Преобразователь угла поворота вала в тригонометрические функции

(ЛЗ 74044 Союз Советских Социалистических РеспубликВТОР СКОМУ СВИДВТВЛЬСТВ олнительное к авт. свил-ву) Заявлено 03.03.77 21) 2458730/18 - 24 0667 исоединением зая Гасу дееетееииыЯ кеыитвтСССРделам изобрвтеииЯн еткрытий рите 53) УЙК 681.335088,8) убликовано 15,07.79. Бюллетень2 ата опубликования описания 15,07,79(72) Автор изобретения Б. Ибрагимов айджанский институт нефти и химии им, М. А. Азизбек 1) Заявитель 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ УГЛА В ТРИГОНОМЕТРИЧЕ ПОВОРОТА ВАЛА Е ФУНКЦИИя позволяет. гося транс.квцими сигьных модуюбую паруискомой мкнутой стоящего Изобретение относится к области аналоговоивычислительной техники и может бьнь использовано для получения различных тригонометрических функций угла поворота вала, механическисвязанного с ротором вращающегося трансформатора,5Известны преобразователи угла поворота ва.ла в электрические сигналы, содержащие вращающийся трансформатор, выпрямители и усили.тели 11.Такие преобразователи обычно предназначены 1 одля воспроизведения только одной функциональ.ной зависимости,Наиболее близкйм техническим решением кданному изобретению является преобразовательугла поворота вала в тригонометрические функции, содержащий врац 1 аюшийся трансформатор,ротор которого механически соединен с входным валом, и два выпрямителя, выход первогоиз которых соединен с первым входом умножиртеля, а второго - с выходом блока умноженияи со входом операционного усилителя, выход ко.торого дэдключен ко второму входу блока ум.ножения и является выходом преобразователя 2),2Недостатком такого устройства является воз.можность воспроизведения только косеканснойзависимости,Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых преобразователем функций .Это достигается тем, что предлагаемый нраобразователь содержит задающий блок функци.опальных модулей и коммутатор, три группы информационных входов которого соединены со.ответственно со статорной, синусной и косинус.ной обмотками вращающегося трансформатора,группа управляющих входов подключена к соот.ветствукпцим выходам задающего блока функциовальных модулей, а два выхода подсоединеныко входам первого и второго выпрямителей Такое построенйе преобразователпутем коммутации обмоток вращающеформатора в соответствии с управляналами задающего блока функционаллей подключать к выпрямителям лисходных напряжений для получениятригонометрической зависимости в засхеме компенсационного делителя, сиз операционного усилителя с множительнымустройством в цепи обратной связи,На фиг. 1 показана функциональная схемапреобразователя; на фиг. 2 приведены времен.ные 04 аграммы, поясняющие принцип формиро.ваиия управляющих сигналов.Преобразователь содержит вращающийсятрансформатор (ВТ) 1, ротор которого механически связан с входным взлом (на фиг 1 непоказан), а статорная 2 и роторные - сйнусиая 3 и косинусная 4: - обмотки через ком.мутатор 5, содержащий шесть пар ключей 6, - 66,,подключены к выпрямителям 7 и 8; выход вы-,прямйтеля 8 соединен со входом операционного усилителя 9, а выход выпрямителя 7 - совходом блока 10 умножения, включенного вцепь обратной связи этого усилителя, Коммутатор 5 связан по управляющим входам с задающим блоком 11 функциональных модулей,"в состав которого входят шесть идентичных модулей 12 ( синусный 12 косинусный 122,тангенсный 12 З, котангенсный 12, секансный12 и косекансный 12, логические элементыИЛИ 13; - 13 ь, и триггеры 14, - 146; каждый измодулей содержит (обозначения даны по раскры.той схеме модуля 12,) кнопку 15, инверторы16, 17, 18, конденсатор 19; на чертеже позицией 20 обозначена цепь установки схемы преобразователя в исходное состояние.Как известно, напряжения статорной 2 и розорных (синусной 3 и косинусной 4) об.