Преобразователь угла поворота вала в код

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(7) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза Устинова Д. ф.(56) Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л.: Энергия, 1974, с. 141-146, рис. 67.Авторское свидетельство СССР У 1293842, кл. Н 03 М 1/48, 1985,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. С целью повышения точности преобразователя, содержащего два генератора 1, 2,синусио-косинусный датчик 3 угла,цифроаналоговые перемножители 4, 5,преобразователи 6, 7 кодов, сумматор 8, ключ 9, интегратор 10, устройство 12 выборки-хранения, блок 11 управления, выпрямитель 14, блок 15 определения знака, преобразователь 16, счетчик 17, первый двоичный сумматор 13, в него введены элемент И 18 и второй двоичный сумматор 19. В отличие от устройства-прототипа второй двоичный сумматор 19 совместно с элементом И 18 на одном из двух этапов преобразования добавляет к и-му разряду входного кода преобразователей кодов значение (и + 1)-го разряда реверсивного счетчика, При этом угол поворота вала преобразуется в (а + + 1)-разрядный код на выходе счетчика 17 при п-разрядном входном коде преобразователей кодов, что позволяет щ повысить точность преобразования эасчет снижения в два раза погрешности ( дискретизации без увеличения разряд 1 ности преобразователей кодов и цифроаналоговых перемножителей. Э ил.айИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к преобразователям угла поворотавала в код. 5Целью изобретения является повышение точности преобразователя путемснижения погрешности дискретизациибез увеличения длительности цифроаналоговых перемножителей и преобразова Отелей кодов.На фиг. 1 приведена структурнаясхема преобразователя; на фиг. 2 -структурная схема блока управления:на фиг, 3 - диаграммы работы предобраэователя,Преобразователь угла поворота ва-.ла в код содержит первый и второйгенераторы 1, 2, синусно-косинусныйдатчик 3 угла, первый 4 и второй 5 20цифроаналоговые перемножители, преобразователи 6, 7 кодов, сумматор 8,ключ 9, интегратор О, блок 11 управления, устройство 12 выборки-хр-.:ненияпервый двоичный сумматор 13, выпрями тель 14, блок 15 определения знака,преобразователь 16 напряжение - частота, реверсивный счетчик 17, элемент И 18, второй двоичный сумкатор 19 30Блок 11 управления (фиг. 2) содерзмт первый и второй ключи 20, 21,кнуль-компаратор 22, первый и второйзпементы И 23, 24, первый, второи итретий одновибраторы 25-27, П-триггер 28, первый и второй Т-триггеры29, 30.На диаграммах фиг. 3 позициямиобозначено: 31, 32 - выходные сигнаал первого и второго генераторов 1, 402; 33 - напряжение на прямом выходевторого Т-триггера 30; 34 - выходнойсигнал нуль-компаратора 22; 35 - вьгходное напряжение Р-триггера 28; 36 -выходной сигнал первого элемента И 23;4537 - выходное напряжение первого Ттриггера 29; 38-40 - выходные сигналысоответственно первого, второго и,третьего одиовибраторов 25-27.Преобразователь работает следующим 50образом.На входы синусно-косииусного датчика угла 3 (СКДУ) от первого и второго генераторов 1, 2 подаются напряжения одинаковой амплитуды, отличающиеся по частоте в два раза (фиг, 3поз3132) Ц = 13 , и Ы=2 (сд с + у ),где . - произвольный фазовый сдвиг,Сигналы на выхоцах СКДУ 3 можно предстяавить в видеП со 8 О( 01 э 1 псП, = П з 1 п с - П сов с,где ф - угол поворота ротора СКДУ 3,Пере. очередник циклом преобразования все триггеры блока 11 управления находятся в нулевом состоянии, и на второй вход второго разряда первого двоичного сумматора 13, а также на первый вход элемента П 18 поступает сигнал "0" с выхода второго Т-триггера 30 (фиг. 21. Выходные коды первого н второго двоичных сумматоров 13, 19 при этом равны их входным кодам, и на входы преобразователей 6 и 7 кодов, осуществляющих преобразование кода угла соответственно в коды синуса н косинуса угла, подается и- разрядный код Н, равный выходному кодупреобразователя угла беэ млада-о (и+1)"го разряда, а напряже ние нд выходе сукатора 3 описывается выражением1. = 0 соя Х + 11з 1 п Х.После подстановки соотношений дляП нпреобразования получимц = П аы (2 ш+) з 1.п (о(- 1) + П, з 1 п ьг. соз (- 1)(1)В начале цикла преобразования единичным потенциалом с инверсного выхода второго Т-триггера 30 открывается первый ключ 20 блока 11 управления и сигнал 11, второго генератора 2 поступает на вход нуль-компаратора 22.При положительной полуволне сигнала 11 (фиг. 3, поэ. 32) на выходе нуль-компаратора 22 будет устанавливаться единичный потенциал (фиг. 3, поэ, 34). При первом переключении нуль-кокпаратора 22 иэ нулевого состояния в единичное 0-триггер 28 установится в единичное состояние и на выходе первого элемента И 23 устаяовится единичный потенциал (Фиг, 3, п.э, 35, 36) при= ,. ;: в .им потвн142126 сумматора 8 в этом случае описыяаетсл формулой 20(4) циалом отпирается ключ 9, и на вод интегратора 10 в течение двух положительных полупериодов сигнала Гвторого генератора 2 будет поступать5 выходное напряжение Н сумматора Я.71Такое управление ключом 9 обеспечивает полное подавление гармонической составляющей частоты ы, в .