Преобразователь угла поворота вала в код

(19) 111 1/28 д Г:си 1 Р ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 14И 11 ЙШИЙ.Н.Б аче льств 9/8, ство /00,1970ССР977,ФГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1; ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛАПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащийисточник опорного напряжения, выходкоторого подключен к одному входуфазового демодулятора и входу синусно-косинусного датчика угла, выходыкоторого подключены к информацион-ным входам октантного переключателя,один вьиод переключателя подключенк суммирующему входу вычитающегоусилителя, выход фазового демодулятора через блок преобразованиянапряжения в частоту подключен к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен коммутатор, управляющий вход которого соединеи с третьим. старшим разрядом реверсивного счетчика, информационные входы соединены с одним выходом октантного переключателя и выходом вычитак 1 щего усилителя, а выходы подключены к аналоговым входам блока преобразоВания кода в напряжение, выход которого подключен к другому входу фазового демодулятора, вычитающий вход вы- д читающего усилителя соединен с другим выходом октантного переключателя, три старших разряда реверсивного счетчика подключены к управляющим входам переключателя октантов, а младшие разряды подключены к цифровым Е входам блока преобразования кода в напряжение.197080 2. Преобразователь по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что октантный переключатель содержит первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй.инвертирующие усилители, первый, второй, третий и четвертый ключи, первые входы первого, второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются управляю" щими входами переключателя октантов, вторые входы которых соединены соответственно с первым входом третьего, выходом первого и первым входом второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к управ" ляющим входам соответственно первоИзобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационных и управляющих системах для связи аналоговых источ 5ников информации с цифровыми вычислительными устройствами,Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала в код.10На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; нафиг, 2 - то же, октантного переключателя, на фиг. 3 - то же, блока преобразования код-напряжение,на фиг. 4 - временная диаграммаработы преобразователя,; Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 опорного напряжения, выход которого сое.динен с входом синусно-косинусногодатчика 2 угла, в качестве которого может быть использован СКВТ.Выходы синусно-косинусного датчика 2 угла подключены к информационным входам октантного переключателя 3. Первый выход октантного переключателя 3 подключен к суммирующему входу вычитающего усилителя 4и к одному входу коммутатора 5, 30а второй выход - к вычитающему входу вычитающего усилителя 4, выходкоторого подключен к другому входу го и второго ключей, а выход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к управляющим входам третьегои четвертого ключей, выходы которьрявляются выходами октантного переключателя, первые входы первого ивторого ключей являются информационными входами октантного переключателя и через первый и второй инвертирующие усилители соответственноподключены к вторым входам первогои второго ключей, выход первогоключа соединен с первым входом ф,третьего и вторым входом четвертогоключей, а выход второго ключа соединен с вторым входом третьего ипервым входом четвертого ключей. гкоммутатора 5. Выходы коммутатора 5 соединены с входами блока 6 преобразования кода в напряжение, вы" ход которого и выход источника 1 опорного напряжения соединены с входами фазового демодулятора 7. Выход фазового демодулятора 7 еоеди-, нен через блок 8 преобразования напряжения в частоту с входами реверсивного счетчика .9, выходы трех старших разрядов которого подключены к упраюляющим входам октантного переключателя 3, кроме того, выход третьего старшего разряда реверсивного счетчика 9 соединен с управляющим входом коммутатора 5. Выходы остальных младших разрядов реверсивного счетчика 9 соединены с цифровыми входами блока 6 преобразования кода в напряжение.Октантный переключатель 3 содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-12, инвертирующие усилители 13, 14 и ключи 15-18. Выход элемента 10 соединен с управляющими входами ключей 17 и 18, входы которых связаны с выходами 19 и 20 октантного переключателя 3, а входы ключей 17 и 18 попарно объединены и подключены соответственно к выходам ключей 15 и 16. Управляющий вход ключа 15 подключен к выходу элемента 10, а управляющий вход ключа 16 покдлючен к выходуэлемента 11. Первые входы ключей 15 и 16 являются информационными входами 2 1 и 22 октантного переключателя 3 и через инвертирующие усили- тели 13 и 14 покдлючены к вторым входам ключей 15 и 16. Первые входы элементов 10;12 являются управляющими входами 23-25 октантного переключателя 3, а вторые входы элементов 10-12 соединены соответственно с первым входом элемента 12, выходом элемента 10 и первым входом элемента 11.Блок 6 преобразования кода в напряжение содержит ключи 26 и резистивную матрицу, состоящую из резисторов К и 2 К. Аналоговые входы ключей 26 являются аналоговыми входами 27 и 28 блока 6, а управляющие входы ключей 19 - цифровыми входами 29 блока 6. Выход резистивной матрицы является выходом 30 блока 6. Блок 6 преобразования кода в напряжение можно представить в виде эквивалентной схемы, содержащей два блока с передаточными функциями соответственно И, (1 - М) и суммирующего элемента.Выходные напряжения синусно-косинусного датчика угла имеют вид В качестве одного входного сигнала блока 6 используется напряжение П , а в качестве другого входного сигнала используется комбинация выходных напряжений датчика 01 и П которая получается с помощью вычитающего усилителя 4 с коэффициентом передачи К = -0,707 1.