Устройство для моделирования синусно-косинусного вращающегося трансформатора

29192 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 60667 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ(56) 1. Зверев А.Е, и др, Преобразователь угловых перемещений в цифро вой код. Л., "Энергия", 1974,с.74,2, Авторское свидетельство СССР И 741288, кл. 6 06 6 7/62, 1978 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕДИРОВА" НИЯ СИНУСНО"КОСИНУСНОГО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ТРАНСФОРИАТОРА, содержащее два коммутатора, два управляемых делителя, два переключателя полярности и исответственно с первыми входами пер"вого и второго переключателей гюлярности, выходы которых являютсяпервым и вторым; выходами устройства,выходы коммутаторов подключены к входам соответствующих управляемых делителей, о т, л и ч а ю щ е е с.ятем, что, с целью повышения точнос"ти, в него введены два сумматорагю модулю два, блок сумматоров по модулю два, элемент И-НЕ, сумматор,элемент И, блок постоянной памяти, .буферный регистр, два элемента задержки, одновибратор, первый и второй регистры, причем группа входовблока сумматоров по модулю два является группой информационных входовустройства, выходы блока сумматоровпо модулю два подключены к. группевходов элемента И-НВ и к группе инГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ точник эталонного переменного напряжения, подключенный к первым в дам первого и второго управляемых лителей, выходы которых соединены формационных входов сумматора, выхо. ды которого соединены с адресными. входами блока постоянной памяти, вы " ходы которогб подключены к информационным входам буферного регистра и второго регистра, выходы буферного регистра соединены с информационными входами первого регистра, группа выходов первого и второго регистров подключена к.входам первого и второго коммутаторов, первые входы первого и второго сумматоров по мо" дулю два объединены и являются первым информационным входом устройст ва, информационный вход, первого регистра и второй вход второго сумматора по модулю два объединены и яв- Е ляются вторым информационным входом устройства, выход первого сумматое". ра по.модулю два подключен к входу о-. блока сумматоров по модулю два и кпервому входу элемента И, выход ко- Я :торого соединен с входом сумматора, выход элемента И"НЕ, подключен к второму входу элемента И, вход первого элемента задержки является так- (ф товым входом. устройства, выход первого элемента задержки соединен с р входом одновибратора, тактовым вхо: дом буферного регистра и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к тактовым входам. первого.и второго регистров, выход одновибратора соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два, выход второго сумматора по модулю два подключен к входу второго регистра, выходы первого и второго ре гистров сОединены с вторыми входами первого и второго переключателей по- . лярности соответственно.Ф1 1.0291Изобретение относится к устройствам автоматического контроля изделий радиоэлектронной техники иавтоматики и может быть использовано для имитации выходных сигналов си 5нусно-косинусного трансформаторногодатчика угла поворота на стендах,управляемых от ЦВМ.Известно устройство, содержащеенабор трансформаторов, соединенных 1 Одруг с другом через ключевые элементы, управляемые кодом, и подключае,мое через ключевые элементы к внеш"нему источнику эталонного переменного напряжения, выполняющее Функциюэлектрического аналогаасинусно-косинусного трансформаторного датчикаугла 1 .ьЭто устройство имеет ограниченную точность, ограниченный диапазон 2 Оработы по частоте эталонного напряжения и весьма сложно в изготовлении,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст" 25 ройство для моделирования синусно" косинусного трансформаторного дат-,.чика, Оно содержит два формирователя . текущего значения тригонометрической Функции угла, два блока задания на- зр чальных условий, источник эталонного переменногонапряжения .и дешифратор, первые входы Формирователей текущего , значения тригонометрических Функций угла подключены к выходам соответст" вующих блоков задания начальных условий, вторые входы - к соответствующим выходам дешифратора,третьи вхо- ды подключены к выходу источника эталонного переменного напряжения, а 4 О выходы являося, выходами устройства, каждый Фо 15 ийщватель текущего значе" ния тригоиометрической функции в этом устройстве содержит генератор тактовых импульсов, триггер, ре" версивный счетчик, элемент ИЛИ,. дешифратор, первый и второй коммутаторы,.