Преобразователь угла поворотавала b код

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 849262 6 ) Дополнительное д-в 4 9/О Оааударстваааыб ка) Приоритет ССР кзобретаакарытяй етеиь М 2707.81 Б Опубликован(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА В Изобр и вычисл использов но и через блок конда в код непосстант кратных едс 450 Недостаток оит в сложнос ия, определяюш его надежность азов анин.цифровых мещений, зов ателей рНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее СКВТ, обмотка возбуждения которого подключена к шине пит ния, а выходные синусная и осинуснаяобмотки через двухпозиционный переключатель и преобразователь напряжения в 5код - к третьему входу преобразователякода в код, выход которого явлаетскодом устройства, и селектор октан входы которого подключены к шинния и выходным обмоткам СКВТ, . первый выход - к управляющему входу двухпозиционного переключателя, а второй итретий выходы соответственно - к первомуи второму входам преобразователя кода а выта,е пита -(22)Заявлено 23,10.79(21) 278с присоединением заявки М байджанский институт нефти тение относится к автоматикетельной технике и может бытьано в информационно -измерительемах для построения аналогопреобразователей угловых переотносящихся к классу преобранеэлектрических величин в Известно устройс тво, содержащее синус но-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а вьцсодные синусная и косинусная обмотки через два преобразователя напряжения в код и коммутатор - к третьему входу преобразователя кода в код, выход которого является выходом устройства, блок определения квадранта угла поворота, выходы которого подключены в шине питания и выходным обмоткам СКВТ, а выход - к одному из входов логического блока, другой вход которого подключен ко второму выходу коммутатора, а выход - к первс-му и второму входам преобразователя ко-,звестного устройства сости конструктивного исполнеей недостаточно высокуюи низкой точности преоб3 8492в код непосредственно и через блок константНедостатком известного устройства является низкая точность преобразовайия,Жусловленная нелинейностью огибающейкодируемого напряжения в пределах ее4515 участка, прилегающего к угловой оси.Бель изобретении - повышение точности преобразовании,10Поставленная цель дос бегается тем,что преобрюователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусныйврашаюшийся трансформатор, обмотка аоэб ждения которого подключенамтания, а выходные синусная и косинуснаяобмотки - к первому и второму входамселектора октанта, третий вход которогоподключен к шине питания, первый выходселектора октанта подключен к управляющему входу коммутатора, а второй и третийвыходы соответсчэенно - к первому входупреобразователя кода в код и ко второ-му входам преобразователя кода в код черезез блок констант, и преобразователь нап,ряжения в код, выход которого подключен к третьему входу преобразователякода в код, выход которого является выходом устройства, введены блок аппроксимании, блок деления напряжений и выпрями-тели, причем выходные обмотки синус-.но-косинусного вращающегося трансформатора через выпрямители и коммутатор соединены со входами блока аппроксимации,ыход которого подключен кдому 35из входов блока деления напряжений, другой вход которого соединен с одним извыходов коммутатора, а выход - со входом пеом преобразователя напряжения в код,40Кроме того, в преобразователе углаповорота вала в код блок аппроксимации содержит делители, управляемый дели.тель, усилитель и два компаратора, первые входы которых соединены с первыми входами блока аппроксимации, вторыевходЫ кампараторов соединены через соотэетсчэуюшие делители со вторым входом блока аппроксимации, выходы компаратюров соединены с управляющими входами управляемого делителя, первый входблока аппроксимации соединен с первымвходом управляемого делителя, второйвход блока аппроксимации соединен совторым входом управляемого делителя, выход которого соединен со входом усилителя, выход которого соединен с третьимвходом управляемого делителя и с выходом блока аппроксимации,В 2 фНа фиг. 1 и 2 показаны структурные схемы предлагаемого устройся а.