Устройство для выполнения обратных тригонометрических преобразований

,.80, 150 А 2 4 С 06 С 7 22 ОМИТЕТОТНРЦТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ НА.Ф 5.09,89. Бюл. Р 3В.А. Денисов681.3 (088.8)Авторское свидетел56051, кл, 0 06 С 7УСТРОЙСТВО ДПЯ ВЫПТРИ ГОНОМЕТРИЧЕ СКИХ 2повышение точности за счет компенса" ции произвольных изменений амплитуды сигналов датчиков синуса и косинуса, Устройство содержит датчик 1 синуса, датчик 2 косинуса, компаратор 3, двухпороговый компаратор 4, компаратор 5, источник б опорных колебаний, блок коммутации 7, счетчик 8, шину 9 нулевого потенциала, аналоговый перемножитель 10, преобразователь 11 временных интервалов в напряжение При изменении амплитуды сигналов аналоговый перемножитель 1 О компенсирует изменение. 4 ил.1508248аника 6 опорных колебаний через аналоговый перемножитель 1 О, на которыйпоступают колебания генератора 12синусоидального напряжения, Сигнал"1" с выхода двухпорогового компаратора 4 возникает, когда Изобретение относится к вычислительной технике.Цель изобретения - повьппениеточности за счет компенсации произвольных изменений амплитуды сигналов датчиков синуса и косинуса,На фиг.1 представлена схема уст"ройства; на фиг.2 - схема источникаопорных напряжений; на Фиг.З " схема блока коммутации; на фиг.4 - схема преобразователя временных интервалов в напряжение.Устройство содержит (Фиг.1) дат,чик 1 синуса и датчик 2 косинуса угла, первый компаратор 3, сигнал "1"на выходе которого появляется вслучае, когда напряжение на второмвходе вьппе напряжения на первом входе, двухпороговый компаратор 4, сигнал "1" на выходе которого вырабатывается в случае, если величинавходного напряжения находится в зоне значений между его побогами,вто-рой компаратор 5, .источник 6 опорных колебаний, блок 7 коммутации,счетчик 8, шину 9 нулевого потенциала, аналоговый перемножитель 10,преобразователь 11 временных интервалов в напряжение. Источник 6 содер"30жит генератор 12 синусоидальногонапряжения, формирователь 13 прямоугольных импульсов, импульсный фазовый дискриминатор 14, Фильтр 15 нижних частот, управляемый генератор 3516 импульсов, делитель 17 частоты.Блок 7 коммутации содержит элементыИ 18-21, элемент ИЛИ 22, логическийинвертор 23.Преобразователь 11 содержит источ"ник 24 положительного, и источник25 отрицательного опорных токов,первый и второй ключи 26,27, разрядный ключ 28, операционный усилитель29, интегрирующий конденсатор 30,фильтр 31 нижних частот, источник 32опорного напряжения.Устройство работает следующимобразом.Напряжения синуса и косинуса измеряемого углапоступают с выходадатчиков 1 синуса и косинуса 2 угловна вторые входы компараторов 4 и 5соответственно. Компараторы 4 и 5осуществляют сравнение поступающих 55напряжений с значениями опорных напряжений, поступающих на первые входы компараторов 4 и 5 с выхода источ 2 л0-Е П Пз 1 п - -1 с зхпЫ,где 11- напряжение с выхода преобразователя 11; 11( - амплитуда генератора 12 синусоидального напряжения; К, - коэффициент передачи аналогового перемножителя 10,Сигнал "1" с выхода компаратора 5 возникает, когда 211 с,соз а( з К ,П 1( з 1 пТ За период изменения синусоидального. напряжения генератора 12, компаратор 4 вырабатывает два строб-импульТса длительностьюагсзы ФзпЫ каждый27(Дсгде с= ---- , а компаратор 5К (о 11 (111 иодин строб-импульс длительностьюТх, агссоз (ЮсозД, причем длительность,строб-импульса с выхода компаратора4 зависит от угла , задаваемоготолько датчиком 1 синуса угла, адлительность строб-импульса с выхо- .да компаратора 5 зависит от углазадаваемого только датчиком 2 косинуса угла,С выхода источника 6 опорных колебаний 7 генерируются импульсы, частота следования которых в Юо раэвьппе частоты генератора 12, Это достигается тем, что петля ФАП с делителем 1 представляет собой умножительчастоты импульсов, поступающих напервый вход импульсного фазового(режиме кольцо ФАП следит за частотойимпульсов с выхода формирователя 13,задаваемой генератором 12. Компаратор 3 вырабатывает напря(1жение 1 , когда косинус больше синусаСтроб-импульсы с компар ат оров 4 и 5 , импульсы с частотой сл едоваБония - и сигнал управления с выходаТкомпаратора 3 поступают на блок 7 коммутации, который Формирует для последующего счета счетчиком 8 пачки импульсов с частотой заполнения1508248 40 45 рационного усилителя 29 через ключ26, дважды за половину периода заряжает конденсатор 30, За счет этогосреднее значение напряжения, накопленного за период Т, оказывается 50 55 НоТи длительностью определяемой длиФтельност ью строб-импульса.Элементы И 18 и 19 блока 7 коммутации пропускают на свои выходы им 11 о пульсы с частотой заполнения "тольТ ко во время действия строб-импульса с компараторов 4 и 5, Элементы И 20 и 21 пропускают на свои выходы сформированные пачки импульсов в зависимости от величины управляющего сигна" ла с выхода компаратора 3.Пачки импульсов с выхода блока 7 коммутации поступают на счетный вход счетчика 8. За время Т между двумя обнуляющими импульсами счетчик 8 подсчитывает количество импульсов двух пачек, сформированных строб-импульсами компаратора 4, равное11 ож ФИ =агсяз.п ( сР яхп с),или одной пачки, сформированноистроб-импульсом компаратора 5, равное11 оБ =агссоя ( дсоя с).И Как видно из формул, при Ю= 1, т.