Преобразователь угол-код

СОЮЗ СОЦЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11) А 1 1)4 Н 03 М 1/64 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ан вил2 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ)ТИЙ(71) Ленинградский политехнический институт им, М.И.Калинина(56) Авторское свидетельство СССР Р 1126986, кл. С 08 С 9/00, 1984.Авторское свидетельство СбСР .У 87542 1, кл. С 08 С 9/04, 1981.Авторское свидетельство СССР У 1080174, кл, С 08 С 9/00, 1984, (54) ЛРЕОБРАЗОБАТЕЛЪ УГОЛ-КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, в частности в преобразователях угловых и линейных перемещений в код. Цель изобретения - повьппение точности - достигается тем, что в преобразователь перемещения, содержащий синусно-косинусныи датчик, алогофровой преобразователь, накаплиающие сумматоры, элемент ИЛИ, генеатор тактовых импульсов, триггер и элемент И, введены второй аналогоцифровой преобразователь, три линии задержки, формирователь:импульсов, дешифратор и счетчик. Введение второ го аналого-цифрового преобразователя, осуществляющего преобразование электрического напряжения в параллельный обратный двоичный код, старший разряд которого несет информацию о знаке входного напряжения совокупности с дополнительными узлами - счетчиком импульсов, линиями задержки пОзволило исключить из состава преобразователя узлы, оперирующие аналоговыми сигналами низкого уровня - определитель октантов и аналоговый коммутатор. Структурное построение преобразователя позволило перейти к численному решению системы дифференциальных уравнений безусло но-устойчивой разностной схемой,1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, и частности в преобразователях угловых перемещений в код.Целью изобретения является повышение точности преобразования.На чертеже представлена структурная схема преобразователя. у(с) = =,х(с) Х (с) =-=, У(с) где с - время,ь - константа,У(с) =Х (с) - производные по временифункций У(с) и (Х(с). Начальные условия системы уравнений (1) задаются следующими выражениями:о У(0) = 1 зпсХ(0) = М созс,(2) где о( - величина, пропорциональнаяпреобразуемому углу, причем начальные условия задаются в виде выражения (2) для любого значения, лежащего в пределах 0 с(р 3 Система уравнения (1) эквивалентна дифференциальному уравнению второго порядка Преобразователь содержит синусно"косинусньп датчик 1 угла, первьж 2и второй 3 аналого-цифровые преобразователи, первый и второй 5 накапливающие сумматоры, первую б, вторую7 и третью 8 линии задержки, формирователь 9 импульсов, дешифратор 10,элемент ИЛИ 11, генератор 12 тактовых импульсов, триггер 13, элементИ 14, счетчик 15, управляющий вход16 преобразователя, шину 17 начальной установки,11 ринцип действия преобразователяоснован на численном решении системы дифференциальных уравнений 297227Решение уравнения (3) имеет видУ(с) =ГХ(О) + У(0) зЬ(; )(4)откуда следует, что наименьшее положительное значение аргумента С, при котором функция У(С) изменяет знак с минуса на плюс, удовлетворяет условию 10(5)а следовательно- 21 -с.(6)Времена задержек С ,соответственно первой, второй и третьей 20 линий задержек должны удовлетворятьследующим условиям:1 Ацввс мя сМ 13 смгде С- максимальное время преобразования АЦП;30 с с - максимальное время устасмнонления кода в накапливающем сумматоре;Т - период тактовых импульсов,Преобразователь работает следующимобразом.В исходном состоянии аналого-цифровые преобразователи 2 и 3 находятся в состоянии готовности к запуску,40 а триггер 13 - н нулевом состоянии,,Погический сигнал "0" поступает свыхода триггера 13 на второй входэлемента И 14, запрещая прохождениеимпульсов с выхода генератора 1245 тактовых импульсов на тактовые .входынакапливающих сумматоров 4 и 5 исчетчика 15 импульсон.Положительный фронт прямоуголь 50 ного импульса запуска, поступающегона управляющий вход преобразователя, запускает аналого-цифровые преобразователи 2 и 3, на выходах которых формируются параллельные обратные 55 двоичные коды выходных напряжений синусно-косинусного датчика перемещения 1, равных соответственно3 12 где д. - величина, пропорциональная перемещению и лежащая в пределах О ( д.2 Т, М - постоянный коэффициент.1Положительным фронтом прямоугольного импульса, поступающего с выхода первой линии задержки 6 на входы разрешения начальной установки первого 4 и второго 5 накапливающих сумматоров и счетчика 15 импульсов, в первый 4 и второй 5 накапливающие сумматоры записываются коды, поступающие соответственно с выходов первого 2 и второго 3 аналого-цифровых преобразователей на входы начальной установки накапливающих сумматоров, а в счетчик 15 импульсов записывается двоичный код числа(7) И Ф 2 3а где ш - натуральная константа,Код числа М,. подается на вход начальной установки счетчика 15 импульсов. Если при записи выходного кода первого аналого-цифрового преобразователя 2 в первый накапливающий сумо матор 4 логический сигнал на выходе старшего разряда первого накапливающего сумматора изменяется с "1" на "О", на выходе Формирователя 9 импульсов формируется положительный прямоугольный импульс, который через элемент ИПИ 1.1 поступает на второй вход триггера 13, не изменяя состояния триггера.Положительный фронт импульса, поступающего с выхода второй линии задерхки 7 на. первый вход триггера 13, устанавливает триггер в единичное состояние разрешая прохождение импульсов с выхода генератора 12 тактовых импульсов через элемент И 14 на тактовый вход 29 второго накапливающего сумматора 5, вход третьей линии задержки 8 и тактовый вход счетчика 15 импульсов.