Преобразователь угла поворота вала в код

(51)4 Н 03 М 1/48 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕПЬСТВУ ОР СКОМУ(56) Вульвет Дж.системах. - М.: Эс, 153, рис. 6.11Авторское свид11 1311026, кл, Н юл. Р 17е научное "Буреве д и Л,Ф. .8) Датчики в произвостникеков Фровых1981,гоизд СССР 1986. тельств 3 М 1/4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровымвычислительным устройством. С цельюповьпяения быстродействия при отработке больших рассогласований между углом Ы и кодом (Ь в преобразовательугла поворота вала в код, содержащийсинусно-косинусный датчик угла (СКДУ)1, источник 2 опорного напряжения,цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)3 и 4, блок 5 инверторов,блок б нелинейного преобразования кодов, блок 7 преобразования напряжения в частоту (ПНЧ), блок 8 выборки-хранения, блок 9 управления, коммутатор 10, усилитель 11, реверсивный счетчик 12,введены интегратор 13 и Формирователь 14 коэффициента пересчета. Выходные сигналы СКДУ 1, прамодулированные по амплитуде в Функции синуса и косинуса углами, поступают на аналоговые входы ПАП 3 и ЦАП 4, на цифровые входы которых поступают через блок 5 прямые и инверсные коПы реверсивного счетчика 12. В суммирующем усилителе вырабатывается сигнал рассогласования между углом оЬ и кодом К, В блоке 7 вырабатываются импульсы с частотой, а пропорциональной выходному напряжению интегратора 13, Выходные импульсы блока 7 ПНЧ поступают на вход реверсивного счетчика 12, В зависимости от величины выходного напряжения интегратора 13 блок 14 вырабатывает код коэффициента пересчета реверсивного счетчика 12, изменяя при этом скорость отработки угла поворота и разрещающую способность преобразователя. 1 з.п, ф-лы, 5 ил. 2 табл.Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для связи аналоговыхисточников информации с цифровым вычислительным устройством,Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователяпри отработке больших рассогласованиймежду углом и кодом. 10На фиг,1 представлена структурнаясхема преобразователя; на фиг.2структурная схема Формирователя коэффициента пересчета; на фиг.3 - структурная схема реверсивного счетчика; 15на Фиг,4 - структурная схема блокауправления; на фиг,5 - временная диа -грамма его работы,Преобразователь угла поворота валав код (Фиг.1) содержит сипусно-косинусный датчик угла (СКДУ) 1, источник2 опорного напряжения, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 3 и 4,блок 5 инверторов, блок 6 нелинейного преобразования кодов, блок 7 преобразования напряжения в частоту(фиг.3) содержит реверсивные счетчики 26 - 28 и блоки 29 и 30 памяти,являющиеся блоками нелинейного преобразования кодов, Блок 9 управления(фиг.4) содержит компаратор 31, элементы Исключающее ИЛИ 32 и 33, одновибраторы 34 и 35.,Преобразователь работает следующим образом,На выходе СКУДФормируются сигналы переменного тока, модулированныепо амплитуде в Функции синуса и косинуса угла М, поворота ротора СКДУ,которые в 1 ЪП 3 и ЦАП 4 умножаются нана прямые (5 или инверсные (1 - 3) кодыотработки угла в пределах квадранта,поступающие с выходов блока 5,Выходное напряжение ЦАП 4 подается через коммутатор 10 в зависимостиот номера квадранта угла отработки /5на суммирующий (во 2-м, 4-м квадранте) или вычитающий (в 1-м, 3-м квад- в ранте) вход суммирующего усилителя 11, Номер квадранта определяется кодом старших и и (и) разрядов реверсивного счетчика 12, который изменяется от 00 в первом квадранте до 11 в четвертом квадранте.Выходной сигнал суммирующего усилителя,11, равныйо11= (1-)зиЫ;созЫ 11 залпа, подается в блэк 8. в котооом по импульсу выборки с блока 9 управления производится запоминание амплитуды П.В соответствии с полярностью и величиной выходного напряжения интегратора 13, импульсы, вырабатываемые в блоке 7 ПНЧ, поступают на прямой или инверсный вход реверсивного счетчика 12. Импульсы управления блоком 8 вырабатываются в блоке 9 управления в соответствии с номером квадранта угла отработки (3 таким образом, что если уголрасположен в первом или чет-, вертом квадранте, то момент выборки совпадает с положительнои полуволной опорного напряжения источника 2;если угол Р расположен во втором или третьем квадранте, то момент выборки приходится на отрицательную полуволну опорного напряжения, Зтим обеспечивается при=0 отработка по кратчайшему расстоянию в одну сторону при расположенном в первом или втором квадранте, или в другую сторону при й, расположенном в третьем или чет-, вертом квадранте.