Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код

Союз СоветснииСоцнаянстнческнеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. 6 08 С 9/04 с прнсоеаиненнем заявки Меееударстееииый комитет СССР ав делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30.04,82 А.С.Буданов, А,А,Гаврилов, С.В.Коротков, В.П.Максимов и Е.Ф.Тупиков(9 Ф) ДВУХОТСЧЕТНЬ 1 Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОДИзобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для высокоточных измерений угловых координат в быстродействующих вычислительных комплексах.Вцсокоточные (16 двоичных разрядов и более) преобразователи угол - код выполняются двухотсчетными. Известны двухотсчетные преобразователи, в которых в качестве датчиков угла грубого и точного отсчетов используются соответственно двухполюсные и многополюсные синусно"косинусные вращающиеся трансФорматоры (СКВТ) в режиме фазовращателей, а отсчетные части выполнены по коппенсационному способу измерения фазовых сдвигов, позволяющему получить наибольшую точность 13.К недостаткам устройства следует отнести большую динамическую погрешность, определяемую ограничительной добротностью фазовой следящей системы (400 1/с),.а также низкие допустимце скорости вращения входного валадатчика угла, При этом следует отметить, что в двухотсчетных преобразователях изменение фазы на выходе 5датчика точного отсчета происходитв р раз быстрее, чем на выходе датчика грубого отсчета, где р - число пар полюсов датчика точного отсчета. Поэтому допустимые скоростивращения входного вала преобразова"теля в р раз меньше допустимыхскоростей измерения Фазы точного отсчета, определяемых быстродействиемточного отсчета.15Цель изобретения - повышениеточности путем уменьшения динамичес"кой погрешности преобразователя иувеличение допустимых скоростей вращения входного вала вращающегося Отрансформатора при сохранении высокой разрешающей способности и статической точности прототипа.В основу изобретения т 1 оложенитерационный принцип, сущностьЦ 36 4 3 92 которого заключается в том, что обработку сигнала фазовращателя точного отсчета ведут по двум каналам - грубому и корректирующему. При этом отработка рассогласования по грубому каналупроизводится путем введения фазового сдвига Фазовращателя гру" бого отсчета, умноженного на р, в фазовый сдвиг напряжений, питающих фазовращатель точного отсчета,. где р - число пар полюсов фазовраща 1 еля точного отсчета. Остаточное рассогласование по фазовращателю точного отсчета, определяетсл погрешностью грубого канала, отрабатывается корректирующим каналом. Выходной код угла поворота датчика получается суммированием кодов грубого и корректирующего каналов,Поставленная цель достигается тем, что в двухотсчетный преобра" зователь угла поворота вала в код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийсл трансформатор выход грубого отсчета которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход которого через первый блок управления соединен с входом первого реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого преобразователя код-фаза, второй вход которого объединен с первым входом опорного преобразователя код-фаза и подключен к выходу кварцевого генератора, выход первого преобразователя код-Фаза соединен со вторым входом первого преобразоЬателя кодфаза, выход которого соединен с вторым входом первого Фазового детектора, выход опорного преобразователя код-фаза соединен с входом грубого отсчета двухотсчетного синус- но-косинусного преобразователя, введены второй фазовый детектор, второй и третий преобразователи код"фаза, второй блок управления, второй реверсивный счетчик и сумматор, выход точного отсчета двухотсчетного синусно-косинусного вращающегося трансформатора соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через второй блок управления соединен с входом второго реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом второго преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцево 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 го генератора, а выход - со вторымвходом второго фазового детектора,второй выход первого реверсивногосчетчика соединен с первым входомтретьего преобразователя код-фаза,второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, третийвыход первого реверсивного счетчикаи выход второго реверсивного счетчика подключены ко входам сумматора.На чертеже показана блок-схемапредлагаемого двухотсчетного преобразователя.Преобразователь содержит кварцевый генератор 1, опорный преобразователь 2 код-фаза, двухотсчетныйсинусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) точного 3 и грубого4 отсчета, первый реверсивный счетчик 51 первый преобразователь 6 кодфаза, первый Фазовый детектор 7,первый блок 0 управления, второйпреобразователь 9 код-фаза, второйреверсивный счетчик 10, третий преобразователь 11 код-фаза, второй фазовый детектор 12, второй блок 3управления, сумматор 14.Вь 1 ход кварцевого генератора 1соединен с первыми входами опрного2 и управляемых 6 и 9 и 11 преобразователей код-фаза. Выход опорногопреобразователя код-фаза 2 соединенс входом СКВТ 4 грубого отсчета,выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора 12,второй Вход которого соединен с выходом второго преобразователя 9 кодфаза, а выход - через второй блок 13управления соединен со входом второго реверсивного счетчика 10. Первыйвыход реверсивного счетчика 10 соединен со вторым входом второго преобразователя 9 код-фаза, а второй выход - со вторым входом третьего преобразователя 11 код-фаза, выход которого соединен со входом СКВТ 4 грубого отсчета,Первый вход первого фазового детектора 7 соединен с выходом СКВТ 4 грубого отсчета, второй .