Способ преобразования угла поворота вала в код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 982049 Союз СоветсаиихСоциалистическихРеспублик, с присоединением заявки Йо Государственный коюнтет СССР но делам нзооретеннй н открытнйДата опубликования описания 15, 12,82(71) Заявитель 54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразовате- . лей типа "угол-код" во входных устройствах специализированных ЦВМ, контрольно-проверочной аппаратуре.Известен способ преобразования,- основаиный на преобразовании сигналов синусно-косинусного датчика (СКД), пропорциональных синусу и косинусу угла, в код. тангенса угла и дальнейшее преобразование в код угла с помощью генератора функции арктангенс 1. 15Недостатком этого способа является сложность его реализации для получения высокой точности. Известен способ преобразования, основанный на преобразовании выходных синусного и косинусного напряжений датчика угла поворота, Формировании иэ них двух старших разрядов кода и определении квадранта. Далее процесс преобразования осуществляют интеративно, причем на первой итерации алгебраически суммйруют синусное и косинусное выходные напряжения датчика угла поворота, сравнивают знак Фазы результирующего напряжения со знаком фазы синусного напряжения и по результату сравнения Формируют третий разряд кода, четвертый и последующие разряды кода формируют путем сравнения знаков Фаэ синусногои результирующих напряжений, соот 360 о ветствующих углам поворота -р,где и - номер формируемого разряда и образованных .путем суммирОвания двух напряжений, одним иэ которых является результирующее.напряжение, полученное на предыдущей итерации и взятое с соответствующим коэффициентом, а другим - одно иэ сум" мируемнх напряжений предыдущей итерации 2.Недостатками данного способа явля" ются низкая точность и сложность его реализации. Наиболее близким к предлагаемому является способ преобразования угла поворота вала в код путем заполнения тактовой частотой временного интервала, начало которого совпадает с началом генерации двухфазных гармонических колебаний, начальные условия которых получены путем интегрирования выходных напряжений СКД, и период которых определяется10 0 (0)= 40 величиной постоянных времени интеграторов. Конец временного интервала совпадает с ближайшим моментом перехода через нуль напряжения одного. из интеграторов. Устройство, реализу" ющее такой способ преобразования, работает в З,такта. На первом такте интегрируются напряжения с выходов СКД, В результате на выходах ,йнтеграторов накапливаются напряжеоп б 1 иИ, (,)О (О)=- тт 1ф 3. где О (.О) и О 0): напряжения на вы ходах интегратОров в момент окончания первого такта;, с - угол поворота СКДй 0 61 и 4 и О оь амплитуда напряже оп " оиний на выходах Скд Т и Т - постоянные времени интеграторов, время первого такта.25На втором такте два интегратора и инвертор образуют замкнутую петлю - осциллятор. Действие осциллятора описывается дифференциальным уравнением ЭОХ "Х в (.Ъ ) где К, - коэффициент передачи инвер- Итора,Выходные сигнал двух интеграторов З 5представляют собой решения этого дифференциального уравнения. При К - 1 и ТТ = Т получают л 2 опф 0 = . и (щ-Ч (,(4) 0 И,)сов(1-9 ( (в)Ооп1 Т где (Э =т т -круговая частота Мт.тт тгармойических колебаний; 9 ас( Я=о(- начальная фаза 45гармонических колебаний.Время от начала осциллирования и до ближайшего перехода через нуль выходного напряжения одного; из интеграторовс равно 50 :. М о(. 4Е (6)СбПосле заполнения тактовой частотой временного интервала получают код А,( угла осС А = Е д- (в( 7)На третьем такте происходит обнуление интеграторов 3(.Недостатки этого способа вид ны из анализа формулы (7): во-первых, результирующий код зависит как от тактовой частоты й, так и от частоты гармонических колебаний Ф , эависищей в свою очередь от постоянных 65 времени интеграторов, и, следовательно, изменения частоты и постоянных времени интеграторов при изменении температуры окружающей среды создают существенную погрешность преобразованияво-вторых, для получения кода А, соответствующего углу, круговая частота ц должна иметь точюе определенное значение, а именно:6= д , (8)90где А )о - величина кода, соответствующего 90 , в количестве импульсов счета.Следовательно, существует погрешность, вызванная несоответствием реального периода гармонических колебаний и расчетного, получаемая уже в нормальных условиях при настройке преобразователя, построенного по этому способу.Цель изобретенич - увеличение точности преобразования путем получения кода угла, не зависящего от тактовой частоты и частоты двухфазных гармонических колебаний.