Преобразователь угла поворота вала в код

Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 190678 (21) 2631632/18-24с присоединением заявки йо(51)М. Кл. С 08 С 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛАВ КОД Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может использоваться н различных автоматических измерительных комплексах для преобразования угловых коорди нат в цифровой код, а также как автономный измерительный прибор с цифровым отсчетом,По основному авт,сн. Р 669374 из вестен преобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, два выхода которого через Формирователи синусоидального напряжения соединены с выходами 15 первого дешифратора, задающий генератор, выход которого подключен к входам двух делителей частоты, выходы первого делителя частоты соединены со входом первого дешифратора и первым вхо дом формирователя импульса ввода кода, выход которого подключен к первому входу блока ввода кода, второй вход которого соединен с первым выходом реверсивного счетчика, а выход соеди нен со вторым нходом второго делителя частоты, выход которого подключен ко входу второго дешифратора, первый выход второго дешифратора соединен со нходом третьего формирователя сину;3 ц соидального сигнала, второй выходчерез четвертый Формирователь синусоидального сигнала соединен с первым входом первого сумматора, второйвход которого подключен к выходу пер"ного преобразователя код-напряжение,первый вход которого подключен ковторому выходу реверсивного счетчика,выход первого сумматора соединен спервым входом управляемого делителянапряжения, второй вход которогоподключен к выходу интегратора, вы.ход избирательного усилителя соединен с первыми входами двух синхрон,ных детекторов, вторые входы которыхподключены соответственно к третьемуи четвертому выходам второго дешифратора, выход первого синхронногодетектора соединен со входами порогового блока и преобразователя напря"жение-частота, выходы которых соедзтневы соответственно с первым и вто"рым входами блока управления, выходкоторого подключен к первому входуреверсивного счетчика, выход второгосинхронного детектора соединен совходом интегратора. Кроме того, преобразователь узла поворота нала вкод содержит второй преобразователькод-напряжение, два масштабных усилителя, фазосдвигающий блок и четыре сумматора, второй выход реверсивного счетчика соединен с первым входом второго преобразователя код-напряжение, выходы третьего и четвертого формирователей синусоидального сигнала соединены соответственно через первый и второй масштабные усилители со вторыми входами первого и второго преобразователей код-напряжение, выходы третьего Формирователя синусои,дального напряжения и второго преобразователя код-напряжениеподключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, первый и второй выходы синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого сумматора, вторые выходы которых соединены соответственно с выходами второго сумматора и управляемого делителя напряжения, выход третьего сумматора непосредственно, а выход четвертого сумматора через фазосдвигающий блок подключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, выход которого соединен со входом избирательного усилителя, выход задающего генератора подключен ко второму входу формирователя импульса ввода кода, второй выход блока управления соединен со вторым и третьим входами реверсивного счетчика 11 .К недостаткам известного преобразователя следует отнести большую динамическую погрешность иэ-за наличия фильтра в Фазовом детекторе с относительно большой постоянной, которая ограничивает быстродействие преобраздвателя.Целью изобретения является повышение точности преобразователя уголкод.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угол-код введены формирователи временных интервалов, синхронизатор, счетчик, блок памяти и шестой сумматор, третий выход делителя частоты через Формирователь временных интервалов соединен с первыми входами синхронизатора и счетчика, выход преобразователя напряжение-частота соединен со вторым входбм синхронизатора, выход которого соединен со вторым входом счетчика, выход счетчика через блок памяти соединен с первым входом шестого сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом реверсивного счетчика, выход шестого сумматора соединен с выходом преобразователя.На фиг, 1 приведена блок-схемапредлагаемого преобразователя; нафиг. 