управляемый делитель и переключатель полярности, при этом выход генератора тактовых импульсов непосредственно и через триггер сое динен соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора, вы" ход которого подключен к одному входу реверсивного счетчика, а третий вход соединен с первым выходом де шифратора; второй выход дешифратора соединен с первыми входами элемента ИЛИ и переключателя полярности, тре 92, 3тий и четвертый выходы дешифратора подключены соответственно к первому входу второго коммутатора и второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к другому входу реверсив" ного счетчика, выходреверсивного счетчика подключен к входам дешифратора и второго коммутатора, выход которого через управляемый делитель подключен к второму входу, переключателя полярности, первый, второй и третий входы Формирователя текущего значения тригонометричвс" кой Функции, угла образованы соответственно информационным входом реверсивного счетчика, третьим входом переключателя полярности и первым входом управляемого делителя, а вы" ходом является выход переключателя полярности. Устройство обеспечивает Формирование на своих выходах двух переменных напряжений О О в соответствии с выражениямиО, = К" Еэт з 1 пХРл+с)О 2= К Цт соз( ЧМ,); (2) где К - постоянный коэффициент;Б - выходное напряжение исЭТточника эталонного переменного напряжения;т 1 - начальный имитируемый уголповорота;цчЮЬ величина, характеризующаянепрерывное приращение углаповорота с постоянной угло"вой скоростью Ф.В реверсивные счетчики устройства перед нача)юм имитации непрерывно изменяющегося угла 1,только с постоянной скоростью) обязательно долж" на производиться начальная запись ко- дов, соответствующих з 1 п 9, соз 91,а в переключатели полярности - кодов знаков, в противном случае между огибающими напряжений О и О не гарантируется фазовый сдвиг 7 ф, В режиме формирования фиксированных значений углов поворота устройство вырабатывает два напряжения также всоответствии с выражениями (1), 1 2), но в этом случае 4. 6, а ; может принимать произвольные значения 2.Недостатком данного устройства является то, что в режиме формирава" ния Фиксированных значений углов переход от очередного значения угла 9 к 7;.+ неизбежно осуществляется через некоторые промежуточные зна-, чения, которые могут существенно отличаться от значений Р, ф+. Это 13 1029 связано с тем, что процессы ввода ко-.дов синуса, косинуса и знаков Функций в формирователи текущих значений тригонометрических Функций в устройстве не .синхрониэированн 1 и могут происходить в -случайной последо" вательности. Этот недостаток приводит к появлению динамических оаибок при.использовании известного устройства для имитаций угловых переме О щений;змвняющихся во времени поосложным законаМ и в вироком диапа" зоне угловых. скоростей.Цель изобретения - повышение динамической точности воспроизведения сигналов, соответствующих произвольно изменяющимся во времени угловым перемещейиям моделируемого синуснокосинусного трансформаторного дат.- .чика в широком. диапазоне угловых скоростей.. Указанная цель достигается тем, . что в устройство для моделированиясинусно-косинусного вращающегосятрансФорматора, содержащее два коммутатора, два управляеьех делителя,два переключателя полярности.и источник эталонного переменного напряжения, .подключенный к первым входампервого и. второго управляемых де-. 30лителей, выходы которых соединенысоответственно с первыми входамипервого и второго переключателейполярности, выходы которых являют;ся первым и вторым выходами уст" .ройства, выходы коммутаторов подключены .к входам соответствующих управляющих целителей, введены двасумматора по модулю два, блок сум. маторов по модулю два, элемент И-НЕ,сумматор, элемент И, блок пос 1 оянной памяти, буферный регистр,"дваэлемента задержки,одновибратор, первый и второй регистры, причем группа входов блока сумиаторов по мо: дулю два является группой информационных входов устройства, выходыблока сумматоров по модулю два под"ключены к группе входов элемента И-НЕи к группе информационных входов сумматора, выходы которого соединены садресными входами блока постояннойпамяти выходы которого подключены к :информационным входам буферного регистра и второго регистра, выходы. буферного регистра соединены с информационныии входами первого регистра, группа выходов первого и вто" рого регистров подключена к входам 192. 4первого и второго коммутаторов,. первые входы первого и второго сумматоров по модулю два объединены и яв".ляются первым информационным входомустройства, информационный вход пер".вого регистра и второй вход второгосумматора по .