Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСКРЕСПУБЛИК 9) 11) А 3 М 1/4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН маонапряжения,5,6, блок 10 пиковых детектора равления регистрами, наГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРР 144190, кл. Н 03 М 1/48, 1983.Авторское свидетельство СССРУ 947895, кл. С 08 С 9/04, 1980.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к автотике и вычислительной технике и мжет быть испольэовано для свяэи а логовых источников информации с ЦВИС целью повьвения быстродействия иупрощения в преобразователь, содержащий синусно-косинусный датчик (СКД) 2,блок 9 определения квадранта, первый12 и второй 13 регистры последовательных приближений, первый 16 и второй 17 преобраэователи кода в напряжение (ПКН), блоки 18, 19 сравнения,блок 1 опорного напряжения, блок 3эталонного напряжения, регистр 4,введены блок 8 определения максимума1349005 с 05 (25где 1 о 30ИМзт ю1 совдва кодовых преобразователя 16,17,третий регистр 7 последовательныхприближений, третий преОбразователь11 кода в напряжениеВ пиковых детекторах,определяются в 1 п и сов, выходные напряжения СКД 2 сравниваютсяс полученными на выходах ПКН 16,17напряжениями. Сигнал рассогласованияформируется блоками 18, 19 сравнеИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для связи аналоговых источников информации с ЦВМ,Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощениепреобразователя.На фиг, 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг,2структурная схема пикового детектора; на фиг, 3 - структурная схемаблока определения максимума; нафиг. 4 - структурная схема блока определения квадранта; на фиг, 5структурная схема блока управлениярегистрами; на фиг. 6 - временныедиаграммы, поясняющие работу устройства,Преобразователь содержит: блокопорного напряжения, синусно-косинусный датчик 2, блок 3 эталонного напряжения, регистр 4, пиковые детекторы 5,6, регистр 7 последовательныхприближений, блок 8 определения максимума напряжения, блок 9 определения квадранта, блок 1 О управления регистрами, кодовый преобразователь 11,регистры 12, 13 последовательныхприближений, кодовые преобразователи14,15, кодовые преобразователи 16,17,блоки 18,19 сравнения, Каждый пиковый детектор содержит регистр 20 последовательных приближений, преобразователь 21 кода в напряжение, блок22 сравнения, коммутатор 23, элементИЛИ 24. Блок 8 определения максимума напряжения содержит триггер 25, элемент И 26, генератор 27 импульсов, счетчики 28,29, дешифраторы 30,31, элемент ния, управляет процессом поразрядного уравновешивания выходных кодов врегистрах 12, 13 в зависимости от кода квадранта через блок 10 управлениярегистрами. Корректировка измененияопорного напряжения осуществляетсяс помощью блока 3 эталонного напряжения, преобразователя 11 и регистра7, 4 з.п. ф-лы, 6 ил .1 ИПИ 32. Блок 9 определения квадрантасодержит три нуль-компаратора 33,дваэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34,35.Блок10 управления регистрами содержит инвертор 36, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 37-39, элемент ИЛИ 40.Преобразователь работает следующим образом,С одного выхода генератора 1 сио нусоидальное напряжение определенной неизменной амплитуды (фиг, ба)поступает на статорную обмотку синусно-косинусного датчика 2. С синусной и косинусной обмоток датчика 2 5" на входы пиковых детекторов 5 и 6 подаются переменные напряжения, амплитуда которых соответственно пропорциональна синусу и косинусу угла поворота датчика 2 (фиг.6 Ь,с) и описывается в виде следующих выражений:(1) = У,з 1 п и й сову, - амплитуда опорного напряжения, снимаемого с генератора 1 и поступающего настаторную обмотку датчика 2;- частота этого напряжения; - угол поворота оси датчика;- мгновенные значения сигналов, снимаемых соответст венно с синусной и косинусной обмоток датчика 2.Пиковые Детекторы 5,6 выполнены ввиде преобразователя кода в напряжение последовательного приближения40 (фиг.2). Работа регистра 20 последо(У Бсов с 50 Сигналы с выходов пик-детекторов 5,6 сравниваются на блоках 18, 19 с выходными напряжениями преобразователей 16,17, соответственно описываемыми следующим образом:55 Овы(3)11 со 5 Чът 110 К сов Чт э 1 в (1 вательных приближений, а соответственно, и всего пик-детектора, тактируется блоком 8 определения максимума.