Преобразователь угла поворота вала в код

(51) 4 Н 03 М 1/48, 1/38 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский институтавиационного приборостроения(56) Зверев А,Е. и др. Преобразова-,тели угловых перемещений в цифровой код, - Л,: Энергия, 1974,с.146, рис.72.Авторское свидетельство СССР9 942091, кл, 6 08 С 9/00, 1980,Датчик положения кодовый ПКФ 121 Н. Листок-каталог "Информэлектро",ЛК.08.60.07-77.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для передачиинформации об угле поворота объектав вычислительном устройстве, С цельюповышения быстродействия преобразователя, содержащего синусно-косинусный датчик 1 угла, блок 2 питания,коммутатор 4,устройства 8,9 выборки и хранения, блок 17 сравнения,регистр 21 последовательных приближений, линейный ЦАП 22, генератор 1 Оимпульсов, в него введены два коммутатора 3,5, делитель 11 частоты,формирователь 12 управляющих импульсов, триггер 19, элемент И, инвертор18, ключи 6,7, блок 13 выбора октантов,кодовые преобразователи 14, 15,16, а датчик выполнен с дополнитель"ной обмоткой 24, соосной с обмоткой23 возбуждения датчика, С помощьюэлементов 6,7 и блоков 13,14 определяется номер октанта. По кодам блоков 15, 16 осуществляется коммутацияобмоток СКВТ 1 таким образом, чтобыформирование кода младших разрядовс помощью элементов 7,8, 17, 28методом подразрядного уравношиванияпроизводилось на линейном участкевыходных сигналов СКВТ 1. При этомточность преобразователя не ухудшается, а быстродействие увеличивается, поскольку формирование кодаосуществляется за один период несущей частоты, 2 ил, 2 табл.1347186 ния 1 и Б , изменяющиеся в функцииуглапо закону синуса или косинуса,и напряжение 1 В обмотки 24, сооснойс обмоткой 23 возбуждения, независящее от угла о., Несущая указанных напряжений синусоидальной формы во времени и с частотой Гс представлена зависимостью 25 (фиг.2). На втором вы О ходе формирователя 12 со сдвигомотносительно Б, = О формируетсясигнал 26 "Обнуление", передним фронтом которого все триггеры в кодовомпреобразователе 14 устанавливаютсяв "О", Сигнал 27 "Строб 1" с выхо,да Формирователя 12, следующий сосдвигом во времени с, относительно,О) = О, открывает на время Бсоответствующее ширине импульса 27,ключи 6 и 7. При этом выходные сигналы синусной 11 и косинусной обмоток ц СКВТ 1 попадают на входыблока 13 выбора октантов, на четырех выходах которого в соответствии 25с табл,1 формируется код ДжонсонаХ, определяемый номером октанта,, т.е. угловым положением с .Код Х, с выхода блока 13 выбораоктантов преобразуется кодовым пре- ЗОобразователем 14 в нормальный трех-.разрядный двоичный код , которыйформирует три старших разряда выходного кода предлагаемого преобразователя и, кроме того, преобразуетЗ 5 ся кодовыми преобразователями 15 и16 соответственно в управляющие кодыХ и Х (табл,1). Код Х управляетпервым 3 и вторым 4 коммутаторамиобмоток СКВТ 1, код Х - третьим 5коммутатором обмоток СКВТ 1, Приэтом в зависимости от углового положения А и, следовательно, выбранного номера октанта и значений кодаХ и Хз к выходам коммутаторов 3 45 5 обмоток подключаются те или иныевыводы обмоток СКВТ 1 У причем такимобразом, что в каждом октанте реализуется линейный режим работы вращающегося трансформатора. Подкгпочение выводов СКВТ к выводу е обмотки 24, соосной с обмоткой возбуждения, на выход рабочего сигнала илик шине Земля" осуществляется в соответствии с табл.2.55 Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом,При включении питания преобразователя запускается высокочастотный генератор 10 импульсов, частота сигнала которого делится до несущей Е с помощью делителя частоты, Сигнал несущей частоты Йс с первого выхода формирователя 1 2 управляющих импульсов после преобразования в синусоидальную форму и усиленияв блоке 2 питания поступает на обмотку 23 возбуждения СКВТ 1. На выходных обмотках последнего формируются напряжеИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть испопьзовано для передачи информации об угле поворота объекта в вычислительное устройство.Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.На Фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь содержит синусио-косииусиьаВ датчикуглаСКВТ), блок 2 питания, коммутаторы 3 - 5, ключи 6 и 7, устройства 8 и 9 выборки и хранения, генератор 1 О импульсов, делитель 11 частоты, формирователь 12 управляющих импульсов, блок 13 выбора октантов, кодовые преобразователи 14 - 16, блок 1 У сравнения, инвертор 18, триггер 19, элемент И 20, регистр 21 последовательных приближений, линейный цифроаналоговый преобразователь 22, обмотку 23 возбуждения синусно-косинусного датчика, дополнительную обмотку 24 синусно-косинусного датчика. Кроме того, на диаграммах ( Фиг,2) показаны сигнал 25 несущей частоты СКВТ, сигнал 26 для обнуления кодового преобразователя 14 с выхода Формирователя 12, сигнал 27 управления ключами 6 и 7 "Строб 1" с выхода Формирователя 12, сигнал 28 "Строб 2" с выхода формирователя 12, сигнал 29 на 1-м выходе кодового преобразователя 14. сигнал 30 на (ь+1)-м выходе кодового преобразователя 14, сигнал 31 на выходе инвертора 18, сигнал 32 на выходе триггера 19, серия 33 тактовых импульсов на входе регистра 21, сигнал 34 на выходе регистра 2. При преобразовании выходных сигналов датчика 1 угла в код в устройстве используется отношение сигналов 11 Р выхода СКВТ 1 и 1 СУ, с выхода3 13 дополнительной обмотки 24 СКВТ 1 , т,е. кодируемая функция записываетсяЪ + К, Е з 1 пРо о ц1 Пою Е(1+К сов )К,здп1 + К, созгде Р - амплитуда опорного напряжения;К - коэффициент трансформациидатчика. Знак Г;, определяется в соответствии с табл,2, Данная функция являо ется линейной в