Многоканальный преобразователь угла поворота вала в код

(22) Заявл 51) М, Кл, С 1 08 С 9/О единением заявкиГосударственнвй новеСовета Мнннстроо СССоо делам нэобретеннйн отнритнй 3) Приоритет Опубликовано 15,07,78.Бюллетень26 Дата опубликовании описания 15.06,78 ДК 681.32 (088,8, М. Велик 71) Заявитель 4) МНОГОКАНАЛЪНЪЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛ ПОВОРОТА ВАЛА В КОД дом первого преобие 2. Однако ых зависимостей азователя препягразующих устройст мютов, а также дальности и линейности Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи цифровых вычислительных устройств, с объектами, информация с которых представлена в виде угла поворота вада.Известны многоканальные преобразователи угла поворота синусно-косинусных вра щающихся трансформаторов в двоичный код, пропорциональный углу, построенные с применением приближенных зависимостей, которые позволяют выполнять кодирование угла с методической ошибкой от 0,5 до 0,02 % 1 Наиболее близким к изобретению техническим решением является функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики, первичные обмотки которых соедийены с источником напряжения питания, а вторичные обмотки через последовательно соединенные коммутатор канадов, блоки усилителей, коммутатор напряжении и первый операционный усилитель подключецы к . одному иэ входов блока сравнения, выход которого подключен к первому входу пер вого преобразователя код-напряжение и к одному из входов блока управления, другой вход котррого соединен с источником напряжения питания, а один иэ выходов блока управлении подключен ко второму входу первою преобразователя код-напряжение, одному из входов второго преобразователя код-напряжение и одному из входов определителя октантов, один выход которого подключен к коммутатору напряжения, а другой - к одному из входов регистра кода угла, другой вход которого соединен с од" ним из выходов первого преобразователя код-напряжение, другой выход первого преобразователя код-напряжение соединен с другим входом блока сравнения, и второй операционный усилитель, выход которого соединен с третьим вхоразом тела код-напряженналичие двух приближеннфункционального преобрствует унификации преоб в на основе типовых злеиейэпему повьппению точЦелью изОбретению являегся повышение ГОЧНОСТИе В ОПИСЫВаЕМОМ ПРЕОбРаэОВЯГЕ ле эго досгигаегся гем, чго в него введены дополнительные операционные усилители, масшгабные резисторы и переключагели, выходы пеРвого блока Усилигелей сое-динены соогвегсгвенно через первый и вгорой переключагвли с одним иэ входов вгорого преобраэовагеля код-напряжение, а выходы второго блока усилителей соединены соогвегсгвенно через грегий и чеовергый переключатели с масшгабными реэисгорами, один иэ которых непосредсгвенно, а другой - через пятый переключатель соединены со входом первого дополнигельного операционного усилителя и прямым выхо дом второго преобразователя код-напряжение, обратный выход которого через последовательно включенные второй дополнительный операционный усилитель и шестой переклю, чагель соединен с входом первого дополнигельного операционного усилителя и входом второго операционного усилителя, а управляющий выход блока. управления подкгиочен к дополнигельным переключателям.На чергеже представлена схема описываемого преобраэ Овагеля.Он содержит синусно-косинусные датчики 1, вторичные обмотки когорых соединены через коммугагор 2 каналов с блоками 3 и 4 усилителей, выходные сигналы30 когорых через переключатели 51-5 подключены к масштабным резисторам 6 и входу преобраэова геля 7 код-напряженйе Один из масштабных резисторов непосред 35 сгвенно, а второй через переключатель 5 соединены со входом дополнигельного операционного усилигеля 8 и прямым входом преобразователя 7. Обрагный выход преобразовагеля 7 через последовательно соедио ненные дополнигельный операционный уси,литель 9 и переключатель 5, соединен со входом дополнительного операционного усилителя 10. На вход усилителя 10 пс- даются также и выходные сигналы опера 45 ционного усилителя 8. Выход усилителя010 подключен ко входу, первого преобразовагеля 11 код-напряжение, выходное напряжение когорого подается на вход блока 12 сравнения. Кроме гого, ввиоды блоков 3 и 4 усилигелей через коммутатор 13,напряжения соединены со входом операционного усилигеля 14, выход которого "подключен ко входу блока 12 сравнения. Выходной сигнал блока 12 посгупаег на блок 15 управления, преобразователь 11, определитель 16 окгангов, управляющий работой коммутатора 13 напряжения. 7 и 11Код угла с учегом кода старших разрядов определигеля 16 формируегся в регисгре 17. Ключи 18-21 сосгавляюг коммугагор 13 напряжения.Рабога преобразователя происходит и последова гельносгиразделяющей преобразование на два цикла. Первый цикл являегся подгоговигельцым и служит для преобразования синуснс косинусных напряжений в код функции гангенса половинного угла, При этом кодирование выполняеэ. ся в соогвегсгвии с зависимостью С учетом построения преобразовагеля как усгройсгва с обратной связью, где сравниваются раэнополярные сигналы, зависимость (1) преобразуется к виду(2) 9 укаэанном соотношении знаки перед сосгавляющими сохраняюгся постоянными во всем диапазоне изменения угла ог 0 до 360, вследствие инверсии сигналов,оПеред вторым циклом полученное эна- нениеЩЩ)кола функоии гаигенса половинного угла устанавливается на преобразователе 7. Использование этого функционального кода дает воэможносгь формирования опорного напряжения, функционально предсгавляющего консгангу, так какело ц Я ) САМ =1, (3) Применение функции, выражающей консгангуу для формирования в конечном итоге линейной зависимости обусловлено соотношениемСОВсС - ь 06к у (4)1+ ле 1 аск 1-Ц(ЯЦгде К=. 