Преобразователь угла поворота вала в код

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 942101 Союз СоветскикСоциалистически кРеспублик(5 )м,.Кл.008 С 9/04 те 63%6 рставвй кемнтет ИФР в делам кзеаретеккй к открытийДата опубликования описания 09.07.82(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД1Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для ввода угловых величин в цифровую вычислительную машину, а также в системах автоматического регулирования,5 связанных с угловыми перемещениями.Известен преобразователь угла поворота вала в код, который содержит 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 ком-, мутатора, генератор тактовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого соединены с первыми входами реверсивных счетчиков, вторые входы которых соединены с выходами блока ро определения сектора, блок памяти, вход которого через первый коммутатор кодов подключен к выходам реверсивных счетчиков, а выМод через вто 2рой коммутатор кодов - к цифро-аналоговому преобразователю, выход которо" го соединен со вторым блоком компараторов 13Недостатком преобразователя является невысокое быстродействие, так как определение кода угла осуществляется в два этапа и требует нескольких периодов частоты питающего напряжения.Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, соединенный со входом счетчика, выходы которого соединены со входами первого блока элементов И и входами цифрового синусно-косинусного формирователя, синусные выхады которого соединены с входами вто" рого блока элементов И и входами первого преобразователя код-напряжение, косинусные выходы цифрового синусно-косинусного формирователя соединены с входами третьего блока элементов И и входами второго преобразо 3 9421вателя код-напряжение, выходы преобразователей код"напряжение подключены ко входам фазовращателя, к выходукоторого подключен нуль-орган, выходкоторого соединен с управляющими входами блоков элементов И 1 2,1.,Недостатками преобразователя является невысокая точность и быстродействие.Цель изобретения - повышение точ-,оности и быстродействия преобразователя угла поворота вала в код.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь угла поворотавала в код, содержащий генератор , 15импульсов, соединенный с входом счетчика, выходы которого соединены свходами первого блока элементов И ивходами цифрового синусно-косинусного формирователя, синусные выходы которого соединены с входами второгоблока элементов И, а косинусные - совходами третьего блока элементов И,преобразователи код-напряжение, Фазовращатель и нуль-орган, выходы кото- гьрого соединены с управляющими входамиблоков элементов И, введены интегрирую-:,щие и фазосдвигающие блоки, повторителинапряжения и вычитатель,а входы преобраЗователей код-напряжение соединены с з 0старшими разрядами соответственносинусных и косинусных выходов цифрового синусно-косинусного формирователя, выходы преобразователей код-напряжение через соответствующие интег- зрирующие блоки соединены с входамифазовращателя, первый выход которогофчерез последовательно соединенныепервые повторитель напряжения и фа-зосдвигающий блок подключен к первому входу вычитателя, к второму входукоторого через последовательно соединенные вторые повторитель напряжения и фазосдвигающий блок подключенвторой выход фазовращателя, выходвычитателя соединен с входом нуль-органа,На чертеже изображена схема преобразователя угла поворота вала в код.Преобразователь содержит генератор в 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, блоки 3-5 элементов И, циФровой синуснокосинусный формирователь 6, преобразователи 7 и 8 код-напряжение, интегрирующие блоки 9 и 10, фазовращатель 55 11, например СКВТ, повторители 12 и 13 напряжения, фазосдвигающие блоки 14 и 15,вычитатель 16 и нуль-орган 17. 01 фПреобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Двоичный И-разрядный счетчик 2 считает импульсы тактовой частоты Ет, поступающие на его вход от генерато ра 1 импульсов, в результате чего на выходе счетчика 2 образуется линейный циклический код. Этот код с помо.