Преобразователь угла поворота вала в код содержит СКВТ 1, обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через выпрямители 2 и 3, коммутатор 4 и блок 5 аппроксимации - к одному иэ входов блока 6 деления напряженЮ, другой вход которого подключен к одному из выходов коммутатора, а выход - ко входу преобразователя 7 напряжении в код, выход которого соединен со входом 8 преобразователя 9 кода . в код, состоящего из последовательно соединенных блока 10 передачи кода и блока 11 сложения кодов, и селектор 12 октанта, входы которого подключены к шине питания и выходным обмоткам СКИТ 1, выход - к управляющему входу коммутатора, а выходы 14 И 15 соо 1 эетстэенно - ко вХодам 16 и 17 преобразователя 9 непосредс 1 эевенно и через блок констант, кро - ме того, в состав блока 5 аппроксимации (фиг. 2) входят блок 19 определении узловых точек аппроксимирующей кривой, содержащей делители 20 и 21 напряжения и компараторы 22 и 23, а также кусочно-линейный аппроксиматор 24 на основе операционного усилителя 25 с дискретн управляемым коэффициентсм усиления, который обеспечивается за счет управляемого делителя 26 .Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Анализ знака фазы (относительно наеряжения Ц), питания) и соотношения амплитуд напряжений косинусной и синусной обмоток СКВТ 1 дает воэможностьо разделения полного диапазона 0-360 изменения угла поворота 9 на восемь участков по 45 ф каждый. Номер (прие нак) участка Определяется селектором 12 октанта, сигнал с выхода 15 устанавливает блок 18 констант в положение, при котором ко входу 17 преобразователя 9 кода в код, т,е, к первому входу входящего в его состав блока 11 сложения " кодов подключается код Й 1, постоянный для данного участка и соответствующий его левой границе. Одновременно сигнал с выхода 13 того же селектора подается на управляющий вход коммутатора 4, устанавливая его в положение, при котором к соответствующим входам блока 5 аппроксимации подключается меньшее 01,и большее 0 иэ вып(в нечетных октантах) вти инверсной форме (в четных октантах). Управление блоком 10 осуществляется сюмалом с выхода14 селектора 12 октанта, подаваемымна управляющий вход 16 преобразователя9 кода в код. Таким обРазои, в пРедлагаемом Ус.бройстве достигается положительный эффект, так как обеспечивается уменьшение погрев нос а нелинейности характеристик преобразования до 5 (дальнейшее уменьшение возможно путем увеличения числа интервар лов М,;аппроксимации, что, очевидно, дает лучшее пр 6 пижение к искомой функции, но усложняет конструкцию устройства ), Для сравнения укажев, что в известном устройстве соошетсчвующее значение погрешности превыш ает 1о 5 84926оимленных (посредством линейных выпрямителей 2 и 3) выходных напряжений0 и 0 СКВТ 1,Блок 5 аппроксимации, содержащий(фиг. 2) блок 19 определения узловыхточек аппроксимирующей кривой и кусоч-.но-линейный аппроксиматор 24, предназначен (совместно с блоком 6) для уменьшения погрешности нелинейности характеристики преобразования, вызванной нелинейной зависимостью кодируемого напряжения Щ О) от угла поворота Я .С этой целью функция вида бали 6/К 9апцроксимируется кусочно-ломаной кривой Ч ( Хо Х, Хи) таким образом, чтобы 15на каждом интервалеЬХ= Х 1-Х , ограниченном узловыми точками Хфабсолюттное значение максимальной погрешностиприближения не превышало некоторого дорчс,тимого значения Ю . Выберем А =0,1%,20Тогда для достижения требуемой точности приближения достаточно иметь три интервала аппроксимации Ь)( = С 23,3; .ЬХ= 23,3-35 иР и ЬХ = 35 р 2 45 ОУзловые точки, ограничивающие эти 25интервалы - .