Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) (11) 4 Н ОЗМ 1/28 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТ ВТОРСКОМ ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Авторское. свидетельство СССРУ 1116446, кл . 0 08 С 9/04, 1983.Домрачев В, Г. и дрПреобразователь сигналов вращающегося трансформатора в код угла последовательногоприближения - Измерительная техника,1984, 11 8, с. 18-20, рис. 1,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано для связианалоговых источников информации сцифровым вычислительным устройством,С целью повьшения точности, быстродействия и расширения функциональных.возможностей в преобразователь углаповорота вала в код, содержащий формирователь 1 переменного напряжения,синусно-косинусный вращающийся трансформатор 2 (СКВТ), блок 3 одновибратора, регистр 4 последовательногоприближения (РПП), первый 10 и второй 11 блоки памяти, первый 13 и второй 14 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый компаратор 15,введены первый 6 и второй 7 выпрямители, формирователь 5 кода октантов,коммутатор 12, второй компаратор 16,блок 9 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,первый 17, второй 18 и третий 19 регистры. Прямоугольные сигналы с выхода формирователя 1 переменного напряжения поступают в первичную обмотку СКВТ. Выходные напряжения СКВТприводятся в первый квадрант двумядвухполупериодными выпрямителями 6,7, выходные напряжения которых перемножаются на двух ЦАП 13, 14 с кодами модулей синуса и косинуса, получаемых путем распространения октантных функций, записанных в двух блоках памяти 10, 11 на угол, приведенный в первый квадрант. Разность между выходными напряжениями двух ЦАПсводится к нулю в РПП 4, который за -пускается на каждом полупериоде напряжения питания СКВТ. Выходной кодРПП при помощи блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, управляемого младшим разрядом кода октантов, преобразуетсяв код угла СКВТ в пределах первогооктанта. Знаки синуса и косинуса выявляются на компараторах, а код октантов формируется по знакам и соотношению модулей синуса и косинуса.3 з.п. ф-лы, 3 ил.1280698 2 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровымвычислительным устройством.Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и расширениефункциональных возможностей преобразователя угла поворота вала в код.На фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого преобразователя;на Фиг. 2 - структурная схема формирователя кода октантов; на фиг. 3 -временная диаграмма работы преобразователя.Преобразователь угла поворота. валав код содержит формирователь 1 переменного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)2, блок 3 одновибраторов, состоящийиз двух последовательно соединенныходновибраторов, регистр 4 последовательного приближения, формирователь5 кода октантов, первый 6 и второй 7выпрямители, блок 8 инверторов, блок9 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый10 и второй 11 блоки памяти, коммутатор 12, первый 13 и второй 14 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП),.первый 15 и второй 16 компараторы,первый 17, второй 18 и третий 19 регистры.Формирователь 1 переменного напряжения содержит последовательно соединенные генератор 20 импульсов, де.литель 21 частоты и усилитель 22мощности.Коммутатор 12 содержит инвертор23, первый 24 и второй 25 блоки элементов И-ИЛИ,Формирователь 5 кода октантов содержит первый 26 и второй 27 компараторы, первый 28, второй 29, третий30 и четвертый 31 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.Усилитель 22 мощности может бытьвыполнен на двух переключателях помостовой схеме, в диагональ которойвключена первичная обмотка СКВТ 2.Управление переключателями производится выходными сигналми делителя 2частоты. питания СКВТ 2, которые усиливаютсяпо мощности в усилителе 22 (фиг. Зб).На выходе СКВТ 2 Формируются прямоугольные импульсы (Фиг, Зв), промодулированные по амплитуде в Функциисинуса и косинуса углаповоротавала СКВТ 2, Выпрямители б и 7 осуществляют двухполупериодное выпрямление выходных сигналов СКВТ 2(фиг. Зг и Зд), Одновременно компараторы 26 и 27 формирователя 5 вырабатывают единичные сигналы, соответствующие положительным полупериодамвыходных напряжений СКВТ 2,На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 28, 30 и 31 формируются логическиесигналы, соответствующие значениям первого, второго и третьего разрядов кода угла В (код октанта), причем значение первого (старшего) разряда совпадает со знаком функцииз.