Преобразователь угла поворота вала в код

) (11) 1)4 НО ЕТ СССРОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕККЫИ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ В РМ9 ЗОБРЕТЕНИЯ ПИ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ асюх тво СССР1977. ринцип д алог-код 1971,54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА АЛА В КОД57) Изобретение относится к области втоматики и вычислительной техники может быть использовано для связи налоговых источников информации с ифровым вычислительным устройством. целью повышения точности преобраователя в него введены блок управ- ения и дешифратор, а АЦП выполнен промежуточным преобразованием входх напряжений в частоту. Выходные игналы СКВТ, модулированные по амлитуде в функции синуса и косинуса од тан- сфункциреобра(21) 3877955/24-24(56) Авторское свидетельУ 732956, кл. 6 08 С 9/ОШмид Г. Устройство иствия преобразователей аПерев. ГОНТИ Ф 4211(71),с, 241, рис. 1 У. 25. угла М поворота, поступают в АЦП. В блоках преобразования напряжения в частоту (ПНЧ ) производится модуляция частоты выходными сигналами СКВТ. Первый и второй реверсивные счетчики суммируют выходные импульсы соответственно первого и второго ПНЧ в первый полупериод несущей выходных сигналов СКВТ с положительным знаком, а во второй полупериод - с отрицательным знаком. В результате за период несущей в реверсивных счетчиках формируются коды, пропорциональные синусу и косинусу угла Ы поворота. В блоке деления формируется к генса угла поворота. В блоке онального кода тангенс угла п зуется в линейный код угла М . Для компенсации погрешностей усилителей и ПНЧ предусмотрен второй коммутатор, установленный между выходами ПНЧ и Р входами реверсивных счетчиков, а время измерения в этом режиме составляет два периода несущей. Сигналы переключения в зависимости от режима работы преобразователя формирует блок управления. 2 з.п, ф-лы, 1 ил,2 табл.20 В случае использования преобразо вателя в системе, где измеряемый угол не может превышать 45 , в блоко5 заносится только функция арктангенс, а дешифратор 6 выполняется в виде элемента гальванической развязки так что его выходной сигнал не влияет на функции, реалиуемые дешифратоИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. 5Целью изобретения является повышение точности преобразователя.На чертеже представлена структурная схема преобразователя.Преобразователь содержит источникпеременного напряжения, синуснокосинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)2, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь(АЦП) 4, блок 5 функционального преобразования кода в код, дешифратор 6, блок 7 управления.АЦП 4 содержит первый 8 и второй 9 усилители, первый 1 О и второй 11 . блоки преобразования напряжения в частоту, коммутатор 12, первый 13 и второй 14 реверсивные счетчики, первый 15 и второй 16 регистры, блок 17 деления и элемент 18 задержки.Блок 7 управления содержит первый формирователь 19 импульсов, счетчик 20, дешифратор 21, второй формирователь 22 импульсов и шину 23 управления.Блок 5 функционального преобразо вания кода в код может быть выполнен в виде блока постоянной памяти, в .одну половину которой занесена функция арктангенса, а в другую - арккотангенса. 35При величине измеренного угла о определяемого выходным кодом блока 5,оменее или равным 45 , и соответственно величине тангенса этого угла менее единицы, блок 5 реалирует функ" 40оцию арктангенс, а при М45 - арккотангенс. Выбор реализуемой функции осуществляется по сигналу на управляющем входе блока 5 с выхода дешифратора 6, 45Дешифратор 6 предназначен для опо ределения реализации условия ы с 45 или о45 и может быть выполнен в виде блока сравнения входного кодао с константой, пропорциональной 45 ром 21 и блоком 5, соответствующиеуправляющие входы которых могут бытьсоединены с шиной логической единицыВ случае использования преобразователя в системе, где измеряемыйоугол может превышать 90 , необходимо ввести блоки определения номера квадранта по выходным сигналам СКВТ 2, осуществляющие подсчет числапереходов через о/2, и соответственно дешифрацию выходного кода с учетом квадранта. Возможно также использование известных схем определения квадранта с выдачей этой информации на выход преобразователя.Дешифратор 21 выполняется по стандартной методике синтеза цифровых автоматов в соответствии с алгоритмом работы преобразователя,по которому задается таблица истинности,например,в следующем виде (см. табл. 1 и 2),Преобразователь работает следующим образом,При подаче переменного напряженияс источника 1 на выходах СКВТ 2 формируются синусоидальные напряжения,амплитуды которых пропорциональны соответственно синусу и косинусу измеряемого угла Ы . Эти сигналы черезусилители 7 и 8 и коммутатор 3 поступают на входы соответствующих блоков 10 и 11. Выходные высокочастотные сигналы блоков 10 и 11 модулируются по частоте пропорционально выходным сигналам усилителей 8 и 9 посинусоидальному закону и поступаютчерез коммутатор 12 на счетные входы соответствующих счетчиков 13 и4, в которых накапливается значениеинтеграла соответствующего выходногосигнала СКВТ 2,Импульсы на выходе формирователя19 формируются в каждый из моментовпрохождения входного напряженияСКВТ 2 через нулевое значение.В соответствии с табл. 1 рассмотрим работу преобразователя в первомрежиме, характеризующемся максимальным быстродействием. В исходном состоянии ( фаза несущей выходного напряжения СКВТ 2 равна нулю) счетчик20 обнулен, коммутаторы 3 и 2 пропускают входные сигналы на одноименные выходы, реверсивные счетчики 13и 14 осуществляют суммирование входных импульсов. Через 1/2 периода напряжения источника 1 формирователь3 1262 19 сформирует импульс, по переднему фронту которого состояние счетчика 20, дешифратора 21 и управляемых ими блоков изменится в соответствии с табл,1. Теперь счетчики 13 и 14 осуществляют вычитание из накопленного за первый полупериод значения кода импульсов с частотой, пропорциональной напряжению отрицательной полуволны выходных сигналов СКВТ 2. 