Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 09 4 Н 03 М 1/48 ИЗ 0 БЕЕТЕНИИДЕТЕЛЬСТВУ ПИ А 8 ТОРСКОМУ лош процессМ в расния49,СР982.СР983. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРНО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,рис. 1,3.Авторское. свидетельство СВ 1022203, кл. С 08 С 9/04,Авторское свидетельство СУ 1088045, кл 0 08 С 9/00,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Сцелью повышения динамической точности путем коррекции частотной характеристики в преобразователь, содержащий синусно-косинусный датчик 1грубого отсчета, синусно-косинусныйдатчик 2 точного отсчета, демодулятор 3, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 4 и 5, первый синусно-ко132 синусный генератор 7, цифровые сумматоры 8 и 9, аналоговый сумматор 1 О, генератор 11 опорной частоты, блок 12 функционального преобразования, блок 13 выбора каналов, блок ,14 преобразования напряжения в частоту, реверсивный счетчик 15, введены второй синусно-косинусный генератор 6, аналого-цифровой преобразователь 16, блок 17 управления и обработки, компараторы 18 и 19. Выходные напряжения датчиков 1 и 2 демодулируются в демодуляторе 3, ЦАП 4 и 5. Выход 0902ные сигналы рассогласования между углом и кодом с выходов демодулятора 3 и аналогового сумматора 10 через блок 13 поступают на вход цифрового интегратора, образованного блоками 14, 15, и вход АЦП. Полученные коды обрабатываются блоком 17 для обеспечения заданных динамических характеристик и по цепи обратной связи выходной код блока 17 воздействует на напряжение возбуждения датчиков 1 и 2, компенсируя фазовый угол поворота датчика, 2 ил, 1Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для связи аналоговыхисточников информации с цифровымвычислительным устройством,Цель изобретения - повышение динамической точности преобразователя .путем цифровой коррекции его частотной характеристики. 10На фиг. 1 представлена блок-схемапреобразователя; на фиг. 2 - математическая модель одной из реализацийканала точного отсчета преобразователя. 5Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусныйдатчик 1 грубого отсчета (СКДГО),синусно-косинусный датчик 2 точногоотсчета (СКДТО), демодулятор 3, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)4 и 5, синусно-косинусные генераторы6 и 7, цифровые сумматоры 8 и 9,аналоговый сумматор 1 О, генератор 11опорной частоты, блок 12 функционального преобразователя кодов, блок 13выбора каналов, блок 14 преобразования напряжения в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 15, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, блок 3017 управления и обработки, компараторы 18 и 19.Синусно-косинусные генераторы 6и 7 представляют собой функциональный преобразователь кода в коды синуса и косинуса, выходы которогоподключены к цифровым входам соответствующих ПАП, на выходе ЦАП установглены усилители мощности, Генератор 11 опорной частоты представляет собой последовательно соединенные генератор импульсов и делитель частоты.Блок 17 управления и обработки, кото- рый может быть выполнен, например, на микро-ЭВМ АРХ, содержит арифметико-логический блок, контроллеры доступа к памяти и прерываний, счетчик микрокоманд, генератор синхросигналов, буферные регистры.Преобразователь представляет собой импульсную следящую систему, которая в зависимости от углового рассогласования образуется блоками 9, 7, 1, 3, 13, 14, 15, 16, 17, 9 или 17, 8.Преобразователь работает следующим образом.Генератор 11 вырабатывает цифровой эквивалент аргумента у 1, который блоком 12 функционального преобразования кода преобразуется в код функции соя и 1 и яхи у 1, а цифровыми сумматорами 8 и 9 и синусно-косинусными генераторами 6 и 7 - в аналоговые напряжения возбуждения датчиков 2 и1 к)осояЫ 1 к)1 яхи(МС-Б), 11,соя(и 1-И) соответственно, где К - коэффициент электрической редукции. На цифровой сумматор 8 поступает и младших разрядов выходного кода Б, а на цифровой сумматор 9 - ш старших разрядов кода И, число разрядов которого Р = и + ш - 1,р-иПри этом К = 2 . Цифровой сумматорсовместно с синусно-косинусным генератором выполняют функцию цифроаналогового преобразования цифрового кода Б или И в аналоговые значения фазы напряжения возбуждения соответствующего датчика 2 и 1 угла.