Преобразователь угла поворота вала в напряжение постоянного тока

(1% (11)9 а) 6 08 С 9/04ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОВЛУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторское бюро геограФического приборостроения АН Азербайджанской ССР(54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА по авт.св.836644, о т л и ч а-ю щ и й с я тем что, с целью расширения Функциональных возможностей,в него введены генератор импульсов,компаратор, триггер, элемент И, счет"чик и блок преобразования кода в напряжение, выход второго коммутаторачерез компаратор подключен к единичному входу триггера, нулевойвход которого соединен с другим выходом второго блока Фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, а выход подключен к одному входу элемента И, другой вход элементаИ соединен с генератором импульсов,а выход подклюцен к входу счетчика,выходы разрядов счетчика подключенык входам блока преобразования кодав напряжение, выход которого подключен к четвертому входу первого коммутатора.Изобретение относится к автомати"ке и вйчислительной технике и можетбыть использовано в инфбрмационноизмерительных системах для построения следящих аналого-циФровых преобразователей угловых перемещений,выполняющих одновременно ряд другихфункций, в частности функции множительного устройства с функциональным преобразованием одного из 10сомножителей,По основному авт,св. й 836644 известен преобразователь угла поворота вала в напряжение постоянного тока, содержащиисинусно-косинусм15 ный вращающийся трансформатор 1,СКВТ), обмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжения литания, первый и второй блоки фиксации и запоминания мгновенного значения . напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами дифференциального операционного усилителя постоянного тока, выход которого соединен с входом синусного и косинус"25 ного функциональных преобразователей, выход косинусного преобразователя соединен с одним из входов первого блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, и регу" лируемый источник напряжения постоянного тока, синусная и косинусная обмотки СКВТ соединены с входами выпрямителей и первым и вторым входами первого и второго коммутаторов, 35 третьи входы которых соединены с выходом источника напряжения питания, а выходы - с первым и вторым входом второго блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, 40 первый и второй входы третьего коммутатора соединены с выходами выпрямителей, третий вход - с выходом регулируемого источниКа напря тения постоянного тока, четвертый вход - с 45 выходом синусного Функционального преобразователя, а выход - с третьим входом второго блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, выход которого соединен с раэмыкающимся контактом двухпозиционного переключателя, выход источника напряжения питания и синусная обмотка СКВТ соединены с вторым и третьим входами первого блока фиксации и 55 запоминания мгновенного значения напояжения выход дифФеренциального операционного усилителя постоянного тока - с замыкающимся контактом двух- позиционного переключателя, подвижный контакт которого соединен с выходом преобразователяНедостатком известного преобразователя является егр ограниченные функциональные возможности воспроизведения различных Функций.Целью изобретения является расшире. ние Функциональных возможностей преобразователя.Поставленная цель достигается тем что в преобразователь угла поворота вала в напряжение постоянного тока введены генератор импульсов, компаратор, триггер, элемент И, счетчик и блок преобразования кода в напряжение, выход второго коммутатора через компаратор подключен к единичному входу триггера, нулевой вход которого соединен с другим выходом второго блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, а выход подключен .к одному входу элемента И, другой вход элемента И соединен с генератором импульсов, а выход подключен к входу счетчика, .выходы разрядов счетчика подключены к входам блока преобразования кода в напряжение, выход которого подключен к четвертому входу первого коммутатора.4За счет введения новых элементов обеспечивается воспроизведение синусно-косинусной зависимости от аргумента, заданного в виде напряжения постоянного тока, выполнение множительной операции с представлением одного иэ сомножителей в виде тригонометрической функции угла поворота, а другбго сомножителя - в виде тригонометрической Функции от аргумента, заданного, напряжением постоянного тока, воспроизведение обратных тригонометрических зависимостей.1Компаратор, введенный в состав устройства, необходим для формирования импульса в момент времени, соответствующий переходу через нулевое значение выходного напряжения одного из коммутаторов и началу цикла развертки напряжения 13 . Триггер необходим для формирования временного интервала с длительностью, равной продолжительности цикла развертки напряжения 0, Генератор импульсов, вентиль, счетчик и блок преобразования кода в напряжение необхо06 4следующих режимов: а) режиме выпол= нения множительной операции с представлением одного из сомножителей в виде тригонометрической Функции угла поворота; Ц режиме выполнения множительной операции с представлением обоих сомножителейв виде тригонометрических йункций угла поворота; в) режиме выполнения множительной операции с представлением сомножителей в виде тригонометрических" функций угла поворота и напряжения постоянного тока соответственно; г) режиме воспроизведения синуснокосинусной зависимости от аргумента, заданного в виде напряжения постоянного тока; д) режиме воспроизведения обратных тригонометрических зависимостей; е 1 режиме преобразования угла поворота вала в напряжение постоянного тока.