Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

) С 08 С 9/ Е ИЗОБРЕТВИДЕТЕЛЬСТВУ ПИСАН т РСНОМ 5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 385304, кл, С 08 С 9/04, 19712. Авторское свидетельство СССР Р 355640, кл, 6 08 С 9/04, 1970.3. Авторское свидетельство СССР Р 559257, кл. 6 08 С 9/04, 1974 (прототип)..(54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ У 1 ЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики, подключенные через коммутатор каналов к входам первого и второго усили телей, выходы которых подключены к одним входам третьего и четвертого усилителей соответственно, первый блок цифро-аналогового преобразования, пятый усилитель, выход которого подкпючен к первому входу перво. го блока аналого-цифрового преобразования, один выход которого подключен к одному входу первого регистра, один синхрониэирующий блок, выход которого через последовательно соеди ненные делитель тактовых сигналов и распределительный блок подключен к второму входу первого блока аналогоцифрового преобразования, первый и второй коммутаторы, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй блок ана- лого-цифрового преобразования, второй блок цифроаналогового преобразования, второй регистр, другой синхронйзирующий блок, первый и второй компараторы,. входы которых соединены с выходами первого и второго усилителей соответственно, выходпервого компаратора подключен куправляющим входам первого коммутатора и первого регистра, выход второго компаратора подключен к управляющим входам второго коммутатораи второго регистра, одни входы пер;вого и второго коммутаторов соединены с выходами первого и второгоусилителей соответственно, другиевходы соединены с общей шиной, а выходы подключены к другим входам третьего и четвертого усилителей соответственно, выходы третьего и четвертого усилителей подключены к одним входам первого и второго блоковцифроаналогового преобразования соответственно и к третьим входам первого и второго блоков аналого-цифрового преобразования соответственно, Цфпервый вход второго блока аналого- евецифрового преобразования соединен с %ювыходом пятого усилителя, второйвход соединен с выходом распределительного блока, а один выход подключен к одному входу второго регистра, .другие выходы первого и второгоблоков аналого-цифрового преобразо- фвания подключены к другим входампервого и второго блоков цифроаналогового преобразования соответ 1 ственно, а выходы первого и второго блоков цифроаналогового преобра- (зования подключенй к входу пятого фусилителя, входы другого синхронизирующего блока соединены с выхода,ми первого и второго усилителей,выход подключен к управляющемувходу,делителя тактовых сигналов, а другойвыход одного синхронизирующего блокаподключен к управляющему входу коммутатора каналов.Изобретение относится к автомати-. ке и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством,Известны преобразователи у:ла в код, выполняющие кодирование информации, поступающей от синусно-косинусных датчиков1 (.Такие устройства на основе приближенных зависимостей обеспечивает 1 О непосредственное кодирование угла поворота или его синусной (косинусной ) функции с методической погрешностью, ограничивающей точность преобразования, 15Известен также функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики, соединенные через коммутатор каналов с входами первых двух усилителей, соединенные между собой коммутаторы, выходы которых соответственно через третий и четвертый усилители соединены с входами блока цифроаналогового преобразования, выход четвертого усилителя через блок сравнения подключен к первому входу первого регистра управления, второй вход которого соединен с одним выходом распределительного блока, один выход первого регистра 30 управления подключен к первому входу регистра хранения кода, другие выходы соединены с входами блока цифроаналогового преобразования, последовательно соединенные синхрони зирующий блок и делитель тактовых сигналон подключены к входу распределительного блока 2 . Недостатком преобразователя является ограниченная точность.40Наиболее близким техническим решением к изобретению является Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синус- но-косинусные датчики, подключенные 45 через коммутатор каналов к входам первого и второго усилителей, выходы которых подключены к входам третьего и четвертого усилителей соответственно, первый блок цифроаналогоного преобразования, пятый усилитель, выход которого подключен к первому входу первого блока аналого-цифрового преобразования, один выход которого подключен к одному входу первого. регистра, один синхронизирую 55 щий блок, выход которого через последовательно соединенные делитель тактовых сигналов и распределительный блок подключен к второму входу первого блока аналого-цифрового преобраэонания, первый и второй комму" таторы, ныход первого усилителя подключен к одному входу первого блока цифроаналогового преобразования, выходы первого блока циФроаналогового 65 Впреобразования через шестой и седьмой усилители подключены .к первомуи второму входам первого коммутатора, третий и четвертый входы которого соединены с выходами второго ичетвертого усилителей, а выход перного. коммутатора подключен к входупятого усилителя, выходы первого,второго, третьего и четвертого усилителей подключены к входам второгокоммутатора, выход которого черезвосьмой усилитель подключен к. третьему входу первого блока аналогоцифрового преобразования, другой выход которого через первый региструправления подключен к другим нходампервого блока цифроаналогового преобразования, выход распределительного блока через второй регистр управления подключен к управляющемувходу первого регистра, а другойвыход второго регистра управленияподключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов 3 3.Недостатком известного преобразо. -вателя является невысокое быстродействие, поскольку процесс одного пре- .образования состоит из трех циклов.Целью изобретения является повышение быстродейстния преобразователя,Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики, подключенные через коммутатор каналов к входам первого и второго усилителей, выходы которых подключены к одним входам третьего и четвертого усилителей соответственно, первый блок цифроаналогового преобразования, пятый усилитель, выход ко. торого подключен к первому входу первого блока аналого-цифрового преобразованияодин выход которого подключен к одному входу первого регистра, один синхронизирующий блок, вы- ход которого через последовательно соединенные делитель тактовых сигналон и распределительный блок подключен к второму входу перного блока аналого-цифрового преобразования, первый .и второй коьеутаторы, введены второй блок аналого-цифрового преобразования, второй блок цифроаналогового преобразования, второй ра : гистр, другой синхрониэирующий блок, первый и второй компараторы, входы которых соединены с выходами первого и второго усилителей соответствен но, выход первого компаратора подключен к управляющим входам первого коммутатора и первого регистра, выход второго компаратора подключен к управляющим входам второго коммутатора и второго регистра, одни входы первого и второго коммутаторовсоединены с выходами первого и вто-,.рого усилителей соответственна,другие входы соединены с общей ши-.ной, а выходы подключены к другимвходам третьего и четвертого усилителей соответственно,.выходы треть. его и четвертого усилителей подключены к одним входам первого и второго блоков цифроаналогового преобра-зования соответственно и к третьимвходам первого и второго блокованалого-цифрового преобраэоованиясоответственно, первый вход второгоблока аналого-циФрового преобразования соединенс в выходом пятого уси-.лителя, второй вход соединен с выходом распределительного блока, аодин выход подключен к одному входу второго регистра, другие выходыпервого и второго блоков аналогоцифрового преобразования подключенык другим входам первого и второгоблоков цифроаналогового преобразования соответственно, а выходыперврго и второго блоков цифроана,логового преобразования подключенык входу пятого усилителя, входы другого синхронизирующего блока соеди-.нены с выходами первого и второгоусилителей, выход подключен куправ"ляющему входу делителя тактовыхсигналов, а другой выход одногосинхрониэирующего блока подключен к управляющему входу коммутатораканалов.