Преобразователь координат

19 цки в ццфрооиздат, 1981 тип),И выход котоо ОРОГО ого тримножит ным вх о 1" ОУДРРО- ЦЕРЯ 4 И ьЩУИ"ГЯ" ОЩ.ЛО ДЕЛАМ ИЗОЕР 1 1.1 ИИ И ОТМРЬГЙ.1АВТЭРО-.4". 3 У СВ(54)(5 1, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КООРДИНАТ, содержащий датчик угла, четыре цифроаналоговых тригонометрических перемно:ителя, цифровые входы которых являются входами младших разрядов преобразователя, выходы первого и второго цифроаналоговых тригономе рических перемножителей подключены к входам первого операционного усил теля, вьгоды третьего и четвертогс цифроанагеоговьех тригонометрическеех пере;:ножителей подключены к входам второго операционного усилителят л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения преобразователя и г.овышения его надежности, в него введены три инв,":.ртора и элемент ИСКЛОЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ, первый выход датчика подключен к аналоговым входам перво го и четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножителей. второй выход датчика подключен к ан логовым входам второго и третьего цифроаналоговых тригонометрических перемножителей первые управляющие вхо,"ы первого и третьего цифроанало говьех тригонометрических перемножит лей обьединень 1 и являются входом пе ного старшего разряда преобразовате л ." через перлыц ."еквертор подключе ны к -торым управляющим входам соответенно первого и третьего цифроаналоговых тригонометрических пере" множителей., третьи управляющие входь перв Гс и третьего цифроаналоговых тр,;-ОНОЬ 1 етрическгех перемножителей объ;:.,:Ннены ц являются входом второго таршего разряда преобразователя и через второй инвгртор подключень 1 к грг;ьнм управляющим входам второго ц четвертого цифроаналоговых тригонометр;:ческцх перемножителей, входы первого ге второго старших разрядов ; в .:р-. Обр"зователя поцключены к входам элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ Иропо подключен к первым управляющим в Одам второго и четвертог цифроаналоговых тригонометрических перем;-ож:".телей и через третий инвертор к вторым управляюешем входам вт и четвертого цифроаналоговых тригонои:трическцх перемножителей.2, Преобразователь координат но и: :, Отличающийся тем, что цифроаналоГовый триГОнометричес кцй пгремножитгль содержит четырехквадрантный цифроаналоговый преобразо:-атель, постоянное запоминающее устройство, два блока инверторов, цифровые входы цифроаналогов гонометрическаго пере еля подключены к инфОрмацкон одам пер. вого блока .".Нверторов, управляющийкоторого подключен к третьему управляющему входу цифроаналоговог тригонометрического перемножителя, а вьслцье - к входам постоянного запо; минааг гго устройства, выходы которо" го подключены к цнформационньем вхо.ггм второго блока цнверторов управ 11 ляющий вход которого подключен к первому управляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а выходы - к информационным входам четырехквадрантного цифроаналогового преобразователя, управляю 20387щий вход которого подключен к второму управляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а аналоговый вход подключен к аналоговому входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, Изобретение относится к областиавтоматики и может быть использованов устройствах, позволяющих осуществлять преобразование координат наплоскости, в т.ч. в преобразователях декартовых координат, повернутыхна некоторый угол относительно исходных, и в преобразователях, осуществляющих переход от декартовых коорди.нат к полярным.Известен преобразователь, содержа.щий регистр хранениякода, выходыкоторого соединены с цифровыми входами модулятора сигналов, и синусно-ко.синусный вращающийся трансформатор,выходы которого соединены с аналоговыми входами модулятора сигналов, авыходы модулятора сигналов являютсявыходами преобразователя координат.модулятор сигналов выполнен в видепереключателя квадрантов, инвертирующего усилителя и двух формирователейкоординаты 1,Однако данный преобразователь сложен для реализации на интегральныхмикросхемах, поскольку содержит боль.шое количество операционных усилителей и ключей, причем повышение еготочности ведет к пропорциональномуувеличению количества элементов егоблок-схемы.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является преобразователь координат, содержащий датчик, выходы которого через трансформатор Скотта подключены к одним вхоцам селектора квадранта, другие входы которого являются входами двухстарших разрядов преобразователя,первый выход селектора квадрантовподключен к аналоговым входам первого и четвертого функциональных пере.множителей, а второй выход - к анало.