До момента времени С (фиг,б Ь,с) все выходы регистра 20 установлены в "1", кроме выхода старшего разряда. Такое исходное положение регистра 26 определяется импульсом предустановки (фиг.бЬ), по окончании которого при тактировании синхроимпульсами (фиг.бш) начинается уравновешивание напряжения преобразователя 21 и напряжения обмоток датчика 2, которые сравниваются блоком 18. В результате уравновешивания на выходе преобразователя 21 к моменту времени С ц формируется напряжение, равное по амплитуде величине напряжения обмоток датчика 2, и остается неизменным до прихода следующего импульса предустановки (фиг. 6 Ь,с), Для обеспечения уравновешивания разнополярных сигналов коммутатор 23 осуществляет подачу опорного напряжения положи тельной либо отрицательной полярности на преобразователе 21, для чего на управляющий вход коммутатора 23 через элемент ИЛИ 24 подается сигнал (фиг,бе или й) с блока 9, определяемый полярностью сигнала с обмоток датчика 2. Причем по окончании строб- импульса (фиг. 6 Е), поступающего на второй вход элемента 24 с выхода блока 8, полярность опорного напряжения становится отрицательной, а выходной сигнал преобразователя 21 положительным (фиг. бс) .После прохождения пик-детекторов 5,6 переменные сигналы, снимаемые с 40 обмоток датчика 2, преобразуются в сигналы, постоянные в течение цикла преобразования, величины которых соответствуют амплитудам переменных сигналов (фиг, 6 Ь,с):13вы 1(в Ф вы ( амплитуда сигналов на выходе преобразователей 16,17;амплитуда эталонного опорногонапряжения,снимаемого с выхода блока 3опорного напряжения;коэффициент, характериэук(щийнестабильности Повопорного напряжения генератора 1, изменениекоэффициентатрансформациидатчика 2,нестабильности входных каскадов и т.д,;Ч, - искомое значение угла в двоичном коде. м образом, при 1 О 1 пполучаем ( = (1 , т.е. угол поворота вала датчика преобразуется в искомый код. Для формирования напряжений (3) регистры 14,15 по окончании импульса предустановки с выхода блока 8 (фиг,61) формируют код угла ( для чего через блок О замыкается обратная связь с выходов блоков 18,19.на информационные входы регистров 14,15. После преобразования кода угла , в код в 1 п(у сов ц, в кодовых преобразователях 18,19 они поступают на цифровой вход преобразователей 16,17 соответственно. В качестве опорного на вход преобразователей 16,17 подается напряжение, равное К Бо , с выхода преобразователя 11, на опорный вход которого поступает 1)о, с вы"хода источника 15 постоянного тока, выбираемое из соотношения Поп,Уо,( а на цифровой вход преобразователя 11 поступает код К с выхода регистра 13 поиска. Код угла Ч , полученный в регистрах 12,13 и равный углу по" ворота оси датчика (р , по фронту строб-импульса из блока 8 (фиг.бЬ) записывается в регистр 4 совместно с разрядами 90 и 180 , формирующими 1349005ся в блоке 9 определения квадранта (фиг,4),Значение разрядов 90 и 180 зависит от соотношения фаз гармоничес 5 ких сигналов, следующих с выхода генератора 1, синусной и косинусной обмоток датчика 2 на входы нуль-органов 33 блока 9, причем при совпадении фаз сигналов с выхода генератора 1 и синусной обмотки датчика 2 (фиг. 6 е) разряд 180 принимает нулевое значение, а при несовпадении- "1" что реализуется на элементеоИСКЛЮЧАЯЦЕЕ ИЛИ 34. Разряд 90 прини "мает нулевое значение при совпадении фаэ сигналов синусной и косинусной обмоток датчика 2 и равен "1" при несовпадении фаэ, что реализовано на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35. Для слу чая, представленного на фиг, 6, разряд 180 = 02-й квадрант, разряд 90 = 125Уравновешивание сигналов с выходов пик-детекторов 5,6 и преобразователей 16,17 происходит следующим обоазом.