0,2695. Эга зависимость поз воляег получать линейную функциюв в диапазоне 0-45 с погрешностью, не преовышаюшей 30Расширение диапазона доиполного оборота достигается его рыделением на восемь окгангов, чго увеличиваег результирующий код на гри разряда. Как видно из соогношения (4), функция в знамена геле содержит константу, заменяемую соогношением (3), и дополнигельнолинейном преобразователе код-напряжение. Во втором цикле, учитывая также, что в преобразователе сравниваются разнополяр ные сигналы, зависимость (4) преобразуется к виду-оави-втой)йвпк 4 ЦЩааоопиаКп 1 поо(1.0(1 Я ."О.М Последовательность преобразования в соот гсгвии со схемой, приведенной на чертеже, происходит следующим образом. Синуоно-косинусные напряжения СКВТ-датчиков 1 через коммутатор 2 поступают на бло- ки 3 и 4, В каждом блоке имеется по двапоследовательно соединенных инвертирующих усилителя. В результате этого к аналоговой цепи собственно преобразователя Одновременно подводятся прямые и инверо,ные напряжения. В первом подготовитель й ном цикле определяется значение функциигапганоа поповппного угпаЩЩ, ПРИ этом напряжения включаются и соотвегсг вин с зависимостью (2). В первом такте цикла синусное напряжение через ключ 20 коммутатора 13 подключается к блоку 12, где определяется фаза (знак) синуоной зависимости. Во втором такте косинуоное напряжение через ключ 18 коммутатора 13 подключается к блоку 12, где опре-щ деляется фаза (знак) косинусной зависимости. В третьем и последующих тактах, число которых зависит от числа выбранных разрядов, выполняется поразрядное уравновешивание с помощью регистров .ЗЗ преобразователей 7 и 11, При этом дли сохранения знаков, соответствующих соотношению (2), в зависимости от номера квадранта, определенного знаками синусной и косинусной функций, переключатели 46 подключаются в определенном порядкеПреобразователь 7 код-напряжение включен по току. В этом включении он содержит два выхода. На первом из них ток пропорционален 8, на втором- ( 1- Я ), гдей- код управления, поступающий на вход преобразователя. Выход по току, прсьпорциональному Ц, подключен ко входу усилителя 8, к да также подключается на-, пряжение косинусной составляюшей с масштабом, регулируемым переключателем 55. Синусное напряжение поступает через коммутатор 2 и инвертирующие усилители первого блока 3 усилителей к коммутатору 13 входных напряжений, далее через гре гий или четвертый переключатели (в зави:имости ог знака) коммутатора 13 поступает к усилителю 14, а с его выхода - на гель 5 иди 5 (в зависимости от знак. на второй преобразователь 7 код-напряаение, первый выход которого соединен с усилителем 8, а второй выход - с усилителем 9. Косинусное напряжение поступает через переключатель 5 или 51 (и зависймости от знака) к масштабным резисторам 6, где при включенном переключателе 5 масштаб передачи равен двум. Выход усилителя 8 подклкяен к усилителю 10, который, в свою очередь, соединен с пре Образователем 11 код-напряжение, эамыка ющим цепь. обратной связи на блок 12 сравнения. Включение цепей в изложенной последовательности позволяет решать уравнение (2) и определять при уравновешивании код функции тангенса половинного уГла аВторой циклотводится на определение непосредственно линейной функции углами , Перед началом цикла код)устанавлива; ется в регистре преобразователя 7. Регистр преобразователя 7 Обнулчегся, что приводит его в исходное положение. Первый такт второго цикла отводится на сравнение синусного и косинусного напра ЖЕНИй МЕжду СОбОЙ, Зто ОбЕСПЕЧИВаЕт По.а следующее включение этих напряжений со знаками, удовлетворяющими соотношению (5). Полученное значение составляет третий разряд числа, а вместе с, разрядами, полученными в первом и втором тактах первого цикла, образует трехраэрядный код октанта,(0-45 ), г.е. одного из восьмй участков оборота.Порядок включения синусного и косинусного напряжений для определения большеюо иэ них связан со значениями разрядов, подученными в первом и втором такаа а тах первого цикла (а,в,с и а,вс - единичные и нулевые значения трех старших разрядов кода): при ав включены ключи 18 и 21, при ав - ключи 19 и 21, при аб - ключи 19 и 20, нри ав - ключи 18 и 20.Подученный и коде Грея трехраэрядный код октанта определяет в свою очередь порядок включения переключателей во время второго и последующих тактов второго цикла, при авс включены переключатели 5, 5, 5 и ключи 19,20, при авс - пере ключатели 52, 5, 5 и ключи 18, 21, при авс - переключатели 5, 54, 5 и кл 1 очи 19, 21, при Ъвс - переключатели 5, 5, 5 и ключи 18, 20, при авс - переключатели 51, 54, 5 и ключи 21, 18, цри авс - переключатели 5, 5(, 5 и кличи 19, 20, при авс - переключатели 51, 5 у О еаа.а аа гЭ ГЪ гагъаа ааагГГЮФЮООИЪМФаЪп