моток ВТ 1 определяются следунтцим образом:О = О а 1 пит;ст тО = Ю япы 1 а 1 пд;35О 1 = 1 сО ипат соаО,где О, сдамплитудное значение и круговаячастота напряжения питания ВТ;0 - угол поворота ротора ВТ;К - коэффициент траисформации, по 40стоянный для данного типа датчика (4 с = сопв 1),В собтветствии с управляющими сигналамизадающего блока 11 функциональных модулей;выходы которого связаны с управляющими входами ключей б, - 6, входящих в состав комму. 45татора 5, лара напряжений (1) в той или инойкомбинации, определяемой признаком требуемойфункции, подключается к выпрямителям 7 и 8.После выпрямлении одно из напряжений подается на вход операционного усилителя 9, а другое - Яна вход блока 10 умножения, включенного вцепь обратной связи этого усилителя. Как из"вестйК вйючение множительного устройствав цепь обратной связи операционного усилителяобразует компенсационную схему; выходной сиг 55нал которой в общем виде может быть записанО,=Л Р 1где А - коэффициент пропорциональности; 4О, О - сигналы на входе операционногх уусилителя (делимое) и блока умножения (делитель) соответствен.но,Зависимость (2) положена в основу формирования всех тригонометрических функций: а 1 п,соа, т 9, ст 9, бес, сОьес,В момент времени, соответствующий началуцикла измерения (но не в процессе работы преобразователя, когда возникает необходимость перейти от одной функции к другов ), короткийимпульс, поданный на входную клемму цепи20 извне, проходит через элементы ИЛИ 13, - 136и устанавливает все триггеры 14, - 146 в положе.ние "О", при котором ключи 6, - 66 коммутатора 5,связанные по управляющим входам с единичными выходами указанных триггеров,. разомкнуты,а это значит, что обмотки ВТ 1 отключены от вы.прямителей 7 и 8, Схема преобразователя нахо.дится в исходном положении.В зависимости от вида требуемой функциив блоке 11 для формирования управляющих импульсных сигналов используется тот или иноймодуль 12 (рабочий модуль): 12 если необходимо получить синусную функцию, 122-косинусную, 12,-тангенсную, 124-котангенсную, 12,-секансную, 126- косекансную.Принцип формирования управляющих сиг.палов для всех модулей один и тот же(см,фиг.2).При замыкании кнопки 15 на выходе инвертора 16 формируется импульс определенной длительности (фиг, 2,а), В момент времени, соответствующий переднему фронту этого импульса, на выходе инвертора 17 высокий потенциал - порядка 4,5 В(что соответствует - здесь и далее - условной логической единице), до которого заряжен конденсатор 19 (фиг.2,б), а на выходе инвертора 18 -низкий потенциал (фиг, 2,в). Перепад напряже.ния (с низшего на высокий уровень) на выхо.де инвертора 16 должен вызвать обратный перепад (с высокого на низкий уровень) на выходе инвертора 17, Однако этого не происходитиз за наличия конденсатора 19: напряжение наего обкладках не может скачком упасть до иля, оно уменьшается по экспоненте (фиг.2,б),В момент времени 12 экспоненциальное напряжение достигает уровня О, необходимого и допор фстаточного для срабатывания инвертора 18; по.тесал на выходе последнего скачкообразноменяется и принимает значение порядка 4,5 В(фиг,2,в), Нетрудно заметить, что срабатываниеинвертора 18 относительно инвертора 16 проис.ходит с некоторой задержкой гвеличина которой зависит от емкости С конденсатора 19:с( 5-и,ЬыхВ момент времени тсоответствующий заднему фронту импульсного сигнала О, (фиг.2,а),конденсатор 19, который к этому моменту вре.674044 20 оответРабочий триггер14 блока 11 и управляемая им пара ключей 6 комму.татора 5 Напряжения на входахкомпенсационной делительной схемы ф Рабочий ируем кция модуль 12 блока 11 вход опеационно.(вход блока10 умноже.ния) о усилите. г,Ост инусная Косинусная 14 э 14 з О Тангенсная Котангенсная 12, Секансная 12,Ост Ос Косекансн мени полностью разряжен (фиг.2,б), начинает заряжаться, но опять-таки не скачком, а по экспоненте. Поэтому уровень О срабатыванияпор инвертора 18 будет достигнут не сразу, а с неко. торой задержкой, величина т, которой также зависит от емкости С конденсатора 19СИ 5 У ),=ч, =91,ч И)Ььх. с 1Таким образом, каждый рабочий модуль фор. мирует (при замыкании кнопки 15) два управляющих импульсных сигнала; один из них (О, на фиг,2.