е. когда амплитуда перемножителя 1 О равна амплитуде сигналов с выходов датчика 1 и 2, в конце периода счета Т счетчик 8 накопит количество импульсов, пропорциональное определенному углу Ы, выраженному в радианах, При желании иметь угол Ы, выраженный в градусах, достаточно выбрать М, = 180. В случае равенства1 суммарная длительность за период Т строб-импульсов с выхода компаратора 4 равна длительности строб-импульса с выхода компаратора 5, За счет этого напряжение с выхода операционного усилителя 29 за половину периода Т принимает симметричную форму. Таким образом, за время между двумя импульсами, обнуляющими интегратор, среднее значение напряжения на его выходе также равноIПоФильтр 31 за несколько. периодов счета Т выработает напряжение У на своем выходе.В случае У(1 амплитуда сигнала синуса и косинуса с выхода датчиков 1 и 2 .казывается меньше амплитуды синусоидального напряжения с выхода аналогового перемножителя 10. Это может случиться вследствие уменьше 5 1 О 15 20 25 30 35 ния общего уровня сигнала с датчиков 1 и 2 или увеличения амплитуды 11 вследствие нестабильности амплитуды генератора 12. Ь этом случае суммарная длительность строб-импульсов с выхода компаратора 4 меньше длидлительности строб-импульса с выхода. компаратора 5, вследствие чего источник 24 положительного опорного тока заряжает конденсатор 30 большее время, чем источник 25 отрицательного опорного тока, подключаемый через ключ 27. За счет этого форма напряжения с выхода усилителя 29 оказывается несимметричной, а напряжение накопленное конденсатором 30 к концу половины периода Т, оказывается меньшим Бо и вследствие отсутствия строб в импульс во вторую часть периода остается меньшим по величине У до момента обнуления интегратора ов конце периода Т. Фильтр 31 выраб атыв ает . средне е упр авляюще е напряжение, величина которого. тем меньшечем больше отличны длительности строб-импульсов с компараторов 4 и 5 (чем меньше значение д). Таким образом, при умножении постоянного напряжения Пменылего уровня на синусоидальное напряжение Б, увеличенной амплитуды уменьшается рассогласование амплитуд с выхода перемножителя 10 и амплитуды сигналов с выходов датчиков 1,2, При этом с каждым периодом Т величина рассогласования будет стремиться к нулю (1 -1). В случае Р ) 1 суммарная длительность строб-импульсов с выхода компаратора 4 больше длительности стробимпульса с компаратора 5, вследствиечего источник 24 положительного опорного тока, подключаемый к входу опебольше величины По, что приводит ксинхронному увеличению сигнала свыхода перемножителя 10, при этомвеличина рассогласования 8, как и в первом случае будет стремиться к 1. В случае, когда соя сядпЫ,устройство работает аналогично,Т аким обр азом, аналоговый перемножитель 10, компараторы 4,5 и пре. образователь 11 длительностей в напряжение образуют цепь автоматическогорегулирования, котор ая стремит сясвести до минимума величину рассогласов ания длительности строб-импульсови амплитуд .сИгналов с выходов датчиков 1,2 и аналогового перемножителя 10,Возможная ошибка в измерении углаЫ, возникающая в устройстве-прототипе из-за изменения амплитуды входныхсигналов или амплитуды синусоидального опорного генератора, в устройстве в установившемся режиме будет сведена до минимума, Увеличивая коэффициент усиления по петле регулирования, ее можно сделать пренебрежимомалой. Для того, чтобы устройствоуспевало отслеживать измерения уровня входных сигналов, необходимо, чтобы постоянная времени фильтра 31нижних частот была. достаточно. малой.,Формула изобретенияУстройство для выполнения обратных тригонометрических преобразований по авт.св. В 1256051, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет компенсации произвольных изменений амплитуды сигналов датчиков синуса и косинуса, в него введены аналоговый пере- множитель и преобразователь временных интервалов в напряжение, содержащий источники положительного и .отрицательного опорных токов, первый.и второйключи, разрядный ключ, операционный 5 усилитель, источник опорного напряжения, фильтр нижних частот и интегрирующий конденсатор,.включенныймежду выходом операционного усилителя и его инвертирующим входом парал лельна с разрядным ключом, выходы источников положительного и отрицательного опорных токов подключены соответственно через первый и второй ключик инвертирующему входу операционного 15 усилителя, выход источника, опорногонапряжения соединен с неинвертирую"щим входом операционного усилителя,выход которого через фильтр нижнихчастот соединен с первым входом анало гового перемножителя, выход генератора синусоидального напряжения источ- .ника опорных колебаний соединен .свторым входам аналогового перемножителя, выход которого соединен с пер выми входами второго и двухпорогового компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно второго и первого ключейпреобразователя временных интервалов 30 в напряжение, а выход формирователя прямоугольных импульсов.источника опорных напряжений соединен с управляющим входом разрядного ключапреобразователя временных интервалов 35 в напряжение1508248 Составитель Г. Осиповактор О. Спесивых Техред М.Моргентал рректор Заказ 5543/52 Тираж 66 ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, 8 Подписное по изобретениям и открытиям пр Ж, Рауюская наб д. 4/5 ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О