 11. В этом преобразователе выходное напряжение формируется на выходной обмотке сельсина, а напряжение управления сельсином формируется путем модуляции выходных сигналов накопительных конденсаторов. Необходимая величина амплитуды заппсывается в соответствукший накопитель.ный конденсатор по сигнал синхронизации, который вырабатывается цифровойчастью ) стройства одновременно со сменойкода на входе преобразователя. Недостатком такого преобразователя является зависимость его характеристик от измененияокружающей температуры, точность преобрязовяя ео невысока и орачвается стабильностьо характеристик полосового фильтра. содержанием высших гармоник, которыепоявляются в напряжении возбуждения сельсина в результате модуляции сигналов емкостных накопителей опорным напряжениеми рядом других факторов.Более высокой точностью обладают мстОроиства, в которых формирование сигналаошибки производится путем алгебраическго суммирования выходных напряжений С", Г,предварительно умноженных на функ,ии,близкие к синусоидальным,3бивается на две группы. Старшие разряды кода с помощью первой ступени преобразования осуществляют точное задание синусоидальной функции на границах фиксированного углового интервала. Первая ступень реализована на функциональных делителях, Формирование функции внутри углового интервала производится младшими разрядами кода с помощью интерполирующего блока, который образует вторую ступень преобразования.Такое устройство содержит регистр, синусно-косинусный трансформатор (СКТ), делитель напряжения, диод, транзистор, фазочувствительный выпрямитель, источник переменного напряжения, коммутатор линейных комбинаций измерительных напряжений, вхо. лы которого подключены ко вторичным обмоткам СКТ, а управляющие входы соединены с выходами старших (кроме самого старшего) разрядов регистра, один выход последнего подключен ко входу линейного делителя наряжения, управляющие входы которого соединейы с выходами младших разрялов регистра, а другой выход, соединенный последовательно с выходом делителя напряжения, подключен к фазочувствительному выпрямителю, входы которого соелинены с выходами самого старшего разряда регистра.Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная наличием методической погрешности, вследствие аппроксимации синусоидальных величин линейными зависимостями. Для получения необходимой точности преобразования приходится уменьшать величину интерполируемого углового интервала, т. е. увеличивать общее количество отрезков аппроксимации, что усложняет преобразователь и увеличивает инструментальную ошибку.Наиболее близким. техническим решением к данному изобретению является преобразователь разности угловых положений в напряжение, содержащий блок питания, подключенный к синусно-косинусному трансформатору и фазочувствительному выпрямите. лю, выходы синусно-косинусного трансформатора через функциональный делитель подключены к коммутатору, регистр, подключенный к второму входу фазочувствительного выпрямителя и через дешифратор к другому вхолу коммутатора, суммирующий элемент 131,Недостатком известного преобразователя является невысокая точность работы.Целью изобретения является повышение точности преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены блок управления и лва канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных вычитаю- щего элемента, двоичного лелителя, буферного элемента и блока обратной связи, выходы буферных элементов подключены ксуммирующему элементу, выход которогоподключен к третьему входу фазочувствительного выпрямителя, выходы блоков обратной связи подключены к входам вычитающих элементов, другие входы которыхсоединены с выходами коммутатора, входыблока управления подключены к выходаммладших разрядов регистра, а выходы - куправляющим входам двоичных делителей.На чертеже представлена блок-схема преобразователя разности угловых положенийв напряжение,Преобразователь содержит: блок 1 питания, синусно-косинусный трансформатор 2,функциональный делитель 3; коммутатор 4;вычитающие элементы 5 и 6; двоичные делители 7 и 8; буферные элементы 9 и 10;блоки 11 и 12 обратной связи; суммирующийэлемент 13, фазочувствительный выпрямитель 14; дешифратор 15; блок 16 управлениядвоичными делителями; входной регистр 17.20 Выходные напряжения СКТ поступаютна функциональный делитель 3, который может быть реализован на резисторах илимногообмоточных трансформаторах. Функциональный делитель в общем случае имеети-выволов. Амплитуды напряжений на 1-хвыводах функционального делителя описываются уравнением вида:Ц:в = Ьвыпа 1 (1),1) = 1 всоза 1(г),30гле: Цр 1 па и Ьв сова - выходные напряжения синусной и косинусной обмоток СКТ;(,)в = Ц,рпа т - напряжение питания СКТ;1 (ч) и (в М) - коэффициенты передачи функционального делителя 3, причем(, (р) = сов.1 1 (1) = ып 1угол, записанныйв а старших разрялах цифрового кола регистра 17.