Выходные фазомодулированные напряжения датчика 2 точного отсчета 11 яхп(ыС-Б+с) и Ц соя(и 1-И+ы) перемножаются цифроаналоговыми преоб разователями 4 и 5 на коды взаимно ортогональных функций созе и япа 1. После вычитания в аналоговом сумматоре 10 на его выходе образуется напряжение5=. У яи ( м, - Г ) .Напряжение с вторичной обмотки датчика 1 грубого отсчета 11,соя(ы 1 - 20 Б + й) поступает на вход демодулятора 3, который в качестве опорного использует напряжение старшего разряда генератора 11. Выходное напряжение демодулятора 3 после фильтрации с помощью входящего в его состав фильтра нижних частот имеет вид У яЫ(-И+ос). Поскольку канал грубого3отсчета необходим для исключения неоднозначности отсчетов, то использован только лишь один демодулятор 3 в режиме релейного синхронного детектирования.Выходные напряжения каналов грубого и точного отсчетов через блок 13 35 выбора каналов поступают на вход блока 14 преобразования напряжения в частоту ПНЧ для преобразования их в последовательный код с последующим суммированием в реверсивном счетчике 40 15. Блок 14 совместно с реверсивным счетчиком 15 производит цифровое интегрирование сигнала рассогласования следящей системы. Одновременно этот сигнал подвергается цифровому преоб разованию в аналого-цифровом преобразователе 16, Выходные коды реверсивного счетчика 15 и АЦП 16 поступают на соответствующие входы блока17, который осуществляет выбор канала отсчета (согласование отсчетов), цифровую обработку сигналов пропорционального (через АЦП) и интегрального (через ПНЧ и реверсивный счетчик) управления следящей системой, цифровую коррекцию ее частотной характеристики, выработку и фиксацию выходного кода И, который поступает в цифровые сумматоры 8 и 9, Тем самым замыкается обратная связь в соответствующей следящей системе.В зависимости от величины углового рассогласования следящая система образуется блоками 9, 7, 1, 3, 13, 14, 15, 16, 17, 9 при ( И-ф 360/2 либо блоками 8, 6, 2, 4, 5, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 8 при И-ос/с 360 /2При включении преобразователя по команде блока 17 блок 13 выбора каналов включает в следящую систему канал грубого отсчета, так как угловое рассогласование достаточно велико, Выходное напряжение аналогового сумматора 10 отлично от нуля и на выходе компаратора 18 (сдвоенный компаратор с "окном" ) появляется сигнал, разрешающий по входу стробирования работу компаратора 19, который формнрует импульс в момент перехода через нуль выходного напряжения датчика 2 угла грубого отсчета, Под воздействием этого импульса блок 17 осуществляет прерывание выполнения основного режима работы и выполняет режим согласования отсчетов. В выходной регистр блока 17 заносится код генератора 11, соответствующий моменту прихода импульса на прерывание, реализуя тем самым метод "бегущей стробирующей метки", Этот код приближенно соответствует угловому положению датчика 1, поэтому следящая система грубого отсчета изменяет код до тех пор, когда выходное напряжение демодулятора 3 уменьшается до нуля, т.е. И, = = Уяз.п(М-сс) = О, откуда И =Ы с точностью до величины младшего раз- ряда грубого отсчета, т,е, Б = о 6 + + И/2,Как только Б= О (код АЦП 16 также уменьшился до нуля), блок 17 с помощью блока 13 выбора каналов включает в следящую систему канал точного отсчета н приступает к выполнению основного режима работы, который гредусматривает на начальном этапе оптимальный по быстродействйю переходный процесс из точки И = = дС + И,/2 в точку И = а. с точностью до величины младшего разряда точного отсчета.При этом напряжение рассогласования на выходе сумматора 10 равно нулю, компаратор 18 запирает по вхоцу20902 6ботки предусматривает в основномрежиме коррекцию выходного кода спомощью поправок, записанных в посто"янную память укаэанного блока наэтапе метрологической аттестациипреобразователя,стробирования компаратор 19 и,импульс ие прерывание не вырабатывается.