10В момент появления третьего импульса на выходе формирователя 19 через период напряжения источника 1 в счетчиках 13 и 14 окажутся зафиксированными величины 11, и 1 про порциональные синусу и косинусу углаповорота.При этом на входе формирователя 22 появляется перепад напряжения, по которому формирователь 22 формирует импульс, осуществляющий перезапись выходного кода счетчиков 13 и 14 в регистры 15 и 16 соответственно. Через элемент 18 выходной импульс формирователя 22 осуществляет перевод преобразователя в исходное состояние,Результат деления выходных кодов регистров 15 и 16 на выходе блока 17 пропорционален, таким образом, тангенсу измеряемого угла, а выходной 30 код блока 5 пропорционален измеряемому углу. Если значение угла превыситО0 45 (момент перехода через 45 фиксируется дешифратором 6 ), коммутатор 3 переключается так, что в регистр 15 З 5 заносится значение косинуса измеряемого угла, а в регистр 16 - значение синуса. В блоке 5 по управляющему сигналу дешифратора 6 реализуется при этом функция арккотангенс, так что 4 О выходной код блока б вновь пропорционален измеряемому углу.Устройство может работать также во втором режиме повьппенной точности в соответствии с.табл.2. В этом 45 случае осуществляется периодическое переключение коммутаторов 3 и 12 так, что в течение одного периода напряжения источника 1 первый выходной сигнал СКВТ 2 проходит через усилитель 8 и блок 10, а в течение следующего периода - через усилитель 9 и блок 11, Выходной код счетчиков 13 и 14 переписывается при этом в регистры 15 и 16 после двух перио- . 55 дов выходного напряжения источника 1, при этом компенсируются погреш.ности усилителей 8 и 9 и блоков 10 730 4и 11 преобразования напряжения в частоту,Существенным преимуществом предлагаемого преобразователя является исключение составляющей погрешности,обусловленной появлением в выходномсигнале СКВТ 2 четных гармоник ислучайных наводок, Это объясняетсятем, что выходной сигнал СКВТ 2 интегрируется в течение одного илинескольких периодов, интеграл же отзнакопеременной периодической функции в течение целого числа периодов равен нулю.Смещение моментов коммутации выходных сигналов СКВТ 2 в коммутаторе 3 по отношению к нулевым значениям несущей выходных сигналов СКВТ 2приводит к погрешности второго порядка малости.Формула из обретений1. Преобразователь угла поворотавала в код, содержащий источник переменного напряжения, подключенныйк входу синусно-косинусного вращающего трансформатора, выходы которого подключены к информационным входам коммутатора, выходыкоммутатораподключены к входам аналого-цифрового преобразователя, выходы которогоподключены к информационным входамблока функционального преобразователя кода в код, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности преобразователя, в него введены блок управления и дешифратор,первь 1 й вход блока управления соединен с выходом источника переменногонапряжения, а второй вход - с первымвыходом дешифратора, первый выходблока управления подключен к управляющему входу коммутатора, второй,третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственнок первому, второму и третьему управляющим входам аналого-циФрового преобразователя, второй выход дешифратора подключен к управляющему входублока функционального преобразованиякода в код, выходы которого подключены к входам дешифратора,2. Преобразователь по и.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что аналого-цифровой преобразователь содержит первый и второй усилители, первый и второй блоки преобразования на. 0000 0 0 0 1000 0 0100 О 0000 пряжения в частоту, коммутатор, первый и второй реверсивные счетчики,первый и второй регистры, блок деления и элемент задержки, входы первого и второго усилителей являютсяинформационными входами аналого-цифрового преобразователя, выходы первого и второго усилителей через пер,вый и второй блоки преобразованиянапряжения в частоту соответственно 10подключены к информационным входам,коммутатора, первый и второй выходыкоторого подключены к счетным входампервого и второго реверсивных счетчиков соответственно, выходы разрядов первого и второго реверсивныхсчетчиков подключены к информационным входам первого.и второго регистров соответственно, выходы которыхподключены к входам блока деления, 20выход блока деления является выходом аналого-цифрового преобразователя, управляющие входы первого и второго реверсивных счетчиков объедине-.ны, синхронизирующие входы первого и 25второго регистров соединены с входом,элемента задержки, выход которогоподключен к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков,управляющий вход крммутатора, управ- Зо ЗО Ьляющий вход первого реверсивного счетчика и синхронизирующий вход первого регистра являются соответственно первым, вторым и третьим управляющими входами аналого-цифрового преобразователя.3. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит первый формирователь импульсов, счетчик, дешифратор, второй формирователь импульсов и шину управления, вход первого формирователя импульсов является первым входом блока управления, выход первого формирователя импульсов подключен к информационному входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к группе входов дешифратора, первый выход дешифратора подключен к входу второго формирователя импульсов, выход которого подключен к установочному входу счетчика, второй, третий, четвертый выходы дешифратора и выход второго Формирователя импульсов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока управления, один вход дешифратора является вторым входом блока управления, а другой вход дешифратора соединен с шиной управления.Т а б л и ц а 11262730 Составитель А. Смирнов Техред А,Кравчук Редактор А. Шандор Корректор Е. Рошко Тираж 816ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 5446/58 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4