говым входам второго, третьего функциональных перемножителей, цифровые входы функциональных перемножителейявляются входами младших разрядовпреобразователя, выходы первого ивторого функциональных перемножите лей подключены к входам первого операционного усилителя, а выходы третьего и четвертого перемножителей - квходам второго операционного усилителя 2 .10Недостатками известного преобразователя являются его сложность и недостаточная надежность,Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение его надежности,Цель достигается тем, что в преобразователь координат, содержащийдатчик угла, четыре цифроаналоговыхтригонометрических перемножителя,цифровые входы которых являются входами младших разрядов преобразователя, выходы первого и второго цифроаналоговых тригонометрических перемножителей подклЮчены к входам первого операционного усилителя, выходытретьего и четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножителей подключены к входам второго операционного усилителя, введены три ин 30 вертора и элемент ИСКЛ 10 ЧА 1 ЩЕЕ ИПИ,первый выход датчика подключен к аналоговым входам первого и четвертогоцифроаналоговых тригонометрическихперемножителей, второй выход датчикаподключен к аналоговым входам второгои третьего цифроаналоговых тригоно.метрических перемножителей, первыеуправляющие входы первого и третьегоцифроаналоговых тригонометрическихЯ40 перемножителей объединены и являютсявходом первого старшего разряда преобразователя и через первый инверторподключены к вторым управляющим входам соответственно первого и третье 15 го цифроаналоговых тригонометричесравляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемнажителя, а выходы - к информационным входам четырехквадрантного цифроаналогового преобразователя, управляющий вход ко тараго подключен к второму управляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а аналоговый вход подключен к аналоговому входу цифроаналогового тригонаметрического перемнажителя. На фиг. 1 представлена блок-схемапреобразователя; на фиг. 2 - блоксхема цифроаналогового тригонометрического перемножителя; на фиг. 3блок-схема четырехквадрантного цифрааналогового преобразователя (ЦАП); на фиг. 4 - график и таблица, поясняющие работу блока управления,Преобразователь содержит датчик угла в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 1,40 455055 1120ких перемнажителей, третьи управляющие входы первого и третьего цифроаналоговых тригонометрических пере- множителей объединены и являются входом второго старшего разряда преобразователя и через второй инвертор5 подключены к третьим управляющим вха дам второго и четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножителей, входы первого и второго старших разрядов преобразователя подключены к входам элемента ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к первым управляющим входам второго и четвертого цифроаналоговых тригонометри 15 ческих перемножителей и через третий инвертар - к вторым управляющим входам управляющим входам второго и четвертага цифроаналоговых тригонометрических перемножителей.20Цифроаналоговый тригонометрический перемножитель содержит четырехквадрантный цифроаналоговый преобразователь, постоянное запоминающее устройство, два блока инвертарав,25 цифровые входы цифроаналогового тригонометрического перемножителя подключены к информационным входам первого блока инвертаров, управляющий вход которого подключен к третьему управляющему входу Цифроаналогового30 тригонометрического перемножителя,а выходы - к входам постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к информационным входамвторого блока инверторов, управляющий 35вход которого подключен к первому уп 387 4блок 2 управления,. цифроаналоговыетригонометрические перемнажители3 - 6, сумматор 7, вычитатель 8.Блок 2 управления состоит из инверторов 9 - 11, элемента ИСКЛЮЧАХЗЦЕЕИЛИ 12. Кроме того, преобразовательсодержит четырехквадрантный цифроаналоговый преобразователь 13, дваблока 1 ч инвертаров, постоянноезапоминающее устройство (ПЗУ) 15,цифроаналоговый преобразователь 16,операционные усилители 17 и 18, резисторы 2 К 19 и 20, резистор К 21.Преобразователь работает следующим образом.В каждом их четырех цифроаналбговых тригонометрических перемножителей 3 - 6 вырабатываются аналоговыесигналы, соответствующие произведению тригонометрических функций аналогового эквивалента угла В, заданнага на валу СКВТ 1 и цифрового эквивалента угла Ч, заданного в видевходного кода преобразователя координат, На выходах перемножителя 3 образуется произведение здп 0 созЦ, перемнажителя 4 - соя О зпф перемножителя 5 - з(п Э сов(, перемножителя6 - сав 8 саз(,Сумма выходных сигналов перемножтелей 3 и 6 на выходе сумматора 7эквивалентна абсциссе координат, повернутых на угол ( относительно иСхадныхРазность выходных сигналов пере- множителей ч и 5 на выходе вычитателя 8 эквивалента ординате в повернутой на угол Ч системе координатФункции цифроаналоговых тригонометрических перемножителей 3 в . 6 заключаются в умножении двухполярного аналогового сигнала с выхода СКВТ 1 (эквивалентного з 1 п 6 или соз 6) на синус или косинус входного цифрового када угла (, причем 0 6 1360 ио0 с 360. Реализовать такие функции возможно с использованием ПЗУ, переводящего кода угла в код его синуса или косинуса, а также четырехквадрантнаго умножающего ЦАП, т.