Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик(22) Заявлено 26.0 Я, Кл, 08 С 9/04 06 5 7/26 присоединением заявкиГосударственный комитеСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(088,8) 5) Дата опубликования описан 2.07,77 72) Авторы изобретения(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД остроении функционального преоб для ввода информации от СКВТ цифровую вычислительную маши ан разоват датчико бразователи уголвание информации од, выпостунусноы и зв ие коди от СКВ полн-датчиков в виде с яжений 11, Указа веют в соответств риближенными зави и синусйства ых нап ные устии с ис- симостябеспечиными и ользов но-косинусьные коды, преобразо- операционь код-напряО точности преобразования ных напряжений в пропор Это достигается тем,ватель введены дополнит ные усилители, преобразо о 5 жение и регистры управлинуионал нь ател ния, выходь Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использоми непосредственное кодирование угла поворота или его синусной (косинусной) функции с некоторой методической ошибкой, принципиально ограничивающей точность преобразования.Известен функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики, соединенные через коммутатор каналов с входами первых двух операционных усилителей, соединенные между собой коммутаторы компенсационного и входного напряжений, выходы которых соответственно через третий и четвертый операционные усилители соединены с первым и вторым входами преобразователя код-напряжение, выход четвертого операционного усилителя через блок сравнения подключен к первому входу первого регистра управления, второй вход которого соединен с одним из выходом распределительного устройства, один из выходов первого регистра управления подключен к первому входу регистра хранения кода, а другие выходы соединены с входами преобразователя код-напряжение, последовательно соединенные синхронизирующее устройство и делитель тактовых сигналов подключены к входу распределительного устройства 2.Недостатком устройства является наличие методической прогрешности за счет ис пользования приближенной зависимости.Целью изобретения является повышениевого из которых подключены соответственно к входу регистра хранения кода и к коммутаторуору входного напряжения, а вход первогоо дополнительного регистра управления минен с другим выходом распределительного устройства, первый вход второго дополнительного регистра управления соединен с выходом блока сравнения, а второй вход соединен с первым выходом распределительного устройства, выходы второго дополнительного регистра управления соединены с входами дополнительного преобразователя код-напряжение, выходы которого через первый и второй дополнительные операционные усилители подключены к входам коммутатора компенсационного напряжения, выход первого операционного усилителя непосредственно соединен с входом дополнительного преобразователя код-напряжение и с первым входом коммутатора входного напряжения и 20 через третий дополнительный операционный усилитель подключен к входам второго дополнительного операционного усилителя и ко второму входу коммутатора входного напряжения, выход второго операционного усили теля подключен через четвертый дополнительный операционный усилитель к третьему входу и непосредственно к четвертому входу коммутатора входного напряжения.На чертеже приведена структурная схема 30 функционального преобразователя.Преобразователь содержит синусно-косинусные датчики 1 (СКВТ), коммутатор 2 каналов, операционные усилители 3-6, дополнительные усилители 7-10, регистр уп равления 1 1, дополнительный преобразователь 12 код-напряжение, коммутатор 13 компенсационного напряжения, коммутатор 14 входного напряжения, регистр 15 управления, преобразователь 16 код-напряжение, 40 блок 17 сравнения, синхронизируюшее устройство 18, делитель 19 тактовых сигналов, распределительное устройство 20, регистр 21 управления, регистр 22 хранения кода.45функциональный преобразователь угла поворота СКВТ в код состоит из нескольких СКВТ-датчиков 1, соединенных синусно-косинусными обмотками с коммутатором каналов 2, Выходы коммутатора 2 поступают 50 на инвертируюшие операционные усилители 3, 4 и 9, 10 обеспечивающие подключение к остальной схеме прямых и инверсных значений синусного и косинусного напряжений. От операционных усилителей 3 и 9 прямое 55 и инверсное синусное напряжение поступает через дополнительный преобразователь 12 код-напряжение непосредственно к операционным усилителям 7 и 8, на выходах которых вырабатываются произведения синусно го напряжения на код с взаимно-противоположными знаками. Указанные усилители связаны с коммутатором 13, компенсационного напряжения, соединенным через операционный усилитель 5 с преобразователем 16 код-напряжение, представляющим управляемую цепь компенсационной части преобразователя напряжение-код. Одновременно усилители 3, 4 и 9, 10 соединены с коммутатором 14 входного напряжения, который через операционный усилитель 6 соединен с входной цепью преобразователя напряжениекод. Входная и компенсационная цепи замыкаются на блок сравнения 17.