На чертеже показана структурнаясхема преобразователя.Преобразователь содержит синус-.но-косинусные датчики 1, которыесоединены с многоканальным коммутатором 2 каналов, (синусного и косинусного напряжения ), подключеннымк двум усилителям 3 и 4. Эти усили-.тели соединены соответственно сдвумя компараторами 5 и б, с двумяусилителями 7 и 8 и двумя коммута-.торами 9 и 10. Управляющие входыкоммутаторов 9 и 10 соединены скомпараторами 5 и б, а их выходыподключены к другим входам усилителей 7 и 8. В зависимости от положения коммутаторов 9 и 10 определяется прямая или инверсная передачанапряжения. Для коэффициента передачи "1" в обоих положениях переключателя резисторы, входящие всостав усилителей 7, 8 и коммутаторов 9,10, равны й. Йа компараторах5 и б вырабатывается логическийсигнал, указывающий фазу синусного(косинусного) напряжения, определяемую по знаку полупериодного значения. Усилитель 7 подключен кпервому блоку 11 цифроанапоговогопреобразования и к прямому входупервого блока 12 аналого-циФровогопреобразования (отношения напряжений,в код). Усилитель 8 подключен к вто рому блоку 13 цифроаналогового преобраэования и к прямому входу второго блока 14 аналого-цифрового преобразования (отношения напряже 45 работки поразрядных сигналов на 556065 распределительном блоке 18, Усилители 3 и 4 подключены к другому бло-. ку 24 синхронизации, выход которогоподключен к управляющему входу делителя 17 тактовых сигналов, состоя-щего из формирователя 25 запуска,делителя 26 частоты и генератора 27импульсов. Коммутатор 2 каналов содержит последовательно соединенныесчетчик 28, дешифратор 29 и ключи30. Блок 24 формирует импульс перехода через "0" суммы по модулю синусного и косинусного напряжений,ния в кол , Компенсационные входы .5 блоков 12 и 14 аналого-цифровогопреобразования соединены с выходомусилителя 15, входы которого связаны с выходами по тОку блоков 11и 13. Выход синхронизирующего бло- Я ка 16 через последовательно соединенные делитель 17 тактовых сигналов и распределительный блок 18подключен к управляющим входам блоков 12 и 14 аналого-цифрового преобразования. Выходы блоков 12 и 14и выходы компараторов 5 и 6 подключены к регистрам 19 и 20, Блоки 12и 14 идентичны по построению и состоят.иэ цифроаналогового преобразователя 21, регистра 22 и сравнивающего усилителя 23. Выходы регистра 22 блока 12 подключены к цифро,вым входам цифроаналогового преобразователя 21 этого блока и цифровым входом блока 11,. а восходы ре- гистра 22 блока 14 подключены к цифровым входам цифроаналогового пре- образователя 21 этого блока и цифровым входам блока 13.Блоки 11, 13 и 21 одинаковы по 30 построению и состоят иэ делителейКВ и разрядных переключателей, выходы которых подключаются к входуоперационного усилителя, Значениетока через.разрядные двухпоэицион ные переключатели пропорциональнопроизведению входного напряжения науправлякщий код от регистров 22блоков 12 и 14 соответственно. Помере переключения разрядов регист ров 22 происходит уравновешиваниетоков на входе сравнивающих уислителей 23, в результате чего обеспечивается формирование кода, пропорционального отношению входного напряжения к компенсационному.Синхронизация преобразователя выполняется от сети общей с источни;ком питания датчиков 1 с помощьюблока 16. Синхронизирующий сигналобеспечивает запуск делителя 17 тактовых сигналов, представляющих.последовательность импульсов для вы1043704 ПоскОльквыполняетсяторых код ипорциональнытО зависиможены как возведение в блоках 11 опорное нап синусу или ти (1могу в квадрат и 13 в ко яжение прокосинусу, быть выра 5 П (К 5 П со о,Ч 4 воя. 6 которЫй включает Функциональный преобразователь на один цикл работы. Блок 18 Формирует поразрядно временную последовательность импульсов для последовательного переключения разрядов на регистрах 22 последовательного приближения блоков 12 и 14.