Сведение методической погрешности преобразования ц (32агск нулю осуществляется блоком 6 нелинейного преобразования кодов, выполненным в виде блока постоянной памяти, на адресные входы которого поступает код (и) младших разрядов реверсивного счетчика 12, а на выходныхшинах вырабатывается откорректированный код Р угла поворота МЕсли угол Ы, изменяется с постоянной скоростью, то кодотрабатывается без отставания, если не превышенамаксимальная частота выходных импульсов блока 7 ПНЧ, При ограниченнойчастоте блока 7 скорость измененияугла М может быть увеличена за счетуменьшения разрешающей способностипреобразователя изменением коэффициента пересчета реверсивного счетчика 12, 14 78332Выработка необходимого коэффициента пересчета осуществляется в формирователе 14.Выходное напряжение интегратора513 после выпрямления в выпрямителе15 подается на компараторы 18 и 19,пороги которых опреГеляются напряжениями на шинах 16 и 17 и равны соответственно о0 5 Пвм П 0 2511 вмгде 11 - максимальное выходное напвмряжение выйрямителя 15 (коэффициентпередачи выпрямителя 15 принимаемравным единице), Изменение коэффициента пересчета, определяемое состоянием реверсивного счетчика 25, происходит при напряжении выпрямителя 11Бщ или БУв моменты, определяемые изменением номера квадрантаугла отработки по отрицательномуфронту импульса на выходе (и) разряда реверсивного счетчика 12. Еслискорость изменения угла поворотаСКДУтакова, что Б,Бзсмк , тосрабатывает компаратор 18 и сткрывает элемент 20. Импульс с выхода .(и)разряда реверсивного счетчика 12 проходит через инвертор 22 и элементИ 20 и на вход сложения С 1 реверсивного счетчика 25. Соответственно сувеличением числа на выходе реверсивного счетчика 25 происходит уменьшение разрядности реверсивного счетчика12 на один младший разряд, что соответствует увеличению в два раза ценыединицы младшего разряда угла преобразования. Скорость отработки увеличивается.Максимальное число, которое можетбыть записано в реверсивном счетчике25, равно 0111, так как появление40"1" на выходе 4-го разряда счетчика25 вызывает через инвертор 23 повходу 1, запись информации 0111, присутствуюшей на входах 0 А-АЗ счетчика25, что соответствует коэффициентупересчета К=128,Аналогично при уменьшении скорости изменения угла поворота и соответст 50 вующем уменьшении выходного напряжения Выпрямителя 15 11, (=ив 6 Ц, срабатывает компаратор 19, и импульс с выхода (и) разряда реверсивного счетчика 12 через инвертор 22 и элемент И 21 проходит на вход С 2 вычи 55 тания реверсивного счетчика 25. Коэффициент пересчета уменьшается в два раза, разрядность реверсивного счетчика 12 увеличивается, скорость слежения уменьшается.При дальнейшем уменьшении скорости изменения угла поворота происходит уменьшение состояния счетчика 25 до 0000, которое подтверждается импульсом переноса при вычитании с выхода Р 2 реверсивного счетчика 25, поступающим через элемент ИЛИ 24 на вход сброса реверсивного счетчика 25. Нулевому состоянию реверсивного счетчика 25 соответствует максимальная разрядность реверсивного счетчика 12,При внезапной остановку СКДУ"1, который вращался со скоростью, превышающей скорость слежения на лкнимальной дискретности, становится равным нулю выходное напряжение интегратора 13, которое через элемент ИЛИ .24 поступает на вход сброса ревергивного счетчика 25, устанавливая его в нулевое состояние, соответствующее коэффициенту пересчета К= 1, т.е. отработка угла поворота производится с максимальной разрешающей способно-. стью преобразователя.В реверсивном счетчике 12 с переменным коэффициентом пересчета (фиг.