а) используется для "сброса" всех трир. геров 14 (кроме рабочего) в исходное положение "О", а другой (Оэ на фиг,2,в) - для уста. новки рабочего триггера в положение "1", при котором на его выходе, связанном с управля. ющнм входом соответствующей пары ключей 6, есть потенциал, устанавливающий упомянутые ключи в замкнутое состояние.Рассмотрим более подробно образование одной из тригонометрических функций, например синусной,При замыкании кнопки 15 синусный модуль 12, формирует два управляющих импульсных сигнала (так, как это было описано выше). Один из них (О,) проходит через элементы ИЛИ 13 э - 136 и задним фронтом устанавливает триггеры 14 э - 14 в положение "О". Введение этой операции обусловлено тем, что при переходе от одной функции к другой, например от тангенсной к.рассматриваемой синусной, возникает необходимость в "сбросе на пуль" цредыдушего рабочего триг. гера (в данном примере - триггера 14 э, участ. вовавшего в образовании тангенсной функции), а так как порядок перехода от функции к функции произвольный (к синусной функции можно перей. ти не только от тангенсной, но и от любой другой тригонометрической функции - по желанию оператора, и наоборот, - от синусной функции мож 6но перейти к любой другой тригонометрической функции), сигнал О, одновременно подается на соответствующие входы других триггеров 14, 144 - 14, через элементы ИЛИ 13134 - 136,Заднйм фронтом другого сигнала (Оэ) уста.навливается в полажение "1" рабочий триггер 14,; высокий потенциал на единичном выходе последнего подается на управляющий вход пары ключей 6, коммутатора 5, в результате чего эти 10 ключи замыкаются и ко входам выпрямителей7 и 8 подключаются напряжения О и О, статорной 2 и синусной 3 обмоток ВТ 1 соответст.венно, После выпрямления указанные напряже.ния поступают на входы компенсационной дели- тельной схемы, состоящей из операционного усилителя 9 с блоком 10 умножения в цепи обратной связи и формирующей в соответствии с выражением (2) выходное напряжение следующе.го вида О,Вп 6 - ц ЫПВ, (5) та, КвО Осагде К 3, и ЕЦ - передаточные коэффициенты25 выпрямителей 8 и 7 сственно,Как видно из выражения (5), колебания час-.тоты и амплитуды напряжения питания ВТ 1 вравной степени влияют на изменение О и Ос ст30 в результате этого точность преобразования независит от них как в данном случае, так и приобразовании остальных функций,Последовательность действий, и соответствиис которой получают другие функции (косннусз ную, тангенсную, котангенсную, секансную. косекансную), аналогична описанной выше длясинусной функпции. - изменяются только пози.ционные номера элементов блока 11 и комму.татора 5 (см. таблицу).Таким образом, предлагаемое изобретейие ся тем, что, с целью расширения класса воспро. "даЮт"возможность получения значительно боль- изводимых преобразователем функций, он сошего числа тригонометрических фукнций, держит задающий блок функциональных модулей н коммутатор, три группы информационныхвходов которого соединены соответственно соФормула изобретения статорной, синусной и косинусной обмоткамивращающегося трансформатора, группа управляПреобразователь угла поворота вала в три-, ющих входов подключена к соответствующимгонометрическиефункции,содержащий враща- , " выходам задающего блока функциональных моющийся трансформатор, ротор которого меха о дулей, а д 6 а"вь 1 хода подсоединены ко входам Чески соедййен "свходным валом, йдва вы.первогои второго выпрямителей.прямителя,выход первого из которых соединен Источники информации, принятые во внима-с первым входом блока"умиожеййя, авторого -ние при экспертизес выходом блока умножения и со входом опе. Авторское свидетельство СССР Ио 415665,рациойного усилителя, выход которого подклю 5 кл, 6 06 б 7/22, 1972.чен ко второму входу блокаумножения и явл. 2. Авторское свидетельство СССР Мф 309372,ется выходом преобразователя", отличающий-кл. 8 06 6 7/22, 1971., ул, Г 1 роектная, 4 РедакторЗаказ 408 Составитель А, МасловТехреду М, Келемеш Корректор Н, Ст Тираж 779 .: .ПодпйсноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5