Преобразователь угла поворота вала в код

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 16.03. 81 (21) 3260479/18-24 6 08 С 9/04 с присоединением заявки Но -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07. 10. 82 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРЛА ПОВОРОТАВАЛАВ КОД с Изобретение относится к автомати.теграторов и на входе синусно-косике и вычислительной технике и может нусного датчика угла 2.быть использовано в комплектном глу- Недостаток известного преобраэовабокорегулируемом электроприводе с 5 теля заключается в низкой точности,программным управлением. ,обусловленной тем, что в запоминающиеИзвестен преобразователь угла по- элементы интеграторов через анапоговорота вала в код, содержащий. гене- вые ключи в моменты их коммутацииратор, синусно-косинусный датчик уг- вносится дополнительный заряд, искала (Скцу), интегратор, первый и вто жающий частоту генерации, а также. рой компараторы, триггер, преобразо- . тем, что иэ-за существенной разностиватель разности Фаэ в код, Фильтр, во .времени переключения аналоговыхсумматор, вычитатель 1. ключей и триггера начало счета имНедостаток этого преобразователя пульсов и.измерения смещены во времезаклюяается в недостаточной точности ни. Кроме того, масштаб преобразоваобусловленной отклонениями постоян ния (соотношение между ,частотаминой интегрирования (козФФициента генерации и счетных тактовых) импередачи) интегратора от расчетных пульсов зависит от точности заданиязначений. постоянных интегрирования и их временной нестабильности.Наиболее близким по технической ., 20ущности является преобразователь : целью изобретения является позыве;угла поворота вала в код, содержащий ние точности преобразавателя углагенератор СКду, инвертирующий и не" . поворота вала в код.инвертирующий интеграторы, триггер,первый и второй компараторы преобра; Поставленная цель достигается тем,Р25зователь разности Фаз в код (устрой-,что в преобразователь угла поворотаство управления, счетчик, ключи вы- вала в код, содержащий синусно"кодачи кода и вентиль), кроме того, синусный датчик угла, компараторы,преобразователь содержит аналоговые , неинвертирующий и инвертирующий инключи, включенные на входах и в цетеграторы, причем выход. последнегопи отрицательной обратной Связи ин-З 0 соединен с входом первого компаратс;ра, генератор, первый выход которого соединен с преобразователем разности фаз в код, триггер, введены блок коррекции, управляемая проводимость и блок управления проводимостью, выход которого через управляемую проводи- . 5 мэсть соединен с первым входом блока коррекции соединен с первым входом инвертирующего интегратора, выход которого соединен с первым входом синусно-косинусного датчика угла и 10 входом неинвертирующего интегратора, выход неинвертирующего интегратора соединен с вторыми входами блока коррекции и синусно-косинусного датчика угла, выход которого через второй компаратор соединен с вторым входом преобразователя разности фаз,в код, второй выход генератора соединен с управляющим входом триггера, выход триггера подключен к входу блока управления проводимостью, третий выход генератора соединен с вторым входом инвертирующего интегратора, а выход первого компаратора - с информационным входом триггера.На чертеже приведена структурная схема преобразователя.Преобразователь содержит генератор 1, инвертирующий интегратор 2, компаратор 3, триггер 4, неинвертирующий интегратор 5, блок 6 коррекции, блок 30 7 управления проводимостью, управляющую проводимость 8, преобразователь 9 сразности фаз в код, синусно-косинусный датчик 10 угла, компаратор 11,Преобразователь работает следующим 35 образом.Выходной сигнал от генератора 1 опорных частот, поданный на первый вход инвертирующего интегратора 2, вызывает на выходах интеграторов 2 и 5 синусоидальные колебания, частота которых определяется частотой входного сигнала,аамплитуда зависит от настройки коэффициентов передачи элемен" тов,образующих кольцо;инвертирующий интегратор 2,неинвертирующий интегратор 5,блок 6 коррекций,В этом кольце интеграторы 5 и 6 эквивалентны индук-, тивности Ь, величина которой зависит от значения управляемой проводимости 8 и может изменяться нааЬ, где ЬЬ- зО изменение индуктивности. О величине индуктивности, необходимой для настройки кольца на резонансную частоту, судят по разности фаз между сигналами на первом и втором входах тригге ра 4, На резонансной частоте эти сигналы должны совпадать по фазе, коэффициент передачи первой гармоники сигнала со входа инвертирующего ин" тегратора 2 на его выход будет при бо этом максимален, а на выходе неинвертирующего интегратора 5 формиру.ется сигнал, равный по амплитуде входному, но отличающийся по фазе на Й/2, 6 Выходные сигналы интеграторов 2и 5 образуют, таким образом, системуквадратурных напряжений, с помощьюкоторой в СКДУ 10, например в синус-косинусном вращающемся трансформаторе или индуктосине, реализуется режимфазовращателя.