Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) (11) 351) 0 08 С .9/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(6) 1. Зверев А,Е Максимов В.П., Мясников В.А. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код Л., "Энергия", 1974, с,137-151.2. Авторское свидетельство СССР Р 875421, кл. 6 08 С 9/04, 1980 (прототип(54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого соединены с двумя входами аналогоцифрового преобразователя через аналоговый коммутатор и непосредственно с входами определителя октантов,выход которого соединен с третьим входом аналогового коммутатора, три накапливающих сумматора, причем инверсный выход второго сумматора подключен к входу младших разрядов первого сумматора, выход третьего сумматора подключен к шине выходного кода, а вход младших разрядов подключен к шине константы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью .расширения области применения преобразователя, в него введены два элемента 2 ИЛИ, один элемент 4 ИЛИ, четыре элемента 4 И, два Р-триггера, один элемент 2 И, восемь инверторов, тактовые входы всех сумматоров через первый элемент 2 И соединены с генератором импульсов, выход определителя октантов подключен к входу первого инвертора, к первому входу первого элемента 4 И, к первому и второму входам второго элемента 4 И, .к входу второго инвертора, к первому входу третьего элемента 4 И и к входу третьего инвертора, выход которого подключен к второму входу первого элемента 4 И и к первому входу четвертого элемента 4 И, выход которого подключен к первому входу элемента 4 ИЛИ, выход которого подключен к входу четвертого инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента 2 И, выход которопо подключен к тактовым входам первого и второго Р-триггеров, выход аналогоцифрового преобразователя подключен к первому входу первого элемента 2 ИЛИ и к первому входу второго элемента 2 ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора, выходы первого и второго элементов 2 ИЛИ подключены к входу старших разрядов первого и второго накапливающих сумматоров, выход первого накапгива- д ющего сумматора подключен к входу Е младших разрядов второго накапливаю-щего сумматора, к второму входу чет- Ц вертого элемента 4 И, через пятый ин-вертор к третьему входу первого эле-,3 ь мента 4 И и к Р-входу первого Р- триггера, единичный выход которогоподключен через шестой инвертор к третьему входу четвертого элемента 4 И и к четвертому входу первого элемента, 4 И, выход которого подключен к второму входу элемента 4 ИЛИ, выход второго накапливающего сумматора подключен к 1)-входу второго 1)-триггера, единичный выход которого подключен к третьему входу второго эле- мента 4 И и через седьмой инвертор .к второму входу третьего элемента4 И, выход которого подключен к тре- Д тьему входу элемента 4 ИЛИ, выход второго накапливающего сумматора под ключен также к третьему входу третье е го элемента 4 И и через восьмой ин- фф вертор - к четвертому входу второго элемента 4 И, выход которого подключен к четвертому входу элемента 4 ИЛИ выход второго инвертора подключен к четвертым. входам третьего и четвертого элементов 4 И, выход определителя октантов подключен к второму входу первого элемента 2 ИЛИ.(3) Цель изобретения - расширениеобласти применения преобразователя путем обеспечения возможности дробного, целого и единичного масштабирования угла в процессе преобразования.5Для этого начальные условия при решении системы (1) задаются в нечетных октантах раннымп УОД =Я Х ГОД=1, где Р - угол поворота СКВТ, приведенный н первый октант, а в четных (ГО= 1)(03 = 13. Решение системы (1) производится в пределах полного круга, а константу, участвующую в формировании выходного кода, выбирают с учетом масштаба преобразованияПоставленная цель достигается тем,15 что в функциональный преобразователь угла поворота нала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы. которого соединены с двумя входами аналого-цифрового 20 преобразователя через аналоговый коммутатор и непосредственно с входами определителя октантов, выход которого соединен с третьим входом аналогового коммутатора, три накапливающих сумматора, причем инверсный выход второго сумматора подключен к входу младших разрядов первого сумматора, выход третьего сумматора подключен к шине выходного кода, а 30 вход младших разрядов подключен к шине константы, введены два элемента 2 ИЛИ, один элемент 4 ИЛИ, четыре элемента 4 И, два В-триггера, .