2 - диаграмма, поясняющая егоработу.Преобразователь угла ловоротавала в код содержит синусо-косинусный вращающийся трансформатор 1(СКБТ), фаэосдвигающий блок 2, пер-.вый, второй и третий сумматоры 3,4,5,избирательный усилитель 6, синхронные детекторы 7,8, пороговый блок9, преобразователь напряжение-частота 10, блок управления 11, реверсивный счетчик 12, младшие разряды 13реверсивного счетчика, старшие разряды 14 реверсивного счетчика, задающий генератор 15, формирователь им 1 О пульса ввода кода 16, блок вводакода 17, делители частоты 18 и 19,Формирователи синусоидального напряжения 20, 21,22,23, дешийраторы 24,25, масштабные усилители 26, 27, пре 15 образователи код-напряжение 28,29,четвертый и пятый сумматоры 30, 31,интегратор 32, управляющий делительнапряжения 33, формирователь временных интервалов 34, синхронизатор2 О 35, счетчик 36, блок памяти 37, шестой сумматор 38, формирователь 39питающих напряжений (ФПН) и Формиро.ватель 40 компенсирующих напряжений (ФКН),Преобразователь работает следующим образом.Стабильные по частоте импульсы сзадающего генератора 15 поступают наформирователь 39 питающих напряжений(ФПН) и на формирователь 40 компенсирующих напряжений (ФКИ); ФПН 39 вырабатывает два ортогональных синусоидальных напряжения для питания СКВТ.По информации стрех старших разрядов делителя 18 дешифратор 24 формирует шестнадцать разных по длительностивременных участков, которые управляют работой ключей в формирователяхсинусоидальных напряжений 20 и 21.Формирователи 20 и 21 работают на40 принципе заряда и разряда конденсатора втекающими и вытекающими токами, коммутацию которых осуществляютключи. В сумматоры 3 и 4 с роторныхобмоток СКВТ поступают два ортого 4 нальных напряжения, фазовый сдвиг которых равен углу разворота ротораотносительно статора. ФКН 40 по импульсам от задающего генератора 15и импульсу от формирователя импульсаввода кода 16 вырабатывает два компенсирующих ортогональных напряже.ния той же частоты, что и напряженияпитания СКВТ 1, но их фазовый сдвиготносительно напряжений питания определяется числом М , записанным вдвоичном коде в реверсивном счетчике12. Баланс в отсчетной части преобразователя угла поворота вала в коднаступает при условии, если фазы компенсирующих напряжений равны (180 +60 +йфН )т.е. они должны быть строгопротивофазны сигналам с роторных обмоток СКВТ (Ь- дискретность изменения фазы компенсирующих напряжений).Отработка разбаланса.ведется как5 по Фаэовому каналу, так и по ампли 771115тудному. Сигналы разбаланса с сумматоров 3 и 4 фазируются при помощифаэосдвигающего блока 2, которыйсдвигает на +90 или -90 сигнал ссумматора 3. Знак определяется начальной фазировкой питающих напряжений и схемой включения обмоток СКВТ1. После фаэирования сигналы суммируются сумматором 5, усиливаются избирательным усилителем б, которыйосвобождает тракт от высших гармоник.Синхронные детекторы 8 (амплитудный) 10и 7 (Фазовый) вырабатывают сигналы,пропорциональные неравенству амплитуд и разности фаз сравниваемых напряжений. Режим - амплитудный илифазовый - определяется выбором опорных сигналов с дешифратора 25. Сигнал,пропорциональный неравенству амплитуд, через интегратор 32 воздействует на управляющий вход управляющего делителя напряжения 33 так, что Обы составляющая, пропорциональнаянеравенству амплитуд, становиласьминимальной в выходном напряжениис избирательного усилителя б. Напря-жение, пропорциональное разности 25фаз, между сигнальными напряжениямис СКВТ 1 и компенсирующими с ФКН 40поступает на пороговый блок 9 ипреобразователь напряжение-частота10. Блок управления 11 реверсивнымсчетчиком по сигналам с блока 9 ипреобразователя 10 определяет режимработы реверсивного счетчика 12,т.е. суммирование, вычитание илизапрещение прохождения импульсовс преобразователя напряжение-частота10. Это происходит, когда сигналрассогласования по Фазе становитсяниже уровня порогов чувствительностив блоке 9, а число и, записанноев двоичном коде в реверсивном счетчике 12 является числовым эквивалентом угла поворота ротора СКБТ 1.