-, щью цифрового синусно-косинусного формирователя 6 непрерывно преобразуется в коды синуса и косинуса чис-, ла, записанного в данный момент в счетчике 2. При этом разрядность И счетчика 2 выбирается, исходя из необходимой разрешающей способности преобразования угла в код, а разрядность Мф выходов формирователя 6- из необходимой точности получения значений синуса и косинуса этого угла. Коды синуса и косинуса с выходов формирователя 6 поступают соответственно на входы блоков 4 и 5 элементов И, а и старших разрядов поступают также на входы биполярных преобразователей 7 и 8 код-напряжение. На выход, дах преобразователей 7 и 8 Формируются кусочно-аппроксимированные напря". жения, равные по амплитуде и сдвинутые по фазе на 90 , Уменьшение числаоучастков аппороксимации выходных напряжений преобразователей 7 и 8 за счет подачи на их входы только и старших разрядов кодов синуса и косинуса позволяет снизить требования к быстродействию преобразователей 7 и 8 код-напряжение в 2" " раза, но, с другой стороны, приводит к соответствующему увеличению погрешности формирования квадратурных напряжений. Поэтому между преобразователями 7 и 8 и входными обмотками фазовращателя 11 введены интегрирующие блоки 9 и 10, осуществляющие сглаживание выходных напряжений преобразователей 7 и 8 на участках дискретизации. На выходах Фазовращателя 11 образуются напряжения, сдвинутые по фазе относительно входных напряжений на угол, определяемый углом поворота ротора Фазовращателя 11. Выходы фазовращателя 11 связаны с Фазосдвигающими блоками 14 и 15 через повторители 12 и 13 напряжения с большим входным сопротивлением, которые обеспечивают работу фазовращателя 11 (СКВТ) в режиме холостого хода и независимость регулировки Фазосдвигающих блоков 14 и 15, фазосдвигающий блок 14 осуществля942101 6формула изобретения 5вт сдвиг Фазы напряивния на + -т., а фазосдвигающий блок 15 - сдвиг фазы напряжения на - . Напряжение7 Гс Фаэосдвигающих блоков 14 и 15 поступает на входы вычитателя 16, на выхо де которбго Фориируется синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе на угол, определяемый углом поворота фаэовращателя 11, Так как напряжение на выходе вычитателя 16 есть резуль- В тат взаимодействия напряжений с двух выходных обмоток фазовращателя 11 СКВТ, сдвинутых фаэосдвигающими блоками 14 и 15 друг относительно друга на - , то влияние погрешностеи квадги2ратурного питания на сформированный фазовый сдвиг значительно уменьшается, что приводит к существенному,уве.-.личению точности преобразователя. Нуль-орган 17 вырабатывает импульс 20 в момент перехода через нуль от отрицательных значений к положительным синусоидального напряжения, поступающего с выхода вычитателя 16.2Так как фазы напряжений, питающих фазовращатель 11, однозначно связаны с состоянием счетчика 2, а выходное напряжение вычитателя 16 сдвинуто по фазе на угол, определяемый углом по 30 ворота ротора Фазовращателя 11, то в момент срабатывания нуль-органа 16 в счетчике 2 содержится кодовый эквивалент угла, а на выходах формирователя 6 - кодовые эквиваленты синуса и косинуса угла поворота фазовращателя 11. Импульс с нуль-органа 17 разрешает передачу этой информации на выходы блоков 3-5 элементов И. 40Если получение кодов синуса и косинуса угла не требуется, то блоки 4 и 5 элементов И могут быть исклоче-. ны, а разрядность и быстродействие формирователя 6 могут быть уменьщены. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, соединенный с входом счетчика,выходы которого .соединены с входамипервого блока элементов И и входамицифрового синусно-косинусного формирователя, синусные выходы которогосоединены с входами второго блокаэлементов И, а косинусные - с входами третьего блока элементов И, преобразователи код-напряжение, Фазовращатель и нуль-орган, выход которого сое;,динен с управляющими вхоДами блоковэлементов И, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии быстродействия преобразователя, внего введены интегрирующие и фазосдвигающие блоки, повторители напряженияи вычитатель, а входы преобразователей код-напряжение соединены со старшими разрядами соответственно синусных и косинусных выходов цифровогосинусно-косинусного Формирователя,выходы преобразователей код-напряжение через соответствующие интегрирующие блоки соединены с входами фазовращателя, первый выход которогочерез последовательно соединенныепервый повторитель напряжения и Фазосдвигающий блок подключены к первомувходу вычитателя, к второму входукоторого через последовательно соединенные вторые повторители напряжения и фазосдвигающий блок подключенвторой выход Фазовращателя, выходвычитателя соединен с входом нуль-органа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 520607, кл. С 08 С 9/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССРИ 651386, кл. 6 08 С 9/00, 1977 (прототип).