цифровая часть преобразователя содержит вспомогательные и управляющие устройства. Вспомогательные устройства представлены соединенными последовательно синхронизируюшим устройством 18, делителем 19 тактовых сигналов и распределительным устройством 20. Распределительное устройство обеспечивает передачу поразрядных управляющих сигналов к регистру 21 управления коммутаторами входного и компенсационного напряжений и к регистрам 11 и 15 управления основным 16 и дополнительным 12 преобразователями код-напряжение. Регистр 15 управления основным преобразователем 16 и регистр 21 управления коммутаторами 14 и 13 связаны с регистром 22 хранения кода, куда передаются выходные кодированные значения.Работа функционального преобразователя происходит в последовательности, разделяющей преобразование на три цикла. Первый цикл является подготовительным и служит для преобразования синусно-косинусных напряжений в код функции тангенса половинного угла. При этом кодирование выполняется в соответствии с зависимостью21 уд- =4 -гС учетом построения преобразователя, как устройства с обратной связью, где сравниваются рааиополярные сигналы, зависимость (1 ) пюеобразуется к виду(2)В указанном соотношении знаки перед составляющими сохраняются постоянными во всем диапазоне изменения угла (О - 360 о) за счет инверсии сигналов.Перед вторым и третьим циклами полученное значение УЙ,г) -кода функции твнгенса половинногоугла устанавливается иа дополнительном линейном цифроаналог вом преобразователе, с помощью которого определяется масштабирование синусной составляющей компенсационного сигнала, представляющего в результате функционально константу.51 я сЭ Иц - ) + СО 5 0 = (д. 1 ОНапряжение, пропорциональное соотношению (3), поступает на цифроаналоговый преобразователь цепи компенсации в преобразователе напряжение-код. Входное синусное или 15 косинусное напряжение поступает непосредственно на входную цепь преобразователя напряжение-код, образуя при уравновешивании в контуре с обратной связью соотношенияд 20 -51 пос+4 Г 51 т А. 6(1 д - )+со 51= 0(4)илид- с о 5 д + В51 сю сС 9 Я д - ) 1 с о 5 су 1 = О ( 5 )сПоскольку множители в правых составляющихсоотношений (4) и (5) представляют собойконстанту (3), то результат преобразования,т.е, код 65 или 6, образует собой синусную или косинусную зависимость соответственно. Приведенная последовательность зависимостей (2), (4) и (5) реализуется поциклам на преобразователе напряжение-кодпутем поразрядного уравновешивания,Рассмотрим последовательность действия35устройства по циклам. Первый подготовительный цикл отводится на определение функциитангенса половинного угла ВИр) . В первом такте подключением синусного напряжения через переключатель 23 к блоку 1740сравнения происходит определение фазы (знака) синусной зависимости. Во втором тактеподключением косинусного напряжения черезпереключатель 24 к блоку 17 сравненияпроисходит определение фазы (знака) косинусной зависимости. В третьем и последующих тактах, число которых зависит от числа выбранных разрядов, выполняется поразрядное урввновешиввние с помощью регистров 11 и 15, управляющих преобразователями 12 и 16 коднапряжение. При этом для получения знаков, соответствующих соотношению (3), в зависимости от номера квадранта, определенного знаками синусной и косинусной зависимостей, переключатели подключаются в следую шем порядке. Если обозначить знаки функе ций через а, в (положительный знак) и"."в", "в" (отрицательный знак), то при а, в вО чены переключатели 25 26 и 23; при а,в -переключатели 25, 27 и 23; при а, в - переключатели 28, 27 и 29; при а, в - переключатели 28, 26 и 29. При этом переключатели 28 и 25 обеспечивают выбор сосСтавляюшей 51 т 1 с. 9 йг у ), взятой с положительным или отрицательным знаком. При +5 иКс выхода усилителя 7 поступает 1 1 т ФИу ) 1, а с выхода усилителя 8 поступает + ьтл А 4.Й) 1 . При - 51 т А на выходах усилителей 7 и 8 составляющие меняют знаки на обратные.Переключатели 27 и 26 обеспечивают выбор знака составляющей соус, поступающей от усилителей 4 и 10. Аналогично переключатели 23 и 29 обеспечивают выбор знака составляющей 51 пс., поступающей от усилителей 3 и 9.Второй цикл отводится на определение синусной зависимости 6 . Перед началом цикла кодВ(1 - ) устанавливается в регистре 11 и пропорционально на преобразователе 12 код-напряжение, Регистр 15 обнуляется и приводится преобразователь напряжение-код (15, 16, 17) в исходное состояние,В процессе поразрядного уравновешивания при выбранном числе разрядов с помощью регистра 15, управляющего преобразователем 16 код-напряжение, происходит формирование кода, пропорционального синусной зависимости. Для выполнения уравновешивания следует сохранить знаки перед составляюшими в зависимости (4). Для этого используются также знаки синусной и косинусной функций, определяюших номер квадранта, При а, в включ ены пер еключ атели 2 5, 30 и 24; при а, в - переключатели 25, 31 и 32; при а, в - переключатели 28, 31 и 32; при а, в - переключатели 28, 30 и 24.