В режиме выполнения множительной операции с представлением одного из сомножителей в виде тригонометрической функции угла поворота вала ра" бочим является блок 8, выход которого через двухпозиционный переклюца" . тель.12, установленный в положение . 1, соединен с выходом устройства. При этом коммутатор б находится в положении 2 и к одному из входов компаратораблока 8 подключаетсянапряжение Ок = Е с выхода регули" руемого источника Е напряжения постоянного тока, отображающее значение первого сомножителя. На другой вход компаратора 19 подается напря,жение О 4 с выхода коммутатора 4, которое, в зависимости от положения коммутатора, равно О, (1), О 1(2) или Опгде . О 2, О 1 И Оп - соответственно напряжения выходных косинусной и синусной обмоток СКВТ 1и его обмотки возбуждения ( в скобках указаны положения соответэтвующихкоммутаторов) . 15 При этом,с) ) (з) 10373 димы для Формирования развертываю= щего напряжения в пределах указанного цикла.На чертеже показана структурная схема преобразователя. 5Преобразователь содержит СКВТ 1, обмотка возбуждения которого подключена к источнику 011 напряжения питания, а синусная и косинусная обмотки - к входам выпрямителей 10 2 и 3 и коммутаторов 4 .и. 5, третьи входы которых подключены к источнику ОП напряжения питания, коммутатор 6, входы 6 которого соединены с выходами выпрямителей 2 и 3 регулируемого источника Е напряжения постоянного тока и синусного Функционального преобразовтеля 7, два блока 8 и 9 фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, 20 входы одного из которых 8 подключены к выходам. коммутаторов 4 и 6, соответствующие входы другого блока 9 подключены к выходу источника Оп к синусной обмотке СКВТ и выходу 25 косинусного функционального преобразователя 10, а выходы блоков 8 и 9 подключены к входам дифференциального операционного усилителя ОУ) 11 постоянного тока выход которых 30 подключен к входам функциональных преобразователей 7 и 10, двухпозиционный переключатель 12, неподвиж" ные контакты которого соединен с выходами блока 8 и ОУ 11, а подвижный контакт является выходом преобразователя, вход компаратора 13 подключен к выходу коммутатора 5, а выход - к одному их входов триггера 14, другой вход которого соединен с вторым выходом блока 8, а выход - с одним из входом элемента И 15, другой вход которого подклюцен к выходу генератора 16 импульсов, а выход - к входу счетцика 17, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами блока 18 преобразования кода .в напряжение, выход которого подключен к четвертому входу коммутатора 4, 8 состав идентичных блоков 8 и 9 Фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения входят в компаратор 19 блоков, ключ 20 и элемент 21 аналоговой памяти. О= 1 сО,ыпса 1 со 6; О: КО,Ып Ыаа 9; "и= Оть по, В зависимости от того, в каком 55 положении находятся коммутаторы 4-6 и двухпозиционный переключатель 12, преобразователь работает в одном из где О - амплитудное значение и круговая частота напряжения-питания СКВТ:где ц = в= сопз,ЫЕсли 0- = 02 (коммутатор 5 нахоМдится в положении 3), то аналогично получаем Таким образом, данный режим работы устройства обеспечивает выполнение множительной операции с представу флением одного сомножителя в виде тригонометрической, функции угла поворота, а другого сомйожителя - в виде тригонометрической синусвой) функции от аргумента, заданного на" пряжением постоянного тока.Если вместо компаратора 13, ис пользовать пиковый детектор срабатывающий в момент перехода"-напряже" ния О через амплитудное значение, то результатом рассматриваемой множительной операции будет ЦЦ =)О пСОВ ЕСоа 9 ОВ режиме воспроизведения синусно".косинусной зависимости,;когда аргу-.мент задан в виде напряжения востоян"ного тока, последовательность операцийаналогична рассмотренной в предыду"щем режиме с тем лишь отличием, чтоздесь коммутатор 5 устанавливается еположение 1, т,е. напряжение 0 рав-.но Опэ 1 пЫй, а его;мгновенное значение О(й ), считываемое в моментвремни 1, соответствующий срабаты. ванию компаратора 19, будет иметьвидО = Ов,эпцЕ . (15)При использовании вместо компаратора пикового детектора можно полу- чить 01, = ОК 4,6.С учетом выражения (10) получимЕ = ОО 1 4) где с=.- с1Импульс с выхода компаратора19 возвращает триггер 14 в исходОИ ) О созс 1 Е. (16) Перечень возможных вариантов вы- ное положение 0 и, кратковременно полнения множительной операции в дан- замыкая ключ 20, разрешает считываном режиме работы при различных по- ние текущего значения 0 (Ф) в лощениях коммутаторов 4-6 приведен элемент 21 аналоговой памяти.