вход - с выходом первого преобразователя 6 кодфаза, а его выход через блок управления соединен со входом первого реверсивного счетчика 5, выход которого соединен со вторым входом первого преобразователя 6 код-фаза. Третий выход второго реверсивного счетчика 10 и второй выход первого ре3 б ческои погрешности СКВТ грубогоотсчета будет отсутствовать, поскольку такой преобразователь представляет собой систему с астатиэмомвторого порядка. Действительно, динамическая погрешность грубого отсчета при равномерной заводке будетпредставлять собой постоянную величину и поэтому будет отрабатыватьсякорректирующим каналом до величиныего зоны нечувствительности,Наличие же статической погрешности СКВТ грубого отсчета приводитк появлению на входе корректирующего канала переменной составляющей,которая отрабатывается корректирую"щим каналом с высокой точностью.Поскольку корректирующий каналотрабатывает только остаточное рассогласование, тоскорость вращениявходного вала предлагаемого устройства может быть доведена почти домаксимально допустимой для Фазовойследящей системы в то время, какдля прототипа она должна быть в рраз меньше.В результате, погрешность вдинамике будет определяться ускорением скорости эаводки входного вала. При этом, как следует из теорииавтоматического управления, общаядобротность по ускорению равна про"изведению добротностей по ускорениюгрубого и корректирующего каналов.Соответственно уменьшается и динамическая погрешность преобразованияугла поворота вала в код. формула изобретения Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходгрубого отсчета которого сдединен с первым входом первого фазового детектора, выход которого через первый блок управления соединен с входомпервого реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с пер"вым входом первого преобразователякод-фаза, второй вход которого обьединен с первым входом опорного преобраэователя код-фаза и подключенк выходу кварцевого генератора, выход первого преобразователя кодфаза соединен с вторым входом пер" 5 92 ч 7 версивного счетчика 5 соединены со входами сумматора 1 Й двоичного кода.Устройство работает следующим образом.Стабильные по частоте импульсы кварцевого генератора 1 подаются на четыре преобразователя 2 и 6, 9 и11 код-фаза. Опорный преобразователь 2 код-фаза вырабатывает синусоидальные напряжения с постоянной Фазой 1 о для питания грубого отсчета СКЯТ, фа за выходного напряжения которого пропорциональна углу поворота входного вала. Преобразователь 9 код-Фаза вырабатывает синусоидальное напря жение, фаза которого определяется кодом реверсивного счетчика 10. Напряжение рассогласования, вырабатываемое фазовым детектором 12, через блок 13 управления счетчиком и реверсивный счетчик 10 изменяет фазу преобразователя 9 код-Фаза до тех пор, пока она не станет равной фазе сигнала грубого отсчета СКВТ. Таким образом, совокупность блоков 9 и 10,12 и 13 представляет собой Фазовую систему следящего уравновешивания грубого отсчета. Преобразователь 11 код-фаза вырабатывает синусоидальные напряжения для питания Фазовращателя точного отсчета, Фаза которых изменяется со скоростью изменения фазы сигнала СКВТ точного отсчета. Для этого преобразователь 11 код-Фаза управляется числом млад 35 ших разрядов счетчика 10, равным (подр), .где и - число разрядов в счетчике. 10, р - число пар полюсов вращающегося трансформатора точного отсчета. В результате фаза выходного напряжения вращаюшегося трансформатора 1 точного отсчета определяется величиной погрешности системы грубого отсчета и отрабаты" вается с обратным знаком фаэовой сле 45 дящей системой корректирующего канала, включающей в себя Фазовый детектор 7, блок 8 управления, реверсивный счетчик 5 и преобразователь б код-фаза.После суммирования результатов преобразования грубого отсчета и50 корректирующего канала на выходе сумматора 1 ч устанавливается скорректированный код угла поворота входного вала.Динамическая погрешность преоб 55 разователя предлагаемой структуры ,при равномерной скорости заводки входного вала и отсутствии стати92473 б 8 Составитель И,Назаркиедактор 10.Середа Техред Е, Харитонцик Корректор Г Решетник 2/68 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, 8-35, аказ 282 3 Подпо комитета СССРи открытийауаская наб., д.4/5 сно иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 вого преобразователя код-фаза, выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора, выход опорного преобразователя кодФаза соединен с входом грубогоотсчета двухотсчетного синусно-косинусного преобразователя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности преобразователя,в него введены второй Фазовый детектор, второй и третий преобразователи код-фаза, второй блок управления, второй реверсивный счетчик исумматор, выход точного отсчета .двухотсчетного синусно-косинусноговращающегося трансформатора соединенс первым входом второго фазового детектора, выход которого через второй блок управления соединен с входом второго реверсивного счетчика,первый выход которого соединен спервым входом второго преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора а выход - с вторым входом фазового детектора, второй выход 5 первого реверсивного счетчика соединен с первым входом третьего преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцевогогенератора, третий выход первого ф реверсивного счетчика и выход второгореверсивного счетчика подключены к входам сумматора. Источники. информации, 15 принятые во внимание при экспертизе1. Зверев А.Е, и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л "Энергия", 1974, с 75- 85, рис.29.го 2, Авторское свидетельство СССР11 526932, кл. С 08 С 9/00, 1975 (прототип).