модулю два объединены иявляются вторым информационным входом устройства, выход первого сумматора по модулю два подключен к входублока сумматоров по модулю два и кпервому входу элемента И, выход которого соединен с входом сумматора,выход элемента И-НЕ подключен к вто"рому входу элемента И, вход первогоэлемента задержки является тактовымвходом устройства, выход первого элемента задержки является тактовымвходом устройства, выход первого эле 4мента задержки соединен с входом одновибратора, тактовым входом буферного регистра и входом второго элемента задержки, выход которого под"ключен к тактовым входам первого ивторого, регистров, выход одновибра- .тора соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два,. выход второго аумматора по модулю дваподключен к входу второго регистра,выходы первого и второго регистровсоединены с вторыми входами первогои второго переключателей полярностисоответственно,На Фиг. 1 показана Функциональнаясхема устройства дпя моделированиясииусно-косинусного вращающегосятрансформатора; на Фиг.2 - временныедиаграммы.Устройство содержит блок 1 сумматоров по модулю два, первый сумматор 2 по модулю два, элемент 3 Исумматор М, элемент И-ИЕ 5, блок 6постоянной памяти, буферный регистр,7;.первый и второй регистры 8 и 9,первый и второй коммутаторы 10 и 11,первый и второй управляемые делите"ли 12 и 13, первый и второй переключатели полярности 14 и 15, источ.ник 16 эталонного переменного напряжения, второй сумматор по иодулюдва 17., йервый элемвит 18 задержки,,Устройство работает следующим образом,В момент времени й на информаци".онную аииу устройства подается очередное значение кода угла (фиг.2 а ,029192 , в 3 1 О,). Первые К разрядов этого кода определяют значение угла в пределах одного кварданта, а разряды (И+1)-й и (К+2)-ой задают номер квадранта. Одновременно с этим на вход первого элемента 18 задержки по шине син" хронизации подается синхроимпульс СИ (фиг,2 б), Код младших Й разря" дов с входной информационной шины устройства подается на первый разрядный вход блока 1, а код (И+1)-го разряда - на первые входы первого и второго сумматоров 2 и 17 по мо-. дулю два. Поскольку первоначально на втором входе первого сумматора 2 по модулю два сигнал соответствует логическому нулю, то выходной сигнал этого элемента является логическим повторением сигнала на его первом входе. Кодовый сигнал с выхода первого сумматора 2 по модулю два поступает на первый вход элемента И 3 и на все разряды второго входа блока 1 сумматоров по модулю два. . В результате поразрядного сложения входного кода, поступающего на первый вход блока 1 с кодовым сигналом первого сумматора 2 по модулю два, на выходе блока 1 формируется К-разрядный код, либо полностью соответствующий коду на первом И-разрядном входе, либо обратный. В первом и третьем квадрантах код (К+1)-го разряда входной информационной шины устройства равен логическому нулю, а во втором и четвертом - логической единице, поэтому и код на выходе блока 1 в первом и третьем квадрантах прямой, а во втором и четвертом обратный, Код с выхода блока 1 подается на первый вход сумматора 4, а на его второй вход через элемент И 3 поступает сигнал с выхода первого сумматора 2. Для первого и треть"его квадрантовэтот сигнал также равен логическому нулю, а для,второго и четвертого - логической единице. В первом случае код на выходе фсумматора 4 равен коду на его пер" ,вои входе ( т.е. остается таким же, то и код на младших К разрядах входной информационной шины устройства),во втором случае обратный код, по" ступающий на первый вход сумматора 4, получает единичное приращение за счет сигнала на втором входе и превращается в дополнительный. Преоб" Разование прямого кода угла ( младших К раздающее ) из прямого в дополнительный позволяет определить модуль функ ции з 1 п для углов, лежащих во втором и четвертом квадрантах через синусы углов, дополняющих заданныеуглы до величины 90 , Исключение составляют случаи, когда код на входной информационной шине устройства соответствует углам 90 и 270 , При этом на всех разрядах первого входа 10 блока 1 устанавливаются логическиенули, а на выходе этого блока и соответственно на входах элементаИ"НЕ 5 - логические единицы. ЭлементИ 3 закрывается логическим нулем, 15 поступающим на его второй вход с выхода элемента И-НЕ 5, в результатеединичный сигнал, появляющийся вэтот момент на"выходе первого сумматора. 