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования угла поворота вала в код, основанному на интегрировании напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла поворота вала преобразований проинтегрированных напряжений в двухфазный гармонический сигнал, определении первого интервала времени между началом формирования гармонического сигнала и моментом перехода его через нуль, формировании кода угла путем умножения первого интервала времени на круговую частоту гармонического сигнала, круговую частоту гармонического сигнала определяют путем формирования второго интервала времени между первым и вторым .переходом гармонического сигнала через нуль и деления угла дафна длительность второго интервала времени.На чертеже понаэано устройство для реализации предлагаемого способа.Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1, интеграторы 2 и 3, инвертор 4, компараторы 5 и б, блок 7 синхронизации, предназначенный для управления работой преобразователя по тактам, вычислительный блок 8, предназначенный для выполнения операций деления временных интервалов и умножения,на код, ключи 9-12. Преобразователь работает в 4 такта,На первом такте замыкаются ключи 9 и 11, и происходит интегрирование выходных напряжений СКД 1, пропорциональных синусу и косинусу угла, На втором такте ключи 9 и 11 размыкаются, ключи 10 и 12 замыкаются, и начинается генерация двухфазных гармонических колебаний. Длительность второго такта - до первого перехода через нуль выходного напряжения одного иэ интеграторов, Длительность этого временного интервала е, исходя из выражений 1-6),равна,ф. ИнтерваЛ 0 запоминаетсяв вычислительном блоке 8 либо в виде кода, полученного от заполненияимпульсами счета интервала о, либов виде напряжения 0, полученного врезультате интегрирования положи:тельного напряжения за время 1 . Натретьем такте генерация двухфазныхгармонических колебаний продолжаетсядо второго перехода через нуль выходного напряжения одного иэ интеграто.ров 2 или 3, т.е. длительность третьего такта соответствует 1/4 периодадвухфазных гармонических колебаний,Следовательно, длительность третьеготакта в равна 15 формула изобретения 40 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Негвапп БсЬвй, Ап Е 1 ессгоп 1 сОеь 9 п эхасОса дыбе хог ьупсЬго-со-,дф 1 аС сопчегсегь ЕГессгоп 4 с Оез 1 дй45 18, 1970, 9 8, р, 76-79.2. Авторское свидетельство СССРР 525986, кл. С 08 С 9/04, 1974.3. Негвапп Яспв 4 д. Ап ЕГессгопф сРеэ 19 п ргасса цц 1 йе хог зупсЬго1 о-Й 191 са 8 сопчегсегз ЕГессгоп сРез 4 дп 18, 1970, Р 9, р. 75-77 про-,тотип). 9 О, (9Ф уИнтервал Ъзапоминается в вычислительном блоке 8 также либо в виде кода аналогично интервалу .С, либо в виде напряжения О.;, полученного врезультате интегрирования отрицательного напряжения за время 1,. На четвертом такте размыкаются ключи 10 и 12, и происходит обнуление интеграторов 2 и 3. Одновременно в вычислительном блоке 8 происходит де" ление интервала х. на интервал 1 и умножение йа код, соответствующий , 90 ф, либо выполнение этих операций с кодами интервалов с и Ф , либо методом двухтактного интегрирования, где на первом такте интегрируется П , а на втором - П,р, длительность первого такта соответствует коду 90 ф.В результате четвертого такта в вычислительном блоке 8 получают код Аугла а, не зависящий от круговой частоты гармонических колебаний Ф и от частоты импульсов счетаА = .А о = с, (10)о где А 90- код, соответствующий 90Предлагаемый способ позволяет избавиться как от погрешности, вызванной изменением величины постоянных времени интеграторов, которая определяет период гармонических колебаний, при изменении температуры окружающей среды, так и от погрешности, вызванной несоответствием реального периода гармонических колебаний и расчетного, т.е. отпадает необходимость в точной выставке опре,деленной. величины периода гармонических колебаний, а следовательно, 10 и величины постоянных времени интеграторов при настройке преобразователей, построенных по предлагаемому способу. Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на интегрирбвании напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла поворота вала преобразований проинтегрированных напряжений в двухФазный гармонический сигнал, определении первого интервала времени между началом формирования гармонического сигнала и моментом перехода его через нуль, Формировании коца угла путем умножения первого интервала времени на кру. говую частоту гармонического сигна.ла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобраэования, круговую частоту гармонйческого сигнала определяют путем формирования второго интервала време- ни между первым и вторым переходом гармонического сигнала через нуль и. .делением углаф на длительность второго интервала времени.982049 тавитель А. ред М.Герге идоренкоКоррек Корол едактор Е. ренк каз 9717/7 1130 род, ул. Проектная, 4 У Филиал ПП тен тираж 642 НИИПИ Государственного по делам изобретений