Выводы функционального делителя объелииены таким образом, что напряжение на каждом из них равно алгебраической сумменапряжений:1)вьх = (.)о + Ьс = Цыпа соьр,+45+ 1)всози з 1 пг, = (.)вы(п(а + р,)При а = Ч, это напряжение обращается вноль, в этом случае угловое положение аротора СКТ соответствует коду угла, записанному в с( старших разрядах регистра 17,подключенных к лешифратору 15.Таким образом и напряжений, снимаемыхс и выходов функционального делителя, характеризуют п угловых положений ротора. СКТ. Эти угловые положения разбивают лнапазон 0 - 180 на рял равномерных угло 55 иых интервалов4 М =-Ч(1 - Ф, = р,7В соответствии с этим выражение лля636474напряжения на+ 1 выходе будет иметьвид го 15 20 Фор,иула изобретения 30354045 1.)алых,= Б,зп 11 + = 1,зп(гг++ 1 + ЛЧ) Получение сигнала, характеризую 1 цего угловые положения ротора СКТ, лежащие в пределах углового интервала Ьр, осушествляется с помощью амплитудной интерполяции. Для этого напряжения с выходов функционального делителя 3 попарно, через коммутатор 4, подаются на сигнальные входы вычитаюших элементов 5 и 6. Коммутатор 4 управляется выходными сигналами дешифратора 15 старших разрядов регистра 17 (кроме самого старшего). Самый старший разряд кода является знаковым и определяет полярность напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя 14 в зависимости от того, в какой половине окружности происходит работа преобразователя.Напряжения с выходов вычитаюших элементов 5 и 6 через двоичные делители 7 и 8 и буферные элементы 9 и 10 поступают на входы суммирующего элемента 13, а через блоки 11 и 12 обратной связи - на корректирующие входы вычитаюших элементов 5 и 6. Коэффициенты передачи двоичных.делителей 7 и 8 изменяются в соответствии с изменением значения кода угла, записанного в младших гп разрядах регистра 17. Причем, если коэффициент передачи двоичного делителя 8 (Кэ) равен значению кода угла 1 гзаписанного в младших разрядах регистра 17, то коэффициент передачи двоичного делителя 7 (Кг) равен дополнению этого значения кода до единицы Кгг -- 1 - х т. е. соответствует значению угла ф 1 - г )Если коэффициенты передачи вычитаюших элементов 5 и 6 и буферных элементов 9, 10 равны единице, то для напряжений, действуюгцих на выходе последних, будут справелливы следующие соотношения:К у 1 Х Гэз =1/зы, - , ц -- 1.)взи (1 + ), - ,. - , -фвэ 1 - -ых., - 1 к,.1 -Узиг гУ-х(где К, - коэффициенты передачи блоков 11 и 12 обратной связи.После суммирования этих напряжений и проведения тригонометрических преобразований получим выражение для напряжения, действуюшего на выходе суммирующего элемента 13 Лг = 45 коэффициент Кос -- 0,11, для Л, = 90 коэффициент Кос = 0,55.При определенных значениях Л гвеличина коэффициента Р определяется толь. ко величиной управляюшего кода Х, записанного в младших разрядах регистра 17,Максимальная методическая погрешность преобразователя в пределах угловых интервалов Л,г = 45 и Л,. = 90 составляют соответственно бч= 5 О гг = 2, а закон распределения ошибки бч имеет характер второй гармоники. Применение же линейной интерполяции приводит к погрешности 27,6 и 45 в тех же угловых интервалах. Таким образом, введение в преобразова. тель разности угловых положений в напряжение, двоичных делителе 1, охваченных обратной связью, приводит к повышению точности.Эконом ическ 1 Й эффект о 1 с 1 Олъзован 1 я устройства определяется его техническими преим шествами,Преобразователь разности угловых положений в напряжение, содержаший блок питания, подключенный к синусно-косинус- ному трансформатору и фазочувствительному выпрямителю, выходы синусно-косинус- ного трансформатора через функциональный делитель подключены к коммутатору, регистр, подключенный к второму входу фазочувствительного выпрямителя и через дешифратор к другому входу коммутатора, суммируюший элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок управления и два канала, каждый из которых состоит из после довательно соединенных вычитаюшего элемента, двоичного делителя, буферного элемента и блока обратной связи, выходы буферных элементов подключены к суммируюшему элементу, выход которого подключен и третьему входу фазочувствительного выпрямителя, выходы блоков обратной связи подключены к входам вычитаюших элементов, другие входы которых соединены с выходами коммутатора, входы блока управления подключены к выходам младших разрядов регистра, а выходы - к управляюшим входам двоичных делителей.1.)1 =1.:.,Р 51 па+ч.;+,; )= ) з Рз)п(а+р).Коэффициент Р явл яется нелинейной функцией, зависящей в общем случае от величины интерполируемого углового интервала Л 1, выбранного коэффициента Кос обратной связи и текущего значения кода Х.Коэффициент Копределяется в зависимости от величины Ь . Например, для 50 55 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3493965, кл. 340 - 347, 3.02.70.2. Авторское свидетельство СССР241122 Сг 08 С 9/04, 18.12.67. 3. Авторское свидетельство СССР485409 Сг 05 В 1/01, 01.04,74.