Масштаб передачи косинусного напряжения в зависимости (2) в первом цикле или в зависимостях (4) и (5) во втором и третьем циклах регулируется непосредственно нв входе усилителя 5, При передаче напряжения через переключатели 27 н 26 масштаб равен двум, в через переключатели 31 и 30 масштаб равен единице. Подключение преобразователя 12 к усилителям 7 и 10 создает во входных цепях усилителей токи, пропорциональные д и (1 - д ), где В - код управления преобразователей коднапряжение, поступающий от регистра 11 и пропорциональный в конкретном случае тангенсу половинного угла, Так как преобразователь 12 входом связан с усилителем 3, то достаточно подключить к входу усилителя 8 инверсное синусное напряжение от усилителя 9, чтобы можно было компенсировать постоянную состввляюшую тока (1-6). Тогда суммарный ток нв входе усилйтел: 8 будет иметь величину - 9, т.е, 5592577противоположной полярности по отношению к входному току усилителя 3. Таким образом, на выходах усилителей 7 и 8 всегда формируются напряжения взаимно противоположной полярности или фазы. Выбор соответствующих из них происходит на коммутаторе 13.Синхронизация преобразования выполняется от сети, обшей с источником питания СКВТ-датчиков, с помощью синхронизирую О щего устройства 18, Синхронизируюший сигнал обеспечивает запуск делителя 19 тактовых сигналов, представляющих последовательность импульсов для выработки поразрядных сигналов на распределительном устройстве 15 20, Регистр 21 управления обеспечивает обработку несложных логических соотношений для коммутации переключателей 23 - 32 в каждом конкретном цикле работы. Выходы регистров 15 и 21 связаны с регист ром 22 хранения кода, откуда коды 9 вых поступают в ЦВМ.Предложенное устройство позволяет преобразовать синусное и косинусное напряжения СКВТ-датчиков в двоичный код непос редственно в процессе кодирования без использования приближенных зависимостей с применением соотношений, связывающих тригонометрические функции, чем обеспечивается отсутствие методической ошибки и достигается общее повышение точности функционального преобразования, которая ограничивается только инструментальной погрешностью,35Формула изобретенияфункциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-ко синусные датчики, соединенные через коммутатор каналов с входами первых двух операционных усилителей, соединенные между собой коммутаторы копенсационного и входного напряжений, выходы которых соответственно через третий и четвертый операционные усилители соединены с первым и вторым входами преобразователя код-напряжение, выход четвертого операционного усилителя через блок сравнения подключен к пер вому входу первого регистра управления,второй вход которого соединен с одним извыходов распределительного устройства, одиниз выходов первого регистра управленияподключен к первому входу регистра хранения кода, а другие выходы соединены с выдами преобразователя код-напряжение, последовательно соединенные синхронизируюшееустройство и делитель тактовых сигналовподключены к входу распределительного устройства,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повышения точности преобразованиясинусного и косинусного напряжений в пропорциональные коды,в него введены дополнительные операционные усилители, преобразователь код-напряжение и регистры управления, выходы первого из которых подключены соответственно к входу регистрахранения кода и к коммутатору входногонапряжения, а вход первого дополнительногорегистра управления соединен с другим выходом распределительного устройства, первый вход второго дополнительного регистрауправления соединен с выходом блока сравнения, а второй вход соединен с первым выходом распределительного устройства, выходы второго дополнительного регистра управления соединены с входами дополнительного преобразователя код-напряжение, выходы которого через первый и второй дополнительные операционные усилители подключены к входам коммутатора компенсационного напряжения, выход первого операционного усилителя непосредственно соединен свходом дополнительного преобразователякод-,напряжение и с первым входом коммутатора входного напряжения и через третийдополнительный операционный усилитель подключен к входам второго дополнительногооперационного усилителя и ко второму входу коммутатора входного напряжения, выходвторого операционного усилителя подключенчерез четвертый дополнительный операционный усилитель к третьему входу и непосредственно к четвертому входу коммутатора входного напряжения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,1.Авторское свидетельство СССР Мо 385304,М., Кл . б 08 С 9/04, 04.05.71,2.Авторское свидетельство СССР % 355640,М., Кл, б 08 С 9/04, 09.01.70.