п 9, а на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 формируется логическийсигнал, соответствующий знаку Функции созе, т,е,02 В =026 Оа 1 112 в =112 П 24М 29 2934 4 ЗОЗначения логических сигналов вдиапазоне 0 - 2 при единичном и нулевом выходных сигналах делителя 21приведены в таблице,5 МО 5 20 25 Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Генератор 20 вырабатывает тактовые импульсы (фиг. За). В делителе 21 формируются прямоугольные импульсы скважностью 2 с частотой напряжения Выходные напряжения выпрямителейб и 7 сравниваются на компараторе 16,в результате чего на его выходе формируется логический сигнал, принимающий следующее значение:016 =0 если 116 117, 1-1 6 =1если16 ф6 7щ Первый одновибратор блока 3 запускается по фронту сигнала на каждомполупериоде выходного напряжения делителя 21 частоты. На выходе блока 3одновибраторов через время 1, рав-ное времени нарастания выходных напряжений СКВТ 2 до установившегосязначения, формируется импульс отрицательной полярности (фиг, Зе).В регистре 4 обеспечивается режим р поразрядных уравновешиваний. Цифро вые выходы регистра 4 подключены квходам блока 11 памяти непосредственно и через блок 8 инверторов - квходу блока 10 памяти. В блоках 10и 11 записаны табличные значенияфункции зп от О до 2/2 и от 12/2до 1 при изменении входного кода отнулевого до максимального значенияПри этом на выходах блоков 10 и 11формируются коды=созеБ =ядпИ11в пределах первого октанта5В первом, четвертом, пятом и восьмом октантах на выход блока 25 проходит код с выхода блока 1 памяти,а на выход блока 24 - код с выходаблока 1 О и наоборот, во втором, третьем, шестом и седьмом октантах навыход блока 25 проходит код с выходаблока 1 О, а на выход блока 24 - кодс выхода блока 11, т.е.:Б =ядпИ, И =созе в пеРвом,15четвертом, пятом и восьмом октантах;Ы =сояБ, И =ядпМ во втором,третьем, шестом и седьмом октантах.На выходах ЦАП 14 и 13 формируются аналоговые сигналы, равные произведению сигналов на их цифровых ианалоговых входах,На выходе компаратора 15 формируется сигнал, пропорциональный разности выходных напряжений ЦАП 13 и 14. 5Полученное рассогласование сводится к нулю по методу поразрядных уравновешиваний в регистре 4, который запускается на каждом полупериоде сигнала делителя 21, Поразрядные уравновешивания осуществляются на интервале л 1, когда выходные сигналыСКВТ 2 остаются неизменными во времени, Каждый цикл преобразования состоит из ш тактов (фиг. Зж и Зз). По 35окончании последнего такта на циклическом выходе регистра 4 формируетсянулевой логический уровень (фиг. Зи).При этом код И на выходе регистра 4связан с модулем синуса и косинуса 0ядп =1 ядп 01, соя =1 соя 01 соотношениемЫ=в первом, четвертом, пятоми восьмом октантах;М=/2- во втором, третьем, шестом и седьмом октантах.Выражение для 6 можно записать вследующем виде:6=7/4 (и)+И в нечетных октантах;6=К/4 (и)+И в четных октантах; 50где Б - инверсное значение выходногокода регистра 4 определяемое выражением И=У/4-Б. Код с выхода регистра 4 поступает на вход блока 9, другой вход которого управляет третьим разрядом кода угла. При этом на выход блока 9 в нечетных октантах проходит прямой код И, а четных октантах - инверсный код 11, Код угла с выхода блока 9 совместно с кодом октантов представляют код угла 6 в диапазоне О - 2 ю. На выходах блоков 25 и 24 формируются коды модулей синуса и косинуса угла ИБ -ядп - 1 ядп 81, И-соя - 1 соя 01,Коды модулей и знакй функций ядпб и сояВ, а также код угла 6 записываются в регистры 19, 18 и 17 по отрицательному фронту импульса с циклического выхода регистраРасширение функциональных возможностей преобразователя за счет полуЧения кодов синуса и косинуса угла вполне обосновано при использовании подобных устройств, например, для формирования развертывающих напряжений электронно-лучевой трубки, которые формируются путем перемножения кодов синуса и косинуса с пилообразным напряжением, прикладываемым к аналоговым входам умножающих ЦАП.Поскольку преобразователь включается на каждом полупериоде изменения напряжения питания СКВТ 2, быстродействие его при одинаковой частоте напряжения питания повышается в два раза. За счет параллельного формирования трех старших разрядов кода угла достигается сокращение длительности цикла преобразования.Статическая погрешность преобразователя обусловлена в основном погрешностью ЦАП 13 и 14 и выпрямителей би 7.Поскольку в преобразователе исключены блоки выборки - хранения, то и исключены их инструментальные погрешности, которые больше погрешностей выпрямителей.Формула изобретения1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий формирователь переменного напряжения, первый и второй выходы которого подключены к входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, блок одновибраторов, регистр последовательного приближения, группа выходов которого через блок инверторов подключена к входам первого блока памяти, второй блок па мяти, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, выходы которых подключены к входам первого компара 1280 Ь 98.