диапазоне -60 с +о+ 60 , ее максимальная погрешность от нелинейности при Кр = 0,536 составляет 0,067, Таким образом, в течение времени , определяемого шириной импульсов, следующих с выхода формирователя 12, определяется номер рабочего октанта и код У, трех старших разрядов преобразователя, определяющий соответствующую схему включения (в соответствии. с табл.2) обмоток СКВТ 1, По окончании импульса "Строб 1" 27 (фиг,2) на выходе формирователя 12 формируется импульс "Строб 2"имеющий временную задержку ("+ с ) и длительность 7 который постпает на управляюшие входы первого 8и второго 9 устройств выборки и хранения, а также на вход инвертора 18 и первый вход триггера 19. На выходах устройств 8 и 9 выборки и хранения после стробирования сигналов Бр и Пои появляются сигналы постоянного тока, отношение которых преобразуется в код У за время 7 по принципу поразрядного уравновешивания. Число разрядов кода определяется разряд в . ностью линейного ЦАП 22, на первый вход которого поступает опорное напряжение Бои, Рабочее напряжение, равЭное Пр, приходит на один из входов блока 17 сравнения,.на другой вход которого подается выходной сигнал линейного ЦАП 22. Задним фронтом импульса 26 "Строб 2" триггер 19 перебрасывается в "1", тем самым раз" решается прохождение импульсов высокой частоты через элемент И 20 на тактовый вход регистра 21, Сигнал "Строб 2", кроме того, проходя через инвертор 18, поступает на второй вход регистра 21 и задним фронтом определяет момент начала преоб 47186 15 20 25 30 35 40 45 50 55 разования напряжения в код, За времяопределяемое числом тактов преобразования, на входах блока 17 сравнения производится уравновешивание рабочего сигнала 1.1, и сигнала эталонных уровней О поступающего с выхода линейного ЦАП, По окончании интер - вала с на кодовых выходах регистра 21 формируется код У , на втором выходе регистра 21 появляется перепад их "1"/"0", триггер 19 переходит в состояние 0, запрещая подачу импульсов на тактовый вход регистра 21. Указанный перепад служит сигналом о готовности регистра 21 и преобразователя в целом к считыванию информации с его выхода в виде параллельного двоичного кода У + У , пропорционального углу поворота о. С приходом следующего импульса обнуления 26 с второго выхода формирователя 1 2 весь процесс повторяется, при этом пропорционально изменению угла 1 изменяется и код У, + У Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам первого коммутатора, выход которого подключен к информационному входу первого устройства выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого подключен к информационному входу регистра последовательных приближений, группа выходов которого является выходами младших разрядов преобразователя и подключены к информационным входам линейного цифроаналогового преобразователя, выход которого соедиене с вторым входом блока сравнения, второе устройство выборки и хранения, выход которого соединен с опорным входом линейного цифроаналогового преобразователя, генератор импульсов, блок питания, выход которого подключен к одному выводу обмотки возбуждения синусно-косинусного датчика угла другой вывод которой подключен к общей шине, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй и третий коммутаторы,два ключа, блок выбора октанта, три. 010 011 Ч 01 11 100 Ч 1110 101 Ч110 1100 1000 кодовых преобразователя, делительчастоты, Формирователь управляющихимпульсов, элемент И триггер, инвертор, а синусно-косинусный датчикугла выполнен с дополнительной обмоткой, соосной обмотке возбуждения, выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к информационным входам второго и третьего комму 10таторов, выход которого подключен кодному выводу дополнительной обмоткисинусно-косинусного датчика угла,другой вывод которой подключен к инФормационному входу второго устройства выборки и хранения,первыйи второй выходы синусно"косинусного дат"чика угла подключены к информационным входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых 20подключены к входам блока выбораоктанта, выходы которого подключенык входам первого кодового преобразователя, выходы которого являютсявыходами старших разрядов преобразо" 25вателя и подключены к входам второ"го кодового преобразователя, выходыкоторого подключены к входам треть 66его кодового преобразователя, выход которого подключен к управляющему входу второго коммутатора, выход которого соединен с общей шиной, выход второго кодового преобразователя подключен к управляющим входам первого и третьего коммутаторов, выход генератора импульсов подключен к одному входу элемента И и через дели" тель частоты к входу формирователя управляющих импульсов, первый выход которого подключен к входу блока питания, второй - к входу обнуления первого кодового преобразователя, третий - к управляющим входам ключей, четвертый - к управляющим входам устройств выборки и хранения, к входу инвертора и одному входу триггера, выход инвертора подключен к управляющему входу регистра последовательных приближений, другой вход триггера соединен с выходом регистра последовательных приближений, а выход подключен к другому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу регистра. последовательных приближений.34786 Номер октанта Код Знак Г 7 1с,д 0001 0110 Ь,с 0010 1100 Ь,с 1100 0010 д - с а,Ь 0100 1001 а,Ь 1001 0100 д,а Чс,д Ч 1 1000 0011 1000 0011 0001 0110 Таблица 2 Номера выводов, подключаемьгх к выводу е О Шине ЗемляСоставитель М.Сидоролла Техред А. Кравчук тор И рректор Н.Король сно мите откр ннбе енно-полиграфическое. предприятие, г.Ужгород, ул, Проектна оизв каз 5128/52 Тираж 899 ЛНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра