Преобразователь угла поворота вала в код

Союз Советски кСоциалистическихРесяубпик ОП ИСАЙ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11,980112(22)Заявлено 11,06.81 (21) 3297536/18-2 йс присоединением заявки РЙ(23) Приоритет -Опубликовано 07.12.82. Бюллетень 15Дата опубликования описания 07. 12. 82ва делам изобретеиий и аткрытий(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КО 1Изобретение относится к. автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла ( СКДУ) подключенный к переключателю октантов, выходы которого через синхронные детекторы подключены к одним входам модуляторов, объединенные выходы модуляторов через фильтр подключены к нуль-органу, выход нуль - органа подключен к Формирователю временных интервалов, выходы которого подключены к другим входам модуляторов и к блоку преобразования временного интервала в код 1 1 .Недостатком таких преобразователей является низкая точность, вызванная погрешностями СКДУ,Другой известный преобразователь содержит генератор импульсов, подключенный через первый и второй делители частоты к первому и второмуФормирователям двухфазного напряже".ния, выходы которых подключены к од.ному двухфазному модулятору, выходыпервого формирователя двухфазногонапРЯжениЯ чеРез ФазовРащательт авторого Формирователя непосредственно поДключены к первому двухфазному модулятору выходы одногои другого двухФазных модуляторовчерез соответствующие Фильтры и компараторы подключены к измерителювременных интервалов, третий входкоторого соединен с генератором импульсов21.Недостатком известного преобразователя является его сложность.Наиболее близким техническим ре-.2 о шением к предлагаемому являетсяпреобразователь угла поворота валав код, содержащий СКДУ, один входкоторого подключен к генератору, апервый и второй выходы " к одним3 9801входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к первому сумматору, синхронный детектор, один входкоторого соединен с генератором, выход блока преобразования напряженияв частоту подключен к реверсивномусчетчику, выходы разрядов которогочерез блоки преобразования угла вкод синуса и код косинуса угла подключены к другим входам первого и вт .рого модуляторов соответственно.Выход сумматора подключен к другомувходу синхронного детектора, выходкоторого подключен к блоку преобразования напряжения в частоту3 1,Недостатком известного преобразователя является невысокая, точность,вызванная погрешностями СКДУ.Цель изобретения - повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусн 9- 25косинусный датчик угла, один входкоторого подключен к генератору, апервый и второй выходы - к одним входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к первому сумматору, синхронный детектор, один вход которого соединен с генератором, выход блока преобразования напряжения в частоту подключен к реверсивному счетчику, выходы разрядов которого35 через блоки преобразования кода углав код синуса и код косинуса угла под.ключены к другим входам первого ивторого модуляторов соответственно,40введены делитель частоты, третийи четвертый модуляторы, второй и третий сумматоры, второй синхронный детектор и два полосовых фильтра, выходпервого сумматора через один полосо 45вой фильтр подключен к другому входупервого синхронного детектора, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к однимвходам третьего и четвертого модуля 50 торов, другие входы которых соединены с выходами блоков преобразования кода угла в код косинуса и код синуса угла соответственно, а выходы подключены к второму сумматору, выход вточ - 55 рого сумматора через другои полосовои фильтр подключен к одному входу второго синхоонного детектора, выходы первого и второго синхронных детек 12 4торов подключены к третьему сумматору, выход которого подключен к блокупреобразования напряжения в частоту,а выход генератора через делительчастоты подключен к другим входамсинусно-косинусного датчика углаи второго синхронного детектора.На чертеже представлена блок-схема преобразователя,Преобразователь содержит генератор1, выход которого соединен с первымвходом синусно-косинусного датчика2 углаСКДУ непосредственно, а свторым входом - через делитель 3частоты, выходы датчика 2 через модуляторы 1 и 5 подключены к входамсумматора. 6, а через модуляторы 7 и8 - к входам сумматора 9, выходы сумматоров 6 и 9 через полосовые фильтры 10 и 11 подключены к одним входам синхронных детекторов 12 и 13,соответственно, другие входы которыхсоединены с выходами генератора 1и делителя 3 частоты, а выходы через сумматор 1 ч подключены к блоку15 преобразования напряжения в частоту, выходы блока 15 подключены креверсивному счетчику 16, выходкоторого является выходом преобразователя. Выходы реверсивного счетчика 16 через блок 17 преобразования кода угла в код синуса подключены к входам модуляторов й и 8,а через блок 18. преобразования кодаугла в код косинуса в , к входаммодуляторов 5 и 7.Преобразователь работает следующим образом.Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение 0 возбуждения первого1входа датчика 2 с частотой т 4 . Навторой вход датчика 2 поступает напряжение О. с .выхода делителя 3,частота которого Г в четное, числораз (2") меньше частоты т 4 генератора 1. Выходные напряжения СКДУравны0 =Ос 050-О 81 и , (4)О=О 6 ЮА+О СОВА,где сС- угол поворота вала СКДУ 2.Выходные напряжения СКДУ 2 черезмодуляторы 4 и 5 поступают на входысумматора 6, а через модуляторы 7и 8 на входы сумматора 9, Иодуляторы4 и 8 осуществляют перемножение напряжений 0 и 0 на величину,пропорциональную коду 51 пО; посту.80112 ЭО 5 9 лающему с выхода блока 17, а модуляторы 5 и 7 перемножают напряжения О и О на величину, пропорциональную выходному коду совблока 18. О является выходным кодом реверсивного счетчика 16.На выходе сумматоров 6 и 9 напряжения О и 06 описываются следующими выражениями:)0 =ОВ 1 и (Ф). 00 саВ (А-О),6 ОИЬЫ-ф) -О,61 и (. (-ф. (2.) Полосовой фильтр 10 пропускает составляющую О с частотой К и поч давляет составляющую с цастотои Полосовой фильтр 11 пропускает составляющую О 6 с частотойи не пропускает составляющую с частотой Г .Синхронные детекторы 12 и 13 осуществляют фазоцувствительное выпрямление выходных напряжений полосовых фильтров 10 и 11. Напряжение на выходе сумматора 14, пропорцио". нальное 2 з 1 п,о -О ), управляет частотой блока 15 преобразования напряжения в частоту. Выходные импульсы блока 15 изменяют код реверсивного счетчика 16 и его числовой эквивалент ЧУ так, чтобы сделать входное напряжение блока 15 равным нулю.Выходные напряжения О и ОВ синхронных детекторов 12 и 13 с учетом неравенства коэффициента передачи К К, и неортогональности обмоток ЬЮ СКДУ 2 определяются следующими выражениями:О =ОКЬИ (А-О) + Соб Ы+1) -И- (а ) т("-)3д ., сВ,Мок:о к -й 1 иы-ю соьь+ю.-(, :о (ф 1 4ОЮ, М где К и К, - коэффициенты передачи основного и дополнительного каналов преобразования, включающих датчик 2, модуляторы, сумматоры и синхронные детекторы.Выходное напряжение сумматора 14 определяется разностью О и О о,:о-о,1 о,к, о,к)ью Ы-о Ф- "соак -ъ)+Ь к-ок )Ясоиа+э)- - байи Ц+О)2 6В установившемся состоянии О = О и импульсы на выходе блока 15 отсутствуют. Установившееся состояние достигается при с. = О- дУ , где с тоцностью до величин второго порядка малости ошибка дОпреобразователя составит О-О-а- " ( СС)52 а- ,К.+ОКдс 1 и Ы) (с)бкИз выражения(6) видно, что ошибапреобразования угла в код, обуслов ленная неравенством коэффициентовпередаци О К и пространственнойнеортогональностью дк обмоток датчика 2 у рассмотренного преобразо вателя в (О, К +(ОК ) / (О,1", Щ) 20 раз меньше, чем у прототипа. В результате введения дополнительных элементов и их соответствующего включения компенсируется ошибка преобразователя, обусловленная неравенством коэффициентов передачи и неортогональностъю обмоток СКДУ. Формула изобретения Преобразователь угла поворота валав код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, один вход которого 35подключен к генератору, а первыйи второй выходы - к.одним входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к. первому сумматору, синхронный детектор, один вход которого соединен с генератором, выход блокапреобразования,напряжейия в частотуподключен к реверсивному счетчику,выходы разрядов которого через блокипреобразования кода угла в код синуса и код косинуса угла подключеник другим входам первогои второгомодуляторов соответственно, о т л иц а ю щ и Й с я тем, что, с целью 50повышения точности преобразователя,в него введены делитель частоты,третий и четвертый модуляторы, второй и третий сумматоры, второй синхронный детектор и два полосовь 1 хфильтра, выход первого сумматорачерез один полосовой фильтр подключенк другому входу первого синхронногодетектора, первый и второй выходысинусно-косинусного датчика углаель А,Смирно .Гергель Ко ор О.Била Подписное итета СССР и открытийкая наб., д ая,ент", г, Ужго ф пиал 7 9801 подключены к одним входам третьего и четвертого модулятора, другие входы которых соединены с выходами блоков преобразования кода угла в код косинуса и код синуса угла соответ ственно, а выходы подключены к второму сумматору, выход второго сумматора через другой полосовой фильтр подключен к одному входу второго синхронного детектора, выходы перво- ц го и второго синхронных детекторов подключены к третьему. сумматору, выход которого подключен к блоку преобразования напряжения в частоту, а выход генератора через делитель СостРедактор Е.Папп Техр каз 9363/39 Тираж 642 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретениГ 113035, Москва, Я, Раушчастоты подключен к другим входамсинусно-косинусного датчика угла ивторого синхронного детектора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 557400, кл, 6 08 С 9/04, 1975.2. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Под ред. А.А.Ахметжанова.И "Энергия", 1978, с.144-147,рис. 4,24, 4,25.3, Авторское свидетельство СССРР 691909, кл. О 08 С 9/00, 1977