один элемент 2 И, восемь инверторов, тактовые входы всех сумматоров через первый элемент 2 И соединены с генератором импульсов, выход определителя октантов подключен к входу первого инвертора, к первому входу первого элемента 4 И, к первому и второ 40 му входам второго элемента 4 И, к входу второго инвертора, к первому входу третьего элемента 4 И и к входу третьего инвертора,выход которого подключен к второму входу первого 45 элемента 4 И и к первому входу чет-. вертого элемента 4 И, выход которого подключен к первому входу элемента 4 ИЛИ, выход которого подключен к входу четвертого инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента 2 И, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго Э-триггеров, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу первого элемента 2 ИЛИ и к первому входу второго элемента 2 ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора, выходыпервого и второго элементов 2 ИЛИподключены к входу старших разрядовпервого и второго накапливающих сумматоров, выход первого накапливающего сумматора подключен к входу младших разрядон второго накапливающего сумматора, к второму входу четвертого элемента 4 И, через пятый иннертор к третьему входу первого элемента 4 И и к Р-входу первого П-триггера, единичный выход которого подключен через шестой инвертор к третьемувходу четвертого элемента 4 И и кчетвертому входу первого элемента4 И, выход которого подключен к второму входу элемента 4 ИЛИ, выход второго накапливающего сумматора подключен к 0-входу второго П-триггера,,единичный выход которого подключен ктретьему входу второго элемента 4 И и через седьмой инвертор - к второму входу третьего элемента 4 И, выходкоторого подключен к третьему входуэлемента 4 ИЛИ, выход второго накапливающего сумматора подключен такжек третьему входу третьего элемента 4 И и через восьмой иннертор - к четвертому входу второго элемента 4 И,выход которого подключен к четвертому входу элемента 4 ИЛИ, выход второго инвертора подключен к четвертым входам третьего и четвертого элементов 4 И. Выход определителя октантов подключен к второму входу первого . элемента 2 ИЛИ.На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя, на фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь содержит СКВТ 1, определитель 2 октантов, аналоговый коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, накапливающие сумматоры 5,6 и 7, элементы 8 и 9 2 ИЛИ,. инвертор 10, 0-триггеры 11 и 12, генератор 13 импульсов, элемент 14 2 И,логический блок .15, содержащий инверторы 16-21, элементы 22-25 4 И, элемент 26 4 ИЛИ, инвертор 27, шину 28 константы, шину 29 выходного кода.В основу работы преобразователя положен следующий алгоритм. Напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота , сра внивают между собой и с нулевым уровнем, в результате чего определяетсяномер октанта, в котором находится угол Ю . Первым принят октант, в котором 81 и ж ъ Осо в ф0бали К с с о% М,увеличение, :номера октанта - противчасовой стрелки. По известному номеру октанта определяются сигналы, пропорциональные синусу и косинусу угла ( приведенного в первый октант,по следующим выражениям: в 1,4,5 и 8 октантах; во 2,3,6 и 7 октантах Путем линейного аналого-цифроногопреобразования определяется код тангенса угла Д, при этом в качествеэталонного сигнала используется сиг1080174 нал, пропорциональный со 5 3, а в качестве измеряемого - ВюДалее производится решение системы разностных уравнений (1), причем начальные условия в нечетных октантах принимаются равными(0)= 1 Ц,Х(ц)= 1, в четных - ХСО/= 1, КО =Я. Процесс решения происходит в соответствии с формулами (1): на каждом такте новое значение переменной У определяется как разность Зна чения У на.предыдущем такте и значения Х на предыдущем такте, умноженного на двоичное число К = 2новое значение переменной Х определяется как сумма значения Х на пре в и(и а с 1 1.