Выходной сигнал датчика 10 угла,фаза которого в этом режиме линейнозависит от углового перемещения валаМ, а амплитуда постоянна, подаетсячерез второй компаратор 11 на входпреобразователя 9 разности фаз и таким образом угловое перемещение оС преобразуется в его кодовой эквивалентна выходе преобразователя 9, Триггер4 выполняет роль фазного компаратораи имеет гистерезисную характеристику,зона неоднозначности которой близкак доли времени переключения триггерав периоде сравниваемых сигналов. Такая высокая чувствительность на изменение состояния фаз (опережение илиотставание фронта сигнала на информационном входе относительно фронтасигнала на управляющем входе) позволяют в каждом периоде вводить корректирующее воздействие на значение эквивалентной индуктивности и через неекомпенсировать изменения параметровдругих элементов в кольце из интеграторов 2 и 5 и блока 6 коррекции.Блок 7 управления проводимостью сглаживает колебания уровня напряженияна выходе триггера 4 при его переключениях и формирует. сигнал на управляющем входе управляемой проводимости8 с малым уровнем пульсаций. Путемизменения проводимости Я,на второйвход инвертирующего интегратора 2 подаются составляющая тока индуктивного характера такой величины, чтобы вотрицательной обратной связи усилителя инвертирующего интегратора 2возникал резонанс токов для первойгармоники его входного сигнала. Таким образом,в кольце из интеграторов2 и 5 и блокаб коррекции существуюттолько колебания с частотой первойгармоники входного сигнала, Фаза сигнала на выходе инвертирующего интегратора 2 с высокой точностью соответствует фазе опорного сигнала.Блок б коррекции может быть выполнен с помощью резисторов, включенныхв звезду или треугольник. Причем вего ветви, подключаемые к управляемой проводимости 11, передается неболее 10 тока с выхода интегратора5 на второй вход интегратора 2. Управляемая проводимость 8 может бытьРеализована с помощью оптрона илиполевого транзистора, блок 7 управления проводимостью реализуется с помощью переключателей тока с интегрирующей емкостью на выходе,Таким образом, в предлагаемом5 преобразователе инвертирующий и неинвертирующий интеграторы и блок коррекции образуют непрерывно замкнутую цепь, в которой в процессе настройки ее коэффициента на первую гармонику сигнала на первом входе ин,вертирующего интегратора не вносятся дополнительные заряды в накапливающие элементы интеграторов со стороны регулирующих элементов (первого компаратора, триггера, блока управления проводимостью и управляемой проводимости), следовательно, исключаются предпосылки для частотных искажений, имеющих место в известном устройстве.В отличие от известного устройства в каждом цикле регуляторы лишь корректируют отклонения, вызванные ,неидеальностью компаратора фаз (триггера) как чувствительного элемента системы настройки коэффициента на ре" зонансную частоту, выбором вида передаточной функции блока управления проводимостью эти отклонения сводятся до величины меньшей дискретности преобразования. В процессе настройки на резонансную частоту поддерживается совпадение фаз сигналов на входе и выходе инвертирующего интегратора, при этом компенсируются неточности начального задания и временные изменения постоянных интегрирования. Поэтому предлагаемый преобразователь перемещения в код обладает более вы сокой точностью по сравнению с известными техническими решениями. Иаксимально возможная дискретность преобразования фазы в код составляет 13 двоичных разрядов.Формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, компараторы, не.инвертирующий и инвертирующий интеграторы, причем выход последнего соединен с входом первого компаратора,генератор, первый выход которЬго 5 соединен с преобразователем разностифаз в код, триггер, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повьые,ния точности, в преобразователь введены блок коррекции, управляемая 10 проводимость и блок управления проводимостью, выход которого через управляемую проводимость соединен спервым входом блока коррекции, выходблока коррекции соединен с первым вхо- (5 дом инвертирующего интегратора, выход которого соединен с первым входомсинусно-косинусного датчика, угла ивходом неинвертирующего интегратора,выход неинвертирующего интегратора о соединен с вторыми входами блокакоррекции и синусно-косинусного дат"чика угла,. выход которого через второй компаратор соединен е вторым входом преобразователя разности фаз вкод, второй выход генератора соединен с управляющим входом триггера,выход триггера подключен к входублока управления проводимостью, третий выход генератора соединен с вторым входом инвертирующего интеграто- ЭО ра, а выход первого компаратора - синформационным входом триггера,Источники информации,35 принятые во внимание при экспертизе1. Л.Е. Зверев и др. Преобразователи угловых перемещенийв цифровой код. Л., фЭнергия, 1974, с, 154.46 2. Авторское свидетельство СССРР 417823, кл. О 08 С 9/00, 1972 (прототип)./32 тираж 642 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.6 а Филиал ППП фПатент , г. Ужгород, ул ктная, 4 Составитель Б. Барбараш:едактор О, Половка Техред,М.Гергель Корре