В зависимости от требований к преобразователю по быстродействию и ве-, личине динамической погрешности блок 17 формирует желаемый вид частотной характеристики следящей системы канала точного отсчета. На фиг. 2 изображена математическая модель одной иэ реализаций импульсной следящей системы На .этой схеме И,(с)= К - передаточная функция, реализуемая блоком 17;1-ТоМ= К- передаточная функция цифрового интегратора; ПФК - преобразователь код-фаза. Совокупность блоков 2, 4, 5, 10 (см. фиг. 1) эквивалентна блоку с выходным напряжением, изменяющимся по закону 10 зп(-И), на входе которого действует угловая ошибка (Ос-И), Следовательно, его передаточный коэффициент К = 10/-. Окончательно передаточную функцию импульсной следящей системы можно записать в виде+ (ач + Ъ+1)(1-Т,)Щч, 0) =К Таким образом, при реализации изобретения с цифровым интегратором . в качестве корректирующего устройства, производящего вычисления в соответствии с алгоритмом И(п) = аМ(п) + а М(п) +. И(п), Б(п) - суммарный код цифрового интегратора и АЦП, измеренный в соответствующих тактах, преобразователь приобретает свойства астатической следящей системы третьего порядка, в которой отсутствуют динамические ошибки по скорости и ускорению при изменении входного угла Ф, с постоянным ускорением.Для устранения инструментальной погрешности блок управления и обра 1 О 15 го г 5 зо 35 40 45 50 55 Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик грубого отсчета, выход которого подключен к одному входу демодулятора, выход демодулятора подключен к одному информационному входу блока выбора каналов, синусно-косинусный датчик точного отсчета, входы которого соединены с выходами перво-. го синусно-косинусного генератора, а первый и второй выходы подключены к аналоговым входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно, цифровые входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены с соответствующими выходами блока функционального преобразования кодов, а выходы подключены к входам аналогового сумматора, выход которого подключен к другому информационному входу блока выбора каналов, выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразования напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам реверсивного счетчика, генератор опорной частоты, выходы которого подключены к одним группам входов первого и второго цифровых сумматоров, о т л и ч а ю щ.и й с я тем, что, с целью повышения динамической точности преобразователя, в него введены второй синусно-косинусный генератор, первый и второй компараторы, аналого-цифровой преобразователь и блок управления и обработки, выходы первого и .второго цифровых сумматоров подключены к входам соответственно первого и второго синус- но-косинусного генераторов, выходы второго синусно-косинусного генератора подключены к входам синусно-косинусного датчика грубого отсчета, выход аналогового сумматора через первый компаратор подключен к стробирующему входу второго компаратора, информационный вход которого соединен с выходом синусно-косинусного датчика грубого отсчета, а выход подТираж 901 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5 Заказ 2667/56 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 7 1320902 . 8ключен к входу прерывания блока уп- ровых сумматоров, первый и второй равления и обработки, выходы ревер- выходы блока управления иобработки сивного счетчика, аналого-цифрового подключены к управляющим входам соотпреобразователя и генератора опорной . ветственно блока выбора каналов и частоты. подключены соответственно к 5 аналого-цифрового преобразователя, первому, второму и третьему портам . информационный вход которого соедиблока управления и обработки, инфор- нен с выходом блока выбора каналов, мационные выходы младших и старших выходы генератора опорной частоты разрядов блока управления и обработ- подключены к входам блока функциоки являются выходами преобразователя 10 нального преобразования кодов, один и подключены к другой группе входов выход генератора опорной частоты подсоответственно первого и второго циф- ключен к другому входу демодулятора.