Построение Функционального преобразователя основано на использовании компенсационного напряжения, пропорционального сумме квадратов синусной и косинусной Функций. Отно" сительно этого компенсационного напряжения, выражающего константу, вы-полняется преобразование синусного и косинусного напряжений Одновременно на двух блоках 12 и 14 аналогоциФрового преобразования Отношения на пряжений в код.,В результате преобразования формируется5 ПСс СО 5 СЫШ 8 7 РРШГШ где 5 пЫ, со 5 сс - значения функций,пропорциональныевходным напряжениямЧ 5,Ч - значения Функций5 и Ы и со 5 с выраженные в пропорциональных кодах.Устройство работает следующимобразом,Синусно-косинусные напряжения отдатчиков 1 поступают через коммутатор 2 каналов на усилители 3 и 4.На компараторах 5 и 6 Фиксируетсяотносительно корпуса полупериодныезначения синусного и косинусногонапряжений соответственно, что обеспечивает формирование знаков (фаз )этих напряжений по иере измененияугла поворота вала синусно-косинусных датчиков. От тех же усилителей3 и 4 напряжения поступают соответственно на усилители 7 и 8 и коммутаторы 9 и 10, которые управляютсяпо знаку ф;, нкций, выявленному накомпараторцх 5 и б. Тем самым, вусилителях 7 и 8 обеспечивается прямая или инверсная передача. От усилителя 7 синусиое напряжение поступает на вход блока 11 цифроаналогого преобразования и на вход блока,12 аналого-цифрового преобразовани 6Поразрядное уравновешивание этого напряжения в блоке 12 выполняется цифроаналоговым преобразователем 21 этого блока на входе сравниваю щего усилителя 23, управляющего ра- ботой регистра 22 последовательного приближения. Точно также функционирует косинусная цепь. От усилителя 8 косинусное напряжение поступает на вход блока 13 цифроаналогового .преобразования и на вход блока 14. Поразрядное уравновешивание выполняется цифроаналоговым преобразователем 21 этого блока на входе сравнивающего усилителя 23, управляющего работой регистра 22 последовательного приближения. Поскольку в блок 11 подано синусное напряжение, а в блок. 13 - косинусное, то по мере поразрядного уравновешивания на выходе суммирующего усилителя 15 Формируется напряжение, пропорциональное сумме квадратов синусной и косинусной функций.Это напряжение является общим опорным напряжением блоков 12 и 14 аналого-цифрового преобразования.и поступает на цифроаналоговый преобразователь 21 этих блоков. Так как сумма квадратов синусной и косинусной функций обеспечивает формирование опорного напряжения постоянной амплитуды, то в,результате преобразования на регистрах 22 устанавливаются коды, пропорциональные синусу и косинусу угла.В блоке 24 формируется импульс для запуска формирователя 25. Импульс запуска формируется только при наличии сигнала от блока 16, чем обеспечивается однократное за период включение преобразователя и, тем саьым, устранение неоднозначности отсчета, которая может возникнуть при прямой и обратной последовательности чередования полупериодов по мере изменения угла поворота. Сигнал синхронизации. поступает на счетчик 28 адресов ), который через дешифратор 29 обеспечивает последовательность переключения каналов коммутатора 2. Импульс формирователя 25 запуска включает дели- тель 26 частоты, который начинает формирование импульсов поразрядного переключения через интервал времени, достаточный для нарастания напряжения после перехода через ноль. Эти импульсы поступают на распределительный блок 18, который обеспечивает их параллельное распределение по разрядам регистров 22 блоков 12 и 14, От регистров 22 результат преобразования переносится в регистры 19 и 20, откуда коды Ч 5 и Чпоступают на вычислительное устройство.функциональный преобразователь угла поворота вала в двоичный код1043704 7 Составитель А. СмирновРедактор Т. Кисблева ТехредИ,.Метелева .Корректор:О. Тигор аказ 7342/54 Тираж б 18 ЙНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, РаушскПодписнотета СССРкрытийая наб., д. 4/5 филиал ППП фПатентф., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 обеспечивает одновременное преобразование напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла.По сравнению с известным такой преобразователь обеспечивает втрое большее быстродействие, так как преобразование выполняется за один вцикл одирования, в то время какдля того же преобразования в известном используется три последовательных цикла,ф . Экономический эффект от исполь эования преобразователя определяется,его техническим преимуществом.