тора, выход первого компаратора подключен к информационному входу регистра последовательного приближения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, быстродействия и расширения функциональныхвозможностей преобразователя, в него введены первый и второй выпрямители, формирователь кода октантов,коммутатор, второй компаратор, блокэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый,второй и третий регистры, первый ивторой выходы синусно-кисинусноговращающегося трансформатора подключены к входам первого и второго выпрямителей соответственно и к первому и второму входам формирователякода октантов, третий вход которогосоединен с третьим выходом формирователя переменного напряжения, четвертый вход - с выходом второго компаратора, а первый, второй и третийвыходы подключены к входам старшихразрядов первого регистра, выходыпервого и второго выпрямителей подключены к аналоговым входам первогои второго цифроаналоговых преобразователей соответственно и к входамвторого компаратора, выход которогоподключен к управляющему входу коммутатора, первая и вторая группы информационных входов коммутатора соединены соответственно с выходами первого и второго блоков памяти, перваягруппа входов коммутатора подключена к цифровым входам первого цифроаналогового преобразователя и к группе входов второго регистра, втораягруппа выходов коммутатора подключена к цифровым входам второго цифроаналогового преобразователя и к группе входов третьего регистра, группавыходов регистра последовательногоприближения подключена к входам вто-рого блока памяти и к информационнымвходам блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, выходы которого подключены квходам младших разрядов первого регистра, первый, третий и четвертыйвыходы формирователя кода октантовподключены соответственно к знаковому разряду третьего регистра, к управляющему входу блока элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к знаковому разряду второго регистра, третий выходформирователя переменного напряженияподключен к входу блока одновибраторов, выход которого и четвертый выход формирователя переменного напряжения подключены соответственно кустановочному и тактовому входам регистра последовательного приближения,выход которого подключен к синхронизирующим входам первого, второго итретьего регистров.2, Преобразователь по п. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь переменного напряжения со держит последовательно соединенныегенератор импульсов, делитель частоты и усилитель мощности, выходы которого являются первым и вторым выходами формирователя, переменногонапряжения, третьим и четвертым выходами которого являются соответственно выходы делителя частоты и генератора импульсов.3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коммутатор содержит инвертор, первый ивторой блоки элементов И-ИЛИ, каждыйиз которых содержит первый и второйуправляющие входы и первую и вторуюгруппы информационных входов, входинвертора является управляющим входом коммутатора и подключен к первым управляющим входам первого ивторого блока элементов И-ИЛИ, а выЗо ход инвертора подключен к вторым управляющим входам первого и второгоблока элементов И-ИЛИ, первая группаинформационных входов второго блокаэлементов И-ИЛИ соединена с второй 35 группой информационных входов первого блока элемента И-ИЛИ и являетсяпервой группой информационных входов.коммутатора, первая группа информационных входов первого блока элемен тов И-ИЛИ соединена с второй группойинформационных входов второго блокаэлементов И-ИЛИ и является второйгруппой информационных входов коммутатора, а выходы первого и второго 45 блоков элементов И-ИЛИ являются соответственно, первой и второй группой выходов коммутатора.4, Преобразователь по п. 1, о т - 5 О л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь кода октантов содержит первый и второй компараторы, первый,второй, третий и четвертый элементыИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы перво го и второго компараторов являютсясоответственно, первым и вторым входами формирователя кода октантов,вторые входы первого и второго компараторов подключены к общей шине,1280698 а выходы первого и второго компараторов подключены к одним входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, другие входы которых ооъедине"ны и являются третьим входом формирователя, а выходы подключены к входам третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, выход которого подключен к од 112 б 27 П1 гг - " .г 1 О 1 2 ОО 1. О, О О О 1 О О О О О О 1 1 1 О 1 1 1 О О О 1 1 О О 1 О О О 1 О 1 О 1 1 1 1 О О1 фО 1 О 1 1 О О 1 О 1 О О 1 1 фиг.4 К иЦ,= 1 и,=о 3 1 4 1 5 О 6 О 7 О 8 О ному входу четвертого элемента ИСК"ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которогоявляется четвертым входом формирователя, выходы первого, третьего, четвертого, второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно,первым, вторым, третьим и четвертымвыходами формирователя кода октантов.1280698 ставитель А. Смирнов хред В. Кадар едактор рректор Е. Рошко евин тираж 86Государственного комитета СССделам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 33/58 ВНИИП дписно