2 йо модулю два, не проходит щ на второй вход сумматора 4, и кодна выходе последнего остается обратным, т,е. на выходе сумматора 4по всем разрядам устанавливаютсялогические единицы. Таким. образом,д предотвращается грубая ошибка в определении синусов углов, равных90 и 270. Такая ошибка явилась быследствием того, цто дополнительныйкод от нулевого входного кода млад- ЗО ших К разрядов ( как отмечалось,это имеет место для кодов указанныхуглов) также является нулевым, в товремя как максимальное знацение Функции з 1 п задается кодом 1111 павсем разрядам адресного входа блока З 5 6 постоянной памяти. С выхода сумматора 4 двоичный К"разрядный кодпоступает на адресный вход блока 6,на выходе которого появляется двоичный И-разрядный код, соответствующийсинусу заданного угла. В момент времени сд. на выходе первого элемента18 задержки появляется импульс Ифиг,2 в), который поступает на входуправления записью буферного регист- "5.ра 7 и своим передним фронтом запи"сывает в этот регистр код с выходаблока 6. Импульс ИВ ,1 поступаеттакже на второй элемент 20 задержки "и одновибратор 19, который запускаете 5 О ся задним фронтом импульса ИЗ и вырабатывает импульс И (фиг.2 г).Импульс ИОЬпоступает на второйвход первого сумматора 2 по модулюдва, в результате .код (И 41)-го раз ряда входной информационной шины устройства проходит на выход первого сумматора 2 по модулю два .с инвертированием. В результате на выходе суммато"9управляемые делители 12 и 13, в результате чего на их выходах устанавливаются переменные напряжения,пропорциональные синусу и косинусузаданного угла. фаза этих напряженийсоответствует Фазе напряжения на выходе источника эталонного переменного напряжения 16. С выхода управляемых делителей 12. и 13; сформированные напряжения поступают на входыпереключателей полярностей 14 и 15,которые либо пропускают входные сигналы на свои выходы без измененияфазы, либо изменяют ее на 180 . Уп-равление переключателями полярности14 и 15 осуществляются сигналами,поступающими сМ+1 )-ых разрядовпервого и второго регистров 8 и 9.В момент времени с- (Фиг.2 е) кодугла на входной информационной шине устройства может получить очередное приращение, а в момент временийь(фиг.2 д,е) произойдет соответствующее обновление данных и на выхОдахпервого и второго регистров 8 и 9,В соответствии с изменением кодовна выходах первого и второго регист"ров 8 и 9 изменяются и выходные сиг"налы устройства, причем эти изменения каждый раз происходят синхронно и синфаэно на обоих выходах устрой"ства. В описываемом устройстве темпобновления входных данных 1 аагдис"кретизации по времени ограничивает"ся быстродействием аналоговых узлов ( коммутаторов, управляемых делителейпереключателей полярности) и при использовании современных элементовможет быть доведен до значения 1 О"15 мкс. Это позволяет моделироватьугловые перемещения в весьма широкомдиапазоне скоростей.Введение в состав устройства новых элементов и узлов, а также соответствующих связей позволяет обеспечить жесткую синхронизацию процессов Формирования промежуточныхкодовых и выходных аналоговых сигналов, таким образом повысить дина"мическую точность устройства при моделировании в реальном масштабе времени сложных угловых перемещенийвшироком диапазоне скоростей, тем самым расширить область применения устройства. 35 7 ,:, 10291 28ра 4 для углов первого и третьегоквадрантов код будет дополнительным,для углов второго и. четвертого квад,рантов - прямым, Следует отметить,что для углов 0 и 180 код на выходе 5сумматора будет обратным. Указанныеизменения режима работы первого сумматора,2 по модулю два. позволяют по"лучить на выходе блока 6 коды, соответствующие косинусу заданного уг- Ола. Допустимость описанного приема .базируется на формуле совз 1 п(90- У).В момент времени й, на выходе второго элемента 20 задержки появляется.импульс Ьу д(фиг.2 д). Этот импульспоступает на входы упРавления записьюпервого и второго регистров. 8, 9 и -осуществляет одновременную запись.информации в эти регистры. При этомв И разрядов первого регистра 8 записывается код из буферного регист 1 ра 7, соответствующий абсолютномузначению синуса угла, а в( 8+1)-ыйразряд записывается код (И+2)-горазряда входной информационной шиныустройства, определяющий знак Функ-.ции Бгп.В М разрядов второго регистра 9записывается код с выхода блока 6,соответствующий к этому моментувремени абсолютному значению косинуса угла, а в (М+1)-ый разряд записывается логический сигнал с выхода второго сумматора 17 по модулюдва.Выходной сигнал этого элементаявляется результатом сложения по модулю два сигналов двух старших разрядов кода угла и принимает нулевоезначение в первом и четвертом квадрантах, а единичное значение - вовтором и третьем квадрантах. Такойзакон изменения сигнала соответствует характеру изменения знака функции сов45Таким образом, в момент времениС выходные данные (Оц, ) первогои второго регистров принимают новое,. очередное значение (Фиг,2 е. Кодысинусов и косинусов с выходов первого и второго регистров 8 и 9 подаются на управляющие входы коммута"торов 10 и 11. Коммутаторы 1 О и 11воздействуют на соответствующие