е, такого ЦАП, для которого допустимы двух- полярные аналоговые входной сигнал и циФровой входной код. 1 днако такая реализация предполагает наличие ПЗУ весьма большого объема, к тому желы инверсии и иэ,;ене 11 и 11 знака кса, (Структура лсгическсгс блока 2, ,ссат ветствуюецегс указан:.с.1 таалипе, греп ставлена 11 а фиг. 1) .Для реализации инвепсии када а 11 гу. мента и Функции ПЗУ 15 В блок-схему цифроаналоговых тригснсметргч, сЕсих перемнажителей 3 - 6 Введены б:Ески ;4 инверторсв. Упрвляемый инвертар блока инверторов для одного разряда представляет ссбсй двухвхсдсвый логический блок ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИХИ. От 111 из Вхадаь ксторага сигналье 1 ый, друГой - управлЯюший.При аличии на управляюецем входе логической "1" сиг - наи на выходе грлмсй, при логическом О и нВерс нь 1 Й по От наие чию к Вхсднсму.Выход блока 14 ие 1 вертсров ФункЕии (Фиг 2) подключен к мпадшим разрядам Еетырехквадрантнсгс ПАП 3, старшин разряд которого являет"я знаковым. При логическом "0 .=наказсгс 1разряда кад на Входе четь рехквадранного ЦАП ,3 считается Отрицательным, т, еВыходном анал 01 сзыи си нал че тырехквадрантнсгс ЦАП 13 имеет прси. Вопслажный знак па стнсшению к входному При логической "1 энаксз Его разряда код считается пола;:ЯЕтсль 11 ым. Вариант р"алиэации четырех 1;задран гнс" Гс Ь-.П 13 поясняется Фиг, " и эа 1 слючается В сдвиГе нача 11 ьнсга урсВня Выходного сигна а иэ нуля э Отрицательную Обл ать точна на половину Днага зава изенения выходнсгс сигнала двухквадрантнсгс ЦАП 16 при нулевом коде на его цифровом Вхо;е. КОД 1000 ссатветс свует ну 11 ю ИВ зыхсг,е четыр "хкзадрантнсгс ЦАП 13,. а код 111 - наибольшему пслсжительнсму значени.а входного кода Требуемый сдвиг ВЬЕхсднага уровня 1 фиг г, пслу чен за чет суммирования прямого Входного тока ЦАГ 16 с инверным пс ОГНСШ ЩЧОЕн Д В -1 ОЛНЬМ Тссч ц 1 1 причем слагаемые масштабирсзаеь Еери 21- 1.0 5 1120387используемого нерационально. Например, ПЗУ с 12-разрядными входом и выходом должно иметь емкость 49152 бит,что соответствует 12 большим интегральным схемам типа 505 РЕЗ емкостьюа4096 бит, При этом для углов90 используется только четверть всегообъема ПЗУ.Необходимую емкость памяти можнозначительно сократить, если применить 10ПЗУ для преобразования кодов толькаВ преды 1 ах первого квадранта, а Функцию в остальных трех квадрантах получать из первого, используя симметричное отображение этого участка синусоиды относительно вертикальной, горизонтальной и наклонной прямых,ГраФик и таблица на Фиг. 4 иллюстрируют возможность, используя Фуе 1 кциюпреобразования А=я:п, определеннуюдля ПЗУ талька в первом квадранте,распространить ее на остальные триКвадранта, а также реализовать в четьрех квадрантах Функцию А=соя(11, Каквидно из графика, для этого необхадимс иметь зеркальные отображения функции Ае=я 1 п относительно пряЕГех;11 =1(показано пунктиром) Для отображения относительной прямой =1 учтем,что АЕЕ=яе.п (1-ф), поэтому значенияФункции Во втором квадранте получаются из А инверсией аргумента.Отображение относительно аси А=О(отрицательные значения) может бытьполучено за счет установки в "0" знаковога разряда четырехквадрантнсгаЦАПа, что соответствует инверсчивыходного сигнала в облас.ь атрица 4 О,тельных значений, ДЛЯ отображенияотносительна прямой А=("необходимапрсинвертировать функцию инверсногоаргумента, поскольку А 1-1-я.П(1-11)а следовательно А,= 1-я 1 пс.45Таким образам, Функцию преобразования ва всех четырех квадрантах какдля синуснсго, так и для косинуснагопреобразователей можно получить, используя управляемые пс коду двух стар-.ших разрядов инверсии аргумента иФункции, а также изменение знака кода цифрового входа четырехквадрантного ЦАПа, При этом в ПЗУ достаточнаиметь преобразование кодов А =-яе.гтолько в пределах первого квадранта.Таблица на Фиг. 4 представляет собойтаблицу истинности для блока 2 управления, реализующего треауемые сигнаПОМОВЕ РОЗЕКТОРОВ Та 7, Оиие 1 ежду ееими раВно 1/2, 1.;у 1 еь",рсва - ние: Оков прсисхади 1 на инверсном ВхОДе ОперацисннсГО силителя 18 и резистора Б. 2и 2 К 19.КО 31 реЕБЕЕиент уси:1 ения четьп 1 ехква,11 рангнагс 1 йе. 13 с, псмсшь 1 В резистора .;. 2 С зыби, ается - дин.;чным, В результате чего 1-,ерелзточная Функция апрецеляется -" е 1120387где В - относительное, приведенное к единице значение входного кода ЦАП (ОИ 41) .Таким образом, ЦАП 13 работает с двухполярным входным кодом и двух- полярным входным аналоговым сигналом, что позволяет считать его четырехквадрантным и дает возможность использовать совместно с преобразователем кодов, вырабатывающим код функ ций зд р и созр, определенный для обеих полярностей.Технико-экономическая эффективность предложенного преобразователя достигается благодаря упрощению его конструкции, что позволяет снизить, затраты на его реализацию и повысить надежность его функционирования .1120387арг Ггпуу Ау ЮОИ Вазаэ 7747/39а.Проеатааа, 4