м первого генератора 1, так как на данном этапе преобразования интегрирование выходного сигнала сумматора 8 происходит в течение двух равных промежутков времени, сдвинутых один относително другого на величину и/и по этому к моменту времени С = С выходное напряжение интегратора 10 будет пропорционально амплитуде сигнала частоты ы = 2 о) второго генератора 2 см. (1); У /С=С = К здп (о( - 11). (2) В момент времени С = Спо отрицательному перепаду сигнала на выходе 25 первого элемента И 28 первый Т-триггер 29 устанавливается в единичное состояние (фиг, 3, поэ. 37), а в момент времени С = С по второму отрицательному перепаду на Т-входе первый 30 Т-триггер 29 устанавливается в нулевое состояние и по отрицательному перепаду сигнала на его выходе второй Т-триггер 30 устанавливается в единичное состояние (фиг. 3, поз. 33).При этом первый ключ 20 блока 11 управления закрывается, а второй ключ 21 блока 11 управления открывается и на вход нуль-компаратора 22 поступает сигнал Б, первого генератора 1. По 4 п отрицательному перепаду выходного сигнала первого Т-триггера 29 (фиг. 3, поэ. 37 при С = С ) также запускается первый одновибратор 25, выходной сигнал которого (фиг. 3, поз, 38) устанавливает в нулевое состояние Э-триггер 28 (фиг. 3, поз. 35 при С = С) и удерживает его в этом состоянии,Единичный потенциал с выхода второго Т-триггера 30 поступает на второй вход второго разряда двухразрядного двоичного сумматора 3 и на первый вход элемента И 18 (фиг. 1), При этом код, поступающий на входы преобразователей Ь и 7 кодов, увеличивается на /2 + аипо сравнению с кодом, поступившим на первом этапе преобразования. Напряжение на выходе 1.1 сов (11+ - +а 1 ) + 2+ Ь, ап (1+ - + а, Ч) которая после преобразования принимает вид 13 = Б, з 1 п ь)С зпс -(И + аЧ)3 - 11, в 1 п (2 ы С += 360 2 "величина дискретып-го разряда выходного кода.При переходе напряжения Б первого генератора 1 через нулевое значение из области отрицательных в область положительных значений (фиг. 3, поз31 при С = С,) иа выходе нулькомпаратора 22 устанавливается единичньп потенциал. При этом единичный потенциал устанавливается также на выходе 0-триггера 28 и на выходе пер. вого элемента И 23, открывается ключ 9 и на вход интегратора 10 поступает выходное напряжение 13 в сумматора 8. По окончании положительного полупериода сигнала У, первого генератора 1 (фиг. 3, поз. 31 при С = С) на выходе нуль-компаратора 22 и, следовательно, на выходе первого элемента И 23 устанавливаются нулевые потенциалы. Ключ 9 запирается, отключая интегратор 10 от выхода сумматора 8. На рассматриваемом этапе интегрирования выходного сигнала сумматора 8 полностью подавляется гармоническая соста. вляющая частота 1 от= 2 о второго генератора 2, так как время интегрирования (интервал йС = С- Сна фиг. 3) здесь равно периоду изменения этого сигнала. В соответствии с выражениями (2) и (3) выходное напряжение интегратора 10 к моменту времени С щ С= К здп (Ы- Ю) + Кв 1 пгЫ 5 -Р + а +1 Ч)1 Составляющие погрешности, содержащиеся в выходном сигнале сумматора 8 и обусловленные неравенством коэ 4 ггенераторов подключены к соответствующим входам блока управления, первый, второй и третий выходы которогоподключены к управляющим входам ключа, интегратора, устройства выборкихранения соответственно, выходы двухстарших разрядов реверсивного счетчика подключены к первым входам соответственно первой и второй групп 10входов первого двоичного сумматора,второй вход второй группы входов первого двоичного сумматора подключенк четвертому выходу блока управления,второй вход первой группы входов первого двоичного сумматора соединен собщей шиной, преобразователи кодов,выходы которых подключены к цифровымвходам соответствующих цифроаналого .вых перемножителей, выходы реверсивного счетчика являются выходаьи преобразователя, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышенияточности преобразователя, в него введены элемент И и второй двоичный сумматор, четвертый выход элока управления и выход младшего разряда реверсивного счетчика подкачены к входамэлемента И, выход которого подключенк первому входу первой группы входоввторого двоичного сумматора, второйвход которой подключен к выходу предпоследнего младшего разряда реверсивного счетчика, выходы первого двоичного сумматора подключены к первымвходам второй и треть"й групп входоввторого двоичного сумматора, остальные выходы реверсивного счетчика подключены к первым входам остальныхгрупп входов второго двоичного сумматора, вторые входы групп входов второго двоичного сумматора, кроме первой, соединены с общей шиной, выходывторого двоичного сумматора подключены к входам первого и второго преобразователей кодов,1424124 а Составител Техред Л.О Сидороваык Корректор С. Шекм Редакт Ванд 97/57 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Проект Зараз 928 ВНИИПИ Государствеиног по делам изобретени 3035, Москва, Ж, РаувПодписноекомитета СССРи открытийкая иаб., д.