Сравнение этих сигналов осуществляется блоками 18,19, сигнал с вы хода которых поступает на входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 39,38 блока 10 управления регистрами (фиг,5), а сигнал с выхода блока 19 через инвертор 36 поступает на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 39. На вторые входы элементов 38,39 поступает разряд 90 с выходаоблока 9, Таким образом, прио нулевом значении разряда 90 на информационные входы регистров 12,7, 40 определяющих направление поиска,поступает сигнал, соответствующий сигналу с выхода блока 18, а на информационный вход регистра 13 - инверсное значение сигнала с выхода блока 19. 45 При единичном значении разряда 90 закон прохождения сигналов на информационные входы регистров 7,12,13 меняется на обратный. Коррекция опорного напряжения, поступающего с пре образователя 14, производится лишь при необходимости, когда У Ф Бооц опКоэффициент К, определяющий величину опорного напряжения, формируемого преобразователя 11, поступает в 55 виде двоичного кода с выхода регистра 7 последовательных приближений на цифровые входы преобразователя 11, Регистр 7 устанавливается в состояние, соответствующее Кщ 1 при поступленин на его вход установки импульса предустановки (фиг.61), Если Уто напряжения с выходов блоков 18, 19 сравнения не равны, следовательно, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 блока 10 будет формироваться "1", что определит наличиена выходе элемента ИЛИ 40 блока 10, т.е. синхроимпульсы (фиг,61) с выхода блока 8 не будут проходить на тактовый вход регистра 7, его состояние останется неизменным, т.е. коррекция опорного напряжения не производится, Если УПо ,то напряжения с выходов блоков 18,19 сравнения на определенном такте работы регистров 12,13 станут равны, и, следовательно, на выходе элемента 37 блока 10 будет формироваться "0",что разрешит прохождение тактирующих импульсов на выход элемента ИЛИ 41 и на тактовый вход регистра 7, который изменит свое состояние в соответствии с сигналом на информационном входе таким образом, что сигналы с выходов блока 18,19 станут неравными, т,е, опорное напряжение будет откорректировано. Регистры последовательных приближений последовательно меняют состояние разрядов до младшего при поступлении импульсов на тактовый вход а затем фиксируют это состояние до прихода импульса на вход установки, т,е. до следующего цикла преобразования.В результате уравновешивания получаем:13 в 1 пу Уо., К вдп(,; Поп сов Ч - ПоК совЧ,тНа тактирующий вход регистров 7,12 поступают синхроимпульсы (фиг,6 ш) с выхода блока 8 определения максимума, формирование которых происходит следующим образом, Триггер 25 блока 8 (фнг,3) формирует строб, в течение которого тактирующие импульсы с генератора 27 через элемент И 26 поступают на вход счетчика 28, Передний фронт строба (фиг,бЕ) опРеделЯетсЯ вРеменем Ео прихода импульсов с блока 9 определения квадранта (фиг,беБ) на вход элемента ИЛИ 32, задний фронт строба формируется по окончании строб-импульса (фиг,б,Ь) с выхода дешифратора ЗО,Момент времени соответа хствует 1/4 периода несущей частоты а весь цикл преобразования не превышает 1/2 периода несущей частоты.Эти временные соотношения определяют выбор частоты генератора 27 и разрядность счетчика 28, который формирует на выходах дешифратора все необходимые устройству синхронизации сигналы (фиг.б Ь 1 с 1 ш). 10 Формула изобретения 1. Преобразователь угла поворота 15 вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик, блок определения квадранта, первый и второй регистры последовательных приближений, первыц и второй преобразователи кода в нацря жение выходы которых подключены к одним входам первого и второго блоков сравнения соответственно, блек опорного напряжения один выход ко)торого подключен к входу синусно-ко синусного датчика, блок эталонного напряжения, регистр, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введены блок опре деления максимума напряжения, цва пиковых детектора, блок управления регистрами, два кодовых преобразователя, третий регистр последовательных приближений, третий преобразователь кода в напряжение, аналоговый вход которого подключен к выходу блока эталонного напряжения, а выход соединен с аналоговыми входами первого и второго