З) подсчет импульсов ПНЧ 7 производится с помощью двух четырехразрядных реверсивных счетчиков 26 и 27 и блока 28 реверсивных счетчиков, а изменение разрядности кода отработки в соответствии с треЬуемым коэффициентом пересчета - с помощью 11 ЗУ 29 и 30, на адресные входы А 6 - А 8 которых поступают сигналы с формирователя 14 коэффициента пересчета, Программирование ПЗУ 29 и 30 осуществляется согласно табл,1 и 2, где используют младшие и старшие разряды соответственно.Формула и з о б р е т е н и я1, Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а первый и второй выходы соединены с аналоговыми входами соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход первого цифроаналогового преоЬразователя соединен с первым суммирующим входом усилителя, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входом коммутаао Та блица 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 А В С В 16 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 3 3 3 3 3 3 3 7 3 7 3 7 3 В 3 В 3 В 3 Р 3 Р 3 Р 3 6 3 6 3 6 3 Е 2 Е 3 Е 3 6 3 6 3 6 3 Е 2 Е 3 Е 3 С 2 С 3 С 3 С 2 С 3 С 3 С 2 С 3 С 3 С 2 С 3 С 3 8 2 8 3 8 3 2 3 2 3 6 3 6 3 А 3 А 3 Е 3 Е 3 4 3 4 3 С 3 С 3 4 3 6 3 С 3 С 3 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 0 3 0 3 1 - 3 2 35- 3 6 3 9 - 3 А ЗЭ Е 32- 3 4 3 А - 3 С 32- 3 4 ЗА С 34- 3 8 3 4 - 3 8 3 4 - 3 8 3 4 - 3 8 3 8 - 1 030 - 3131 34-"3535 38 - 3939 ЗС - ЗЮЗЮ 30 - 3232 38 - ЗАЗА 30 - 3232 38 - ЗАЗА 30 - 3434 30 - 3434 30 - 3434 30 - 3434 30 - 3828 030434 838 СЗС 030 838 030 8 3.8 030 030 030 030 030 00-1 01-3 02-3 03-3 04-1 05-3 0 6 - 1 07-3 0 8 - 1 0 9 - 1 ОАОВ0 С - 1 5 14783 тора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым суммирующим и вычитающим входами усилителя, выход усилителя соединен с информационным входом блока выбор"5 ки-хранения, блок преобразования напряжения в частоту, выход которого соединен с информационными входамиреверсивного счетчика, выходы младших 10 разрядов реверсивного счетчика соединены с входами блока нелинейного преобразования кодов и информационными входами блока инверторов, а выходы старших разрядов - с группой входов блока управления, один вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом блока выборки"хранения, выход младшего из старших разрядов реверсивного счетчика соединен с управляющим входом коммутатора и блока инверторов, первая и вторая группы выходов которого соединены с цифровыми входами соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя при обработке больших рассогласований между углом и кодом, в него введены Формирователь коэффициента пересчета и интегратор, вход которого подключен к выходу блока выборки-хранения, а выход интегратора соединен с входом блока преобразования напряжения в частоту и одним входом формирователя коэффициента пересчета, другой вход которого подключен к выходу старшего из младших разрядов 32 6реверсивного счетчика, а выходы соединены с управляющими входами реверсивного счетчика,2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь коэффициента пересчета содержит выпрямитель, два компаратора, две шины напряжений смещения, два элемента И, элемент ИЛИ, два инвертора и реверсивный счетчик, вход выпрямителя и первого инвертора являются соответственно одним и другим входами формирователя коэффициента пересчета, выход выпрямителя соединен с первыми входами компараторов и элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго компараторов подключены соответственно к первой и второй шинам напряжения смещения, а выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторыевходы которых подключены к выходу первого инвертора, а выходы соединены соответстванно с первым и вторым счетными входами реверсивного счетчика, выходы трех разрядов реверсивного счетчика являются выходами формирователя коэффициента пересчета, выход четвертого разряда реверсивности счетчика через второй инвертор соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, выход переноса реверсивного счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса реверсивного. счетчика.14783322 р РЩр РЮР нр пр1478332 Составитель А,Смирноведактор Н,Лазаренко Техред М.Ходанич Корректор С,Че 1 одпис оизводственно-издательский комбинат Патент , г,.жгород, у .р1 н у л. Гага ина 10 аказ 2372/54ИИПИ Государственно113 03 ираж 885 1комитета по изобретениям Москва, Ж, Раушская н открытиям при ГКНТ СС д. 4/5