Преобразователь угла поворотавала b код

Сефз Советских Соцналнстнчесннх Реслублнк(51)М. Кл.з С 08 С 9/04 Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытий(2 Э) Приоритет Опубликовано 230181. Бюллетень й 9 3 Дата опубликования описания 30. 01. 81(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛАВ КОД Недостатком преобразователя явля ется невысокое быстродействие, обусловленное тем, что процесс кодирования осуществляется поразрядно, начиная со старшего разряда. При этомограничивающим Фактором является не 25 столько быстродействие входящих в пре".образователь элементов, сколько наличие многократно повторяющихся переходных процессов в схеме, возникающих при каждом переключении ключе,вых элементов. Изобретение относится к автоматы ке и вычислительной технике и предназначено для применения всистемах управления, использующих циФровые метдды обработки информации.Известны способы и устройства преобразования угла в код, принципиально обеспечивающие высокое быстродей" ствие, высокую разрешающую способность и точность 13Недостатком известных.преобразователей является либо сложность конструкции, либо значительная сложность схемы, вследствие чего такие преобразователи на практике имеют ограниченное применение.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь. угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, переключатель (селектор) квадрантов, формирующий два старших разряда кода, регистр выходного кода и последовательно соединенные формирователи младших разрядов кода, каждый из которых состоит из суммирующего, и вычитающего операционных усилителей с коэффициентом передачи по одному из ,входов, пропорциональным синусу, а по "другому - косинусу угла, соответствующему значению единицы Формируемого разряда, выходы операционных усилителей соединены с первыми вхо= дами переключателей и через опреде" литель равнозначности фаз - с .входом соответствующего разряда и с управляющими входами переключа,телей, вторые входы переключателей 1 ф соединены с входами формирователя ивходами операционных усилителей, а выходы переключателей являются выходами формирователя, причем входы первого из,последовательно. соединенных 15 Формирователей подключены к аналоговым выходам переключателя квадрантов 2, 798945Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователяПоставленная цель достигается эа счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансФорматор, синусный и косинусный выходы которого соединены со входами селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входами первых двух старших разрядов выходного регистра, введены . преобразователь кода в код, два цифро-авалоговых преобразователя, фор- мирователь младших разрядов кода и формирователь старших разрядов кода, два входа которого соединены с соответствующими входами цифроаналоговых преобразователей и аналоговыми выходами селектора квадрантов, а выходы - с входами старших разрядов выходного регистра и входами прямого кода цифроанало говых преобразователей, а через преобразователь кода в код - со входами дополнительного кода цифроанало говых преобразователей, выходы которых соединены со входами формирователя младших разрядов кода, выходыкоторого соединены со входами младших разрядов выходного регистра.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код (в качестве примера изображен одноотсчетный преобразователь на 8 двоичных разрядов); на фиг. 2 - схема Формирователя старших разрядов; на фиг.3 - схема цифроаналогового преобразователя рассогласования между углом и кодом,Преобразователь угла поворота в код содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор 1, селектор2 квадранта, выходной регистр 3, формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте, цифроаналоговые: преобразователи 5 и б рассогласования между углом в квадранте и его кодом, преобразователь 7 кода в код, Формирователь 8 младших разрядов кода угла в квадранте.формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте содержит компараторы 9, резисторы 10 и 11, соединенные со входами 12 и 13, Фаэовыедискриминаторы 14, формирователь15 опорных импульсов, шифратор 16,имеющий выходы 17, 18 и 19,Цифроаналоговые преобразователи5 и 6 рассогласования между угломв квадранте и его кодом содержатоперационный .усилитель 20, резистор21 обратной связи, выходы 22, входы 23 и 24, резисторы 25, разрядныерезисторы 26-28 и разрядные ключи 29.Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.60 65 Формирователя. На выходе каждого компаратора Формируются импульсы, частота следования которых равна частоте напряжения питания датчикаугла 1, а фаза зависит от соотношения сопротивлений резисторов 10 и Синусно-косинусный вращающийсятрансформатор (СКВТ) 1, ротор.которого развернут от нулевого положения на угол А , выдает напряжения, амплитуда которых пропорциональна синусу и косинусу угла с(, . Этинапряжения поступают на входы селектора 2 квадранта, который формирует. два старших (в пределах полного оборота) разряда выходного кода (кодквадранта) и переключает обмотки датчика угла таким образом, чтобы выходные напряжения датчика соответствовали первому квадранту при любомугле с(, , Значения кода квадрантазаписываются в выходной регистр 3 15 а напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла с , поступаютна входы формирователя 4 старшихразрядов кода.На выходе формирователя 4 обра зуется двоичный код, который переписывается в выходной регистр 3 и,кроме того, поступает на цифровыевходы преобразователей 5, б рассогласования между углом и кодом, на аналоговые входы которых поступаютнапряжения с выходов селектора квадранта.Для работы преобразователей рассогласования необходимо наличие. наих цифровых входах прямого и дополнительного кодов. Для получения дополнительного кода служит преобразователь 7 прямого кода в дополнительный.На выходе преобразователя 5 формируется переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна синусу разности между кодируемым угломА и углом Р , соответствующим кодуна выходе формирователя 4. На выхо де преобразователя б формируется косинусная составляющая разности о(, -Ъ.