Выражение для напряжения рассогласования преобразователя угла поворота вала в код на выходе блока 6 преобразования кода в напряжение имеет вид 60 = П (1 - И) чапо- 0,7071 Х(соя ес - зпм)1 . Это выражение выполняется для нулевого октанта угла поворота датчика, т.е. от 0 до й /4. Для того, чтобы учесть номер октанта в преобразователе используется октантный переключатель 3 и коммутатор 5.Преобразователь работает следующим образом. 5/1520 25 30 35 40 45 50 Источником 1 опорного напряжения вырабатывается переменное напряжение, которым возбуждается синусно. - косинусный датчик 2 угла. На выходах датчика 2 формируются переменные напряжения П и Ог (фиг. 4 а), амплитуды которых соответственно пропорциональны синусу и косинусу угла М поворота. Напряжения П и П посг тупают на входы октантного переключателя 3, который управляется тремя старшими разрядами цифрового эквивалента угла (фиг. 4 б, в, г), поступающими с выходов реверсивного счетчика 9. Октантным переключателем 3 осуществляется выбор и подключение на выход соответствующих 1участков напряжений Ц и П в зависимости от номера и октанта.Номер и октанта определяется значением кода трех старших разрядов цифрового эквивалента угла в соответствии с таблицей. Напряжение П поступает через вход 2 1 (фиг. 2) на входы ключа 15 и инвертирующего усилителя 13, а напряжение Пг поступает через вход 22 на входы ключа 16 и инвертирующего усилителя 14. С помощью инвертирующих усилителей осуществляется изменение фазы напряжений П и 0 г . Ключами 15 и 16 производится выбор напряжений П и Пг с положительной по отношению к опорному напряжению или отрицательной фазой в зависимости от номера октанта. Выходные сигналы ключей 15 и 16 поступают на входы ключей 17 и 18, которыми производится выбор соответствующего участка входных сигналов. При этом ключами 15-18 в каждом октанте производится выбор участков напряжений П, и Пг таким образом, что на выход 20 октантного переключателя 3 поступают напряжения с косинусной зависимостью амплитуды (фиг.4 з), а на выход 19 - с синусной зависимостью амплитуды (фиг. 4 и) от угла поворота. Управление ключами 15-18 осуществляется сигналами, сформированными из сигналов трех старших разрядов цифрового эквивалента угла с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-12. Причем ключ 15 управляется сигналом (фиг. 4 е), поступающимс выхода элемента 10 и фирмируемымиз сигналов первого и третьего разрядов кода угла. Ключ 16 управляет= ,1197080 ер октанта 24 25 2 с 3 0 13 О ся сигналом (фиг. 4 ж), поступающимс входа элемента 11 и формируемымиз сигналов второго разряда кодаугла и сигналов.с выхода элемента 510. Ключи 17 и 18 имеют общий управляющий сигнал (фиг.4 д), которыйпостуйает с выхода элемента 12 ифирмируется из сигналов второго итретьего разрядов кода угла. Сигналы 10первого, второго и третьего разрядовкода угла (фиг. 4 б, в, г) поступаютсоответственно на входы 23-25 ок. тантного переключателя 3,Сигналы с выходов октантного переключателя 3 (фиг. 4 з, и) поступаютна входы вычитающего усилителя 4,имеющего коэффициент передачи, равный - 0,707 1. В результате фирмируется сигнал (фиг. 4 к), равный 20разности сигналов вычитающего усилителя 4 с инверсной фазой,Сигнал (фиг. 4 к), сформированныйвычитающим усилителем 4, и сигналс выхода октантного переключателя 3 25(фиг. 4 и) подаются на входы коммутатора 5. Управление коммутатором 5производится сигналом третьего разряда кода угла (фиг, 4 г), поступающего с выхода реверсивного счетчи- З 0ка 9.Нри этом на выходах коммутатора5 формируются сигналы (фиг., 4 л, м),которые поступают на входы блока 6преобразования кода в напряжение.Блок 6 вырабатывает напряжение рассогласования Ь П, амплитуда которого будет равна нулю при равенствезначений цифрового эквивалента Яугла О поворота. 40Входные сигналы блока 6 преобразования кода в напряжение (фиг.4)поступают соответственно на входы27 и 28, а код Н угла М поступает навход 29, Код М угла управляет ключа Разряды кода на входахоктантного переключателя ми 26 таким образом, что если значение какого-либо разряда нулевого, то на резистивную сетку подключается сигнал с входа 28, а если значение. единичное, то - с входа 27. Количество ключей 26 в блоке 6 зависит от разрядности кода И угла КНа выходе 30 блока 6 вырабатывается напряжение рассогласования А П.Напряжение рассогласования ЬБ и сигнал .от источника 1 опорного напряжения поступают на фазовый демодулятор 7. Фазовым демодулятором 7 производится выпрямление напряжения рассогласования ЬО с учетом фазы опорного напряжения и выделение постоянной составляющей выпрямленного напряжения.Сигнал с выхода фазового демодулятора 7 управляет работой блока 8 преобразования напряжения в частоту, причем значение частоты входных импульсов блока 8 зависит от величины управляющего напряжения, В зависимости от полярности управляющего сигнала блоком 8 преобразования напряжения в частоту вырабатываются импульсы на первом или втором вькоде, которые поступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 9. При этом значение кода в реверсивном счетчике. 9 изменяется в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от того, на какой вход поступают импульсы Значение кода, хранимого в реверсивном счетчике 9, изменяется до тех пор, пока напряжение рассогласования аП не будет равно нулю. При ЬП = 0 значение кода й в реверсивном счетчике является цифровым эквивалентом угла М поворота вала.%Напряжения на выходахоктантного переключателя-О 0 О Разряды кода на входахоктантного переключателя Номер октанта иПродолжение таблицы Напряжения на выходахоктантного переключателя ею1197080 О 2 СО аказ 7576 Ъвтеат Фала Тираж 871 Подпнсмоефф Род е уа Прое к та ай 4