О, 23,3 о, 35,2 о и 45 о,Две ифз них (Х о = Оо и )(= 45 о ) принаплежат октанту и выделяются селекторам 12, остальные лежат на аппроксимирующей кривой и определяются блоком 19. ОВ состав данного блока входят компараторы 23, 22 и делители 21 и 20 нанряжения. Узловой точке Х соответствуетсрабатывание компаратора 22, а узловойточке Х, - срабатывание компаратор а 3523, поэтому в точке Ц = 23,3 О условие срабатывания компаратора 22 выбирается из соотношения Ри О: Ксо%9,где коэффициент К =23,3 о=0,4307устанавливается равным коэффициенту де- боленни делителя 20 напряжении, а в точкеЦ = 35,2 о условие срабачывания компаратара 23 - из соотношения, аналогичного по форме записи 61 И 9 = КсогцеК=335,2 0,7054, устанавли -45вается равным коэффициенту деленияделителя 21 напряжения.Сработавший компаратор формирует навыходе потенциал высокого уровня, всоответствии с которым устанавливаютсяв замкнутое положение определенные ключи на входе и в цепи обратной связиоперационного усилителя 25 кусочно-линейного ацпроксиматора 24, изменяядискретно коэффициент усиления этогоусилителя, т,ь наклон кусочно-ломанойкривой в пределах данного интервала,й,Х, таким образом, чтобы выполнялось Ц=си+ ЬО, где Осу- сигнал иа выходе оиерюлюаиого усилителя 25,Ъ о отобраиаююий фуииилю , а,бкоэффициенчы, значения которых могут быть найдены любым из известных методов. Воспользуемся методом наименьших квадрантсв. Тогда с учетом принятого значения допустимой погрешности получаеминтервал ав0-23 р 3 Ор 1555 Ог 8618 23,3-35,2 0,2752 0,8000 35,2-45 - 0,3617 0,7340 Коэффициен 1 ы а и в устанавливаются путем выбора соответствующего значения сопротивления каждого резистора входной цепи и цепи обратной связи операционного усилителя 24.Сигнал Оос выхода блока 5 пода ется на один из входов блока 6 деления напряжений, который, реализует операцию вида 0 иб / Ооу. Напряжение снимаемое с выхода этого блока, изменяется линейно в функции от угла поворота, пог решность нелинейносзи характеристики преобразования при этаи не превышает 5 Р, что более, чем на порядок, меньше соответствующего значения в известном.Преобразователь 7 формирует щирозой эквивалент й поданного на а о вход напряжения, который передается далее через блек 10 передачи кода на второй вход блока 11 сложения кодов в прямой Блок 11 реализует операцию сложения кодов Й( и Йя (или Мя), отображающих соответственно октант и угол поворотаЯ ротора СКВТ 1 в пределах этого октай таеИсточники иноформации,д принятые во внимание при экспертизе 1Авторское свидетельство СССР7 84926формула изобр етения 1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-ко 6 инусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выходные синусная и кссинусная обмотки - к первому и второму вхо дам селектора октанта, третий вход кото. рого подключен к шине питания, первый выход селектора октанта подключен к управляющему входу коммутатора, а вто рой и третий выходы соответс 1 венно - к первому входу преобразователя кода вГкод и ко второму входам преобразователя кода в код через блок констант, и преобразо. ватель напряжения в код, выход которого подключен к третьему входу преобразова- теля кода в код, выход которого соедин.нен с выходом преобразователя, о т л и - 20 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены блок аппроксимации, блок деления напряжений и выпрямители, причем выходные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора через выпрямители и коммутатор соединены со входами блока аппроксимации, выход ко торого подключен к одному из входов блока деления напряжений, другой вход 2 8которого соединен с одним из выходов коммутатора, а выход - со входом преобразователя напряжения в код.2. Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок аппроксимации содержит делители, управляемый целитель, усилитель и два компаратора, первые входы которых соединены с пер 4 выми входами блока аппроксимации, вторые входы компараторов соединены через соответствующие делители со вторым входом блока аппроксимации вйходы компараторов соединены с управляющими входами управляемого делителя, первый вход блока аппроксимации соединен с первым входом управляемого делителя, второй вход блока аппроксимации соединен со вторым входом управляемого делителя, выход которого соединен со входом усилителя, выход которого соединен с третьим входам управляемого делителя и с выхо дом блока аппроксимации.