Дальнейшая работа преобразователяописывается системой разностных уравнений1(ь 3 1 н 3соответствейно в первом и втором на-,капливающих сумматорах после поступ 97227 4ления на их тактовые входы и импульсов (п=1, 2,),Уи Х 1 - числа, записанные-3соответственйо в первом и втором на капливающих сумматорах после поступления на их тактовые входы (и - 1) 10(9) ш = 1 одтТ 15 20 25 30 35 40 45 50 импульсов,ш - натуральное число, связанное с константой, входящей в уравнения (1), и периодом Т тактовых импульсов следующим соотношением Положительным фронтом импульса, поступающего с выхода элемента И 14 на тактовый вход второго накапливаю - щего сумматора 5, во второй накапливающий сумматор записывается текущее значение переменной Х, равное разности предыдущего значения переменной Х и частного от деления предыдущего значения переменной У на число 2 , Положительным фронтом выходного импульса третьей линии задержки 8 поступающего на тактовый вход первого накапливающего сумматора 4, в первый накапливающий сумматор запи. .сывается текущее значение переменной- У, равное сумме предыдущего значения переменной У и частного от деления текущего значения переменной Х на число 2 . Операция деления числа, представленного в обратном двоичном коде, на число 2 заменяется эквивалентной операцией сдвига кода, делимого на ш разрядов вправо. С этой целью выход (Ь - ш) старших разрядов второго накапливающего сумматоров соединен с в. одом (Ь - ш) младших разрядов первого накапливающего сумматора 4, а инверсный выход (Ь - ш) старших разрядов первого накапливающего сумматора 4 (инверсия всех разрядов кода числа, представленного в обратном двоичном коде, изменяет знак на противоположный) соединен с входом (Ь - ш) младших разрядов второго накапливающего сумматора 5. Тактовые импульсы поступают на тактовые входы накапливающих сумматоров 4 и 5 до тех пор, пока знак переменной У не изменится с минуса на плюс, те. пока значение старшего разряда кода, записанного в первом накапливающем сумматоре 4, не изменится с единицы на нуль. По от 1297227т.е. значение кода на выходе преобразователя пропорционально преобразуемому перемещению.Дешифратор, 10 предназначен дляустановки преобразователя в исходноесостояние при обнулении счета 15 импульсов. Когда на выходе счетчика 15импульсов устанавливается код нуля,на выходе дешифратора формируетсяположительный импульс, кожрый черезэлемент ИЛИ 11 поступает на второйвход триггера 13, сбрасывая триггерв нулевое состояние,Формула изобретения1 реобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный датчик угрицательному фронту импульса, поступающего с выхода старшего разрядапервого накапливающего сумматора 4.на вход формирователя импульсов 9,на выходе формирователя формируетсякороткий (по сравнению с периодомтактовых импульсов) прямоугольныйположительный импульс, который черезэлемент ИЛИ 11 поступает на второйвход триггера 13, сбрасывая триггер 10в нулевое состояние, что приводит кзалрету прохождения тактовых импульсов с выхода генератора 12 тактовыхимпульсов на выход элемента И 14,Отрицательный фронт импульса, постулающего с выхода триггера 13 на управляющий выход преобразователя, является сигналом "Конец преобразования",Число импульсов, поступивших за 2 Овремя преобразования на тактовый входсчетчика 15 импульсов, равноМТгде С - время преобразования, определяемое выражением (6).Таким образом,М = 2 УГс=2 4 -24.д. Т ТПоскольку при начальной установкев счетчик 15 импульсов было записаноЗОчисло Ьо, определяемое выражением(7), а счетчик в процессе преобразо"вания работает в режиме вычитания,по окончании преобразования на выходпреобразователя поступает двоичныйкод числа ла, первый аналого-цифровой преобразователь, первый и второй накапливающие сумматоры, выходы второго накапливающего сумматора соединены сгруппой входов (Ь - ш) младших разрядов первого накапливающего сумматора, элемент ИЛИ, триггер, элемент И,выход которого соединен с тактовымвходом второго накапливающего сумматора группа входов (Ь - ш) младшихразрядов которого подключена к группеинверсных выходов (Ь - ш) старшихразрядов первого накапливающего сумматора, и генератор импульсов, выходкоторого соединен с первым входомэлемента И, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностипреобразователя, в него введены второй аналого-циФровой преобразователь,первая, втораяи третья линии задержки, формирователь импульсов, дешифратор и счетчик, вход установкикоторого соединен с шиной начальнойустановки, первый и второй выходысинусно-косинусного датчика угла соединены с первыми входами первого ивторого аналого-цифровых преобразователей соответственно, вторые входыкоторых объединены, являются управляющим Ъходом преобразователя и подключены к входу первой линии задержки, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей подключены к входам начальной установкипервого и второго накапливающих сумматоров, выход первой линии задержкисоединен с входами разрешения начальной установки первого и второго накапливающих сумматоров и счетчика ис входом второи линии задержки, выходкоторой соединен с первым входомтриггера, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, выходтриггера соединен с вторым входомэлемента И и является управляющимвыходом преобразователя, выход элемента И соединен с тактовым входомсчетчика и входом третьей линии задержки, выход которой соединен стактовым входом первого накапливающего сумматора, выход старшего разряда которого через формирователь импульсов соединен с первым входомэлемента ИЛИ, второй вход которогочерез дешифратор подключен к выходусчетчика, который является выходомпреобразователя угол-код.1297227 дюющаи Составитель М.СидоТехред А.Кравчук едактор Н,Швьдкая ектор М,Шароши каз 795/61 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 902 ВНИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, Ж, Подписиного комитета СССРний и открьггийаушская наб д, 4