Выходные напряжения преобразователей 5 и б поступают на входы формирователя 8 младших разрядов кода, 4 на выходе которого образуется кодугла Ы -Я, который переписываетсяв регистр 3 и вместе с кодом угла Ьи кодом квадранта образует полныйкод угла А .Формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте содержитряд компараторов 9 (см. Фиг. 2, накоторой изображена для примера схема трехразрядного формирователя),число которых в общем случае равно 55 2-1, где и - число разрядов Формирователя. Каждый компаратор однимвходом соединен с общей шиной, адругим через резисторы 10 и 11 соединен с входными зажимами 12, 1311 и угла А . Если входные напряже- углом 9 . Преобразователи рассоглания разнополярные, а отношение со- сования работают в соответствии с противлений: Формулами;- Дзн(а.-р)=Ми дсозв-морсоаДто входной ток компаратора: 5сои(д):с 08 Дсоз(+яьАяпб (1)О О,ОКМпД О КСозДЬХ % %ЯюД ЯВ соответствии с формулами (1)И. С 05 Д (2) каждый преобразователь 5 и 6 где О =О К 5 п д. - напряжение на си- рассогласования содержит операционнусном входе 12 Форный усилитель 20 с резистором 21 обмирователя; ратной связи. Назначение усилителяО =ОК созе - напряжение на коси- суммирование входных токов и пренусном входе 13 образование их в пропорциональноеформирователя; выходное напряжение, снимаемое с зай, й - сопротивления ре- жима 22.мзисторов 10, 11;Функции в(п Аи сояд- формируютсяОп - напряжение питания датчиком угла в виде напряжений. Этидатчика угла; напряжения поступают на входные зажиК - коэффициент переда- мы 23, 24 преобразователя рассогласочи датчика угла. вания.Следовательно в диапазонах углов: 20 Функция ь 1 п 9 формируется в видепроводимости, образованной постоянОгСЬ "о А 0 и.агсМ - "о ад 00 ным резистором 25 и разрядными резисторами 26-28, включаемыми разрядполярности выходных импульсов комцаными ключами 29 в соответствии соратора 9 противоположны. Каждый ком-. 2 значениями разрядов кода угла ) (на паратор производит смену Фазы выход- фиг. 3 показано для примера три разных импульсов при угле: . Рядных Резистора, в общем случае числоло их определяется разрядностью выл. = - 1, ходного кода формирователя старшихпрЯдй р компарато 0 Раэр"Довра (п=1, 2, 3,2"-1), З Функция сова=п( - -5) формируетсяУФормирователь старших разрядов аналогично функции ьи р, с той лишьсодержит 2 -1 логических Фазовыхразницей, что разрядные ключи эамыдискриминаторов 14. Выход каждогокаются в соответствии со значениямикомпаратора 9 соединен с первымразрядов дополнительного кода угла входом логического фазового дискри ) что раносильно заданию35 Рминатора 14, имеющим одинаковый скомпаратором порядковый номер. ВтоПроизведения: в пА соьЯ, соьх рые входы всех логических Фазовыхх 5 п(3) со 5 со 5 я) 5 п 5 и Ь формиру дискриминаторов объединены и под- ются в виде сумм разрядных токов, кл чены к выходу фор рователя 15 )0 постУпающих с выходов РаэРЯдных клюопорных импульсов. В результате начей, управляемых прямым, либо дополвыходе тех Фазовых дискриминаторов, нительным кодом. Для получения раздля которых с(,сС ) присутствует уро- ности пРоизведений, один иэ сомноживень логической единицы, а на выхо- телей (соь Аили ьп )-) предварительдах остальных фаэорых дискриминато-но инвертируется с помощью аналогоров . - уровень логического нуля. Темвого инвертора. самым осуществляется квантование Таким образом, используя для прекодируемого угла Д по уровню. Для образователя рассогласования, полу- формирования кода угла с). служит ши- чаем синусную и косинусную составляфратор 16, на выходах 17-19 которого 0 ющие разностного угла д. - которые получается требуемый код. Так как поступают на входы формирователя устройство работает на переменноммладших разрядов кода. токе, частота обновления информации Формирователь младших разрядов .на выходе формирователя старших кода имеет структуру такую же, как разрядов не превышает удвоенной час- и Формирователь старших разрядов. тоты напряжения, питающего датчик Различие лишь в величинах сопротивугла (один раэ за полупериод несущей лений резисторов, определяющих углы, частоты датчика), при которых происходит смена фазыЦифроаналоговые преобразователи выходных импульсов компараторов.5 и 6 рассогласования между углом и Использование формирователей кодом служат для выработки перемен старших (младших) разрядов кода и ных напряжений, пропорциональных . преобразователей рассогласования межсинусу и косинусу разности между ко- ду углом и кодом существенно повышадируемым углом д- и выработанным в ет быстродействие предлагаемого прецифровом виде формирователем стар- обраэователя по сравнению с известших (в пределах квадранта) разрядоь Я ,.ным (в число раз, равное половинечисла разрядов выходного кода у известного). Кроме того, предлагаемый преобразователь требует значительно меньших затрат аппаратуры.формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, синусный и косинусный выходы которого соединены со входами селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входами первых двух старших разрядов выходного регистра, отличающийся 35 тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены преобразователь кода в код, два цифроана - логовых преобразователя, формирователь младших разрядов кода и формиро-. Щ ватель старших разрядов кода, два входа которого соединены с соответствующими входами цифроаналоговыхпреобразователей и аналоговымивыходами селектора кнадрантов, а выходы - с входами старших разрядов выходного регистра и входами прямогокода цифроаналоговых преобразова.телей, а через преобразователь кодав код - со входами дополнительногокода цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены совходаии формирователя младших разрядов кода, выходы которого соединены со входами младших разрядов выходыого регистра. Источники информации,примятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 315304, кл. О 08 С 9/04, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР М 501407, кл. С 08 С 9/04, 1974,.(прототип).798945 Эак О Тирам 702ЬНИИПИ Государственного комитетацо делам изобретений и открытий 11303, Москва, Ж, Раумская на ПодписСР лиал ППП Патент , г. Уагород,Проек Рвдактор Т,Еу аз 07