в табл.2. 5 Если О0(коммутатор 5 наТаким образом данный режим рд- ходится в положении 2, то с учеботы преобразователя обеспечивает том (11) имеем выполнение множительной операциис представлением обоих сомножителей ц р 1в виде тригнометрических функций О Ии б п Бп угла поворота 8В режиме выполнения множительной;операции с представлением сомножителей ввиде тригонометрических функций угла поворота и напряжения по,стоянного токасоответственно блок8, связанный с выходом преобразова- О ,) =О бп Есоб 8. ф) теля через переключатель 12, установв ленный в положение 1, является рабочим. На входы его компаратора 19 20подаются напряжения ОК 6 = Е и 04== Опи (здесь ОП - напряжение, сни 1маемое с выхода блока 18) с выходовкоммутаторов б и 4, установленныхв положении 2 и 4 соответственно.Напояжение, Ов формируется следующйм образом. В момент временисоответствующий переходу через нулевое значение выходного напряженияО 5 коммутатора 5 срабатывает ком- ЗОпаратор 13, импульс с выхода которого устанавливает триггер 14 в положение 1, Высокий потенциал выхода триггера 14 поступает на управляющийвход элемента И 15, открывая его. з 5Импульсы высокой частоты 1 с выхода 01,1 КОп 1 СОб Ебпв ,генератора 16 начинают заполнятьилисчетчик 17, содержимое которого сту- .. пенчато увеличивается. Аналогично ( увеличивается и .выходное напряжение 4блока 18. При достаточно большомзначении частоты Го можно считать напряжение О линейно нарастающим(10)где Оо - опорное напряжение блока 18..В момент времени йсоответствующий равенству напряжений на входахкомпаратора 19, выполняется равен- ство9 1037306 . 10Таким образом, данный режим работыКО,з 1 пюсоз 6, мгновенное эна-, устройства обеспе ичает воспроиэве- чение которого дение синусной (косинусной ) зависимости от аргумента, заданного в ви" "2= 11 Вы х0 1 = КК з 1 пО соз 6 21 де напряжения постоянного тока. запоминается элементом 21.В режиме воспроизведения обратных Аналогично на входы компаратора тригонометрических зависимостей 19 блока 9 подаются напряжения Оп коммутатьры б, 4 и 5 устанавливаются с выхода источника напряжения пита- в положения 6(2); 4(3) 5(1); Это ния и КсоэОьх с выхода косинусэначит, что в положениях 2 и 3 ком-ного функционального преобразоватемутаторов 6 и 4 к входам компаратораля 1 О, В момент 1 равенства этих 19 блока 8 подключаются напряжения напряжений016Г и ОК 4 = Оп соответственно.В момент времени 4 , когда выполняется равенствоК О э Ьяд (17)Ънапряжение на выходе блока 18 ста"нет равным Оэ 1 пЯ 1,1 = К созОВх (22) к элементу 21 аналоговой памяти 9 через кратковременно замкнутый ключ 20 блока 9 подключается напряжение 04 = КОэ 1 п(д йз 1 пй,мгновенное значение которого откуда (при условии КК = 1) вытекает8- Д Путем подстановки значения фЛв (18) получим линейную зависимостьнапряжения от угла поворота 20 011 = Оо Ь (18) Найдем значения ЬС из (17) и подставим в (18). В результате полу" чим 25-ю. ОВоспроизведение арккосинусной за" висимости при наличии пикового детектора вместо комапаратора 13 осуществляется аналогично,Выходом преобразователя в данном режиме является не выход двухпозиционного переключателя 12," который ус" танавливается в нейтральное положение, а выход блока 18.В режиме преобразования угла поворота вала в напряжение постоянного тока работают оба блока 8 и 9 фикса-. ции и запоминания мгновенного значе 40 ния напряжения. Для этого коммутаторы 4-6 устанавливаютоя в положения 4(3); 5(3); 6(1), К входам компаратора 19 блока 8 подключаются45 напряжения Ох= Оя с выхода источника напряжения питания и Оь =Кяв 1 пОзх с выхода синусного функциойальняого преобразователя 7,где 0, - значение напряжения постоянного тока на выходе дифференциального усилителя 11; К и - коэффициент передачи функционального преобразователя .7. В момент 1 равенства напряжений 0 п Ы, = КЬп ОВь(М) 0 (Й) =ф К КСОЬОВь 51 п 6 (23) запоминается элементом 21.Напряжение О(й,1) и 01(т,4) с выходов блоков 8 и 9 соответственно подаются на входы дифференциального усилителя 11, выход которого подключен к входам функциональных преобразователей 7 и 10 непосредственно и к выходу преобразователя через двух- позиционный переключатель 12, устанавливаемый в данном режиме в положение 2При равенстве 04(й ) = 02(е ) будет иметь место линейная зависимость Овых = Кр 8где К р - размерный коэффициент.В этом режиме происходит преобразование угла поворота вала в напряжение постоянного тока,В предыдущем режиме может быть достигнут аналогичный эффект. Действительно, в положениях коммутаторов 6(3); 4(3); 5(1) сравниваются напряжения 01 В и Оп на входах ком" паратора 19 блока 855 к элементу 21 аналоговой памяти через кратковременно замкнутый ключ 20 под. ключается напряжение ОхО9.Таким образом, предлагаемый преобразователь по сравнению с извест1037306 Составитель А,СмиРедактор Л.Гратилло Техред Т.Матоцка Корректор В. Гирня 618 Подпис илиал ППП "Патен Ужгород, у оектнав, 4 Заказ 6016/53 Тира ВНИИПИ Государственн по делам изобр 113035, Москва, Ж"35го комитета тений и отк Раушская н СР ийдМ 5