ФормироватеЛь компенсирующего напряжения 40 (ФКН) включается и осуществляет преобразование числа И в фазу 45компенсирующих напряжений,Преобразование ведется по двум каналам. Первыйканал преобразует старшие разряды14 реверсивного счетчика 12, а второй - младшие разряды 13. Преобразование старших разрядов 14 осуществляется временной задержкой кодовыхкомбинаций в делителе 19 относительно аналогичных кодовых комбинацийделителя 18 эа счет периодического вводачисла из реверсивного счетчика 12 через блокввода кода 17 в делитель 19 одинраэ эа период формируемого напряжения. Второй канал преобразования использует принцип изменения Фазы ре- щзультирующего напряжения, получаемого за счет суммирования двух, находящихся в квадратуре напряжений,одно иэ которых модулировано по амплитуде. Максимальная величина амп- д литуды модулированного напряжения определяется максимальным значением Фазы доворота компенсирующего напряжения вторым каналом. Дешифратор 25 совместно с формирователями синусоидальных напряжений 22 и 23 вырабатывают два ортогональных напряжения. Масштабные усилители 26 и 27 осуществляют требуемый коэффициент деления сформированных напряжений и Фаэирование напряжений доворота. Преобразователи код-напряжение 28 и 29 в Функции кода младших разрядов реверсивного счетчика 12 выбирают требуемую амплитуду напряжений доворота. Результирующие напряжения с сумматоров 30 и 31 близки до амплитудам к величинам основных напряжений с формирователей 22 и 23, а их Фазовый сдвиг определяется числом й , записанным в реверсивном счетчике 12Формирователь временных интервалов 32 задает эталонный временной интервал, за который счетчик 36 через синхронизатор 35 заполняется импульсами от преобразователя напряжение-частота 10. Число в .счетчике 36 будет пропорционально скоростной погрешности преобразователя, так как интервал времени постоянен и стабилен. С частотой задания временных интервалов число иэ счетчика 36 записывается в блок памяти 37 и хранится в нем до завершения следующего цикла измерения частоты преобразователя напряжение-частота 10. В сумматоре 38 суммируются код угла, поступающий от реверсивного счетчика 12, с кодом из блока памяти 37, который пропорционален скоростной погрешности. Уменьшая временной интервал, можно получить требуемую величину скоростной погрешности. На фиг. 2 дано графическое пояснение осуществляемым операциям. Заштриховано поле-скоростная погрешность.В момент временирассогласование по Фазе между фазой напряжения с СКВТ 1, что эквивалентно изменению угла и Фазой компенсационного напряжения, вырабатываемой ФКН 40 по ходу реверсивного счетчика 12, будет составлять Ь . Если изменение углачпрекратить, то входной вал СКВТ 1 остановится, рассогласование Ьч че рез некоторое время 1уменьшйтся до нуля. На Фиг. 2 это показано изломом прямой ОА в точке А. Преобразователь напряжение-частота 10 при рассогласовании будет вырабатывать частоту заполнения реверсивного счетчика 12 равной. В моментвременианалогично получим рассогласование Ьч и частоту . Предлагаеемый преобразователь угла поворота вала в код за временные интервалы, вырабатываемые Формирователем 34, Фиксируетсчетчиком 36 череэ синхронизатор 35 частоту преобразователя771115 формула изобретения напряжение-частота 10. В момент начала второго временного интервалакод из счетчика 35 по команде формирователя 34 записывается в блокпамяти 37. До окончания второго интервала выходной код угла равен суммекода реверсивного счетчика 12 и числа,записанного в блоке памяти 37.эапервый временной интервал.На фиг.2выходной код показан ломанной кривойАВСОЕГ.Уменьшая временные интервалыможно значительно уменьшить динамическую погрешность, т.е. повыситьточность преобразователя. Преобразователь угла поворота вала в код по авт.св. Р бб 9374, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены формирователи временных интервалов, синхронизатор, счетчик, блок памяти и шестойсумматор, третий выход делителя частоты через формирователь временныхинтервалов соединен с первыми входами синхронизатора и счетчика, выходпреобразователя напряжение-частотасоединен со вторым входом синхронизатора, выход которого соединен совторым входом счетчика, выход счетчика через блок памяти соединен спервым входом шестого сумматора,второй вход которого соединен со вторым выходом реверсивного счетчика,выход шестого сумматора соединен свыходом преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ бб 9374, кл. С 08 С 9/00, 1977771115 ают) оставитель Н. Воехред й. Кастелев едак Каме иска Коррект И. Иуск Закаэ 7395 сно В 1130 5 лиал ППП "Патентф, г. Уагород, ул. Проектная 4 ИПИпо дИо Тирам 632 сударствеиного коми ам иэобретений и о ва, Я, Раущская ета СССртийаб Д