ас 1Уо 1Х Со 3сои(п сВ.сфК агйко 3Х Со 3+ уяфт 4) Как следует из анализа этих выражений для всех октантов число тактов Б =К/агс 1 К, что поясняется диаграм" мами на Фиг.2Двоичный код угла в том числе и старшие разряды, опре деляется Б-кратным суммированием кон-. станты, равной С =1 Огс 1 К.Преобразователь работает следующим образомАналого-циФровой преобразователь 30 4 по сигналам СКВТ 1 формирует кодВ начале цикла йреобразования в накапливающие сумматоры 5 и б записываются числа, которые приходят на их входы А. В нечетных актантах 35 (Ф 1= О) на вход А накапливающего сумматора 5 через схему 8 поступает кода на вход А накапливающего сумматора б с выхода схемы 9 - код единицы, в четных октантах (К = 1) д наоборот, В знаковые разряды накапливающих сумматоров 5,6 и триггеры 11 и 12 записываются нули, что соответствует положительным начальным значениям Х и У. В начапливающий сумматор 7 в начале цикла записывается 45 код нуляПосле задания начальных условий выходным сигналом 7 блока 15 разрешается прохождение импульсов генератора 13 через элемент 14 на тактовые 50 входы накапливающих сумматоров 5,6 Н 7 и триггеров 11 и 12. По мере поступления импульсов происходит вращение вектора начальных условий, заданного своими проекциями Х п, У Я по часовой стрелке до момента соот ветствующей смены знака одной иэпеременных Х И , У п 1 (диаграммы на фиг.2), т.е. происходит решение системы уравнений (1). 06 ОЮ (риУрп 30 оМ 1 ХО и 43 Хо Гн) щегоод=фоффУоЬоЯ чоофа)оИ По шине 28 на вход В накапливаю суммато,а 7 подается двоичный к константы С = Х аост 2 где ш смещение разрядной сетки входов В накапливающих сумматоров 5,6 и 7 относительно входов А (и выходов), На выходной шине 29 формируется двоичный код угла ю 6 с учетом масштаба преобразования. Триггеры 11 и 12 выполняют роль элементов задержки дыдущем такте и значения У на предыдущем такте, умноженного на число К. Геометрическая интерпретация процесса решения есть вращение вектора, заданного своими декартовыми координатами Х и У (фиг.2). Если уголнаходится в 1-м квадранте, то процесс решения продолжается до момента изменения знака переменной У с "+" нав 3-м - ро изменения знака У сна "+", во 2-м - до изменения зна-. ка Х с "+" на "-", в 4-и - до изменения знака Х с "-" на "+". Число тактов Н, эа которое протекает процесс решения, определяется из выражений для переменных Х ,У; Определитель 2 октантов, сравнивая выходные напряжения СКВТ 1 между собой и с нулевым уровнем, формирует код октанта. Первому октанту присваивается код 000, Аналоговый коммутатор 3 преобразует сигналы ПМВО, Бсоъй в соответствии с выражениями (3), приводя тем самым угол 6 в первый октант. Аналого-цифровой преобразователь 4 имеет линейную характеристику, его выходной код равен отношению напряжений, поступающих на измерительный и эталонный входы соответственно, т.е.Я/3 . Накапливающий сумматор 5 (6,7) на каждый импульс, поступающий на тактовый вход Т, производит суммирование своего содержимого с числом на его входе В и запоминание полученной суммы. Генератор 13 формирует непрерывную последовательность импульсов, к которой не предъявляется требований по стабильности частоты. Логический блок 15 реализует переключательную функцию: на один такт. Момент смены знака фиксируется блоком 15; функция Р становится равной нулю и запрещается дальнейшее прохождение импульсов через схему 14. Число рабочих тактов, как указывалось выше, И = Ю/агсЦ Х.Одновременно с вращением вектора производится Б-кратное суммирование в накапливающем сумматоре 7 константы С = 1 агс 1 К, тем самым в конце цикла,преобразования на шине 29 формируется.двоичный код угла 1 М причем мас,штаб преобразования 1 может быть больше, меньше или равен единице. Экономический эфФект от использования изобретения обусловлен техническими особенностями, изложенными выше.1080174октоиханаэлтуифижмФСоставитель И.Сидороваедактор м,петрова техредм.тепер КорректорО.БилакЗаказ 1362/50 Тираа 569 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, 1 фрсква,Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП "Патент", г.уагород, ул.Проектная,4