преобразователей кода в напряже ние, один выход блока опорного напряжения подключен к первому входу блока определения квадранта, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходами синусно-коси нусного датчика соответственно, которые подключены к первым входам первого и второго пиковых детекторов соответственно, первый и второй выходы блоКа определения квадрантов подклю чены к соответствующим входам блока определения максимума напряжения,третий и четвертый выходы блока определения квадранта подключены к входам двух старших разрядов регистра, первый выход блока определения максимума напряжения подключен к первому входу блока управления регистрами, к вторым входам первого и второго пиконь;х детекторов и к тактовым входампервого ц второго регистров последовательных приближений, первый и второй выходы блока определения квадрантон подключены к третьим входам первого и второго пиковых детекторов соответственно, выходы которых подключены к другим входам первого и второго блоков сравнения соответствецно, выходы которых подключены к второму и третьему входам блока управления регистрами, четвертый вход которого подкпючец к четвертому выходу блока определения квадранта, первый ц второй выходы блока управления регистрами подключены к тактовому и информационному входам третьего регистра последовательных приближений, второй выход блока определения максимума цапряжений подключен к установочцым входам регистров последовательных напряжений и четвертым входам пиконых детекторов, выходы первого и второго регистров последовательных приближений через первый и второй кодовые преобразователи соответственно подключены к цифровым входам первого и второго преобразователей кода в напряжение, выходы блока опорного цапряжеция соединены с пятым и шестым вхедамц пиковых детекторов, второй и третий выходы блока управления регцетрамц подключены к информационнымвходам второго и первого регистров последовательных приближений, третий выход блока определения максимума подключен к управляющему входу регистр, выходы второго регистра последовательных приближений подключен к входам младших разрядов регистра,2. Преобразователь по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пиковый детектор содержит элемент ИЛИ, коммутатор, регистр последовательных приближений, преобразователь кода в напряжение, блок сравнения, тактовый и установочный входы регистра последовательных приближений являются вторым и третьим входами пикового детектора, а выход подключен к цифровым входам преобразователя кода в напряжение, выход которого является выходом пикового детектора и подключен к одному входу блока сравнения, другой вход которого является первым входом пикового детектора, а выход соединен с информационным входом регистра последовательных приближений, 1349005 10первый вход элемента ИЛИ соединен с установочным входом регистра последовательных приближений, второй является четвертым входом пикового де 5 тектора, выход подключен к управляющему входу коммутатора, выход которого подключен к аналоговому входу преобразователя кода в напряжение, а информационные входы являются пятым 10 и шестым входами пикового детектора.3. Преобразователь по п,1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что блок определения квадранта содержит три нуль-компаратора и два элемента ИСК ЛОЧАКПЕЕ ИЛИ, входы первого, второго и третьего нуль-компараторов являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока, выходы первого и нторого нуль-компараторов под ключены к нходам первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выходы второго и третьего нуль-компараторов подключены к входам второго элемента ИСКДОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы второго итретьего нуль-компараторон являются первым и вторым выходами блока соответственно, выходы перного и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются третьим и четвертым выходами блока. ЗО 4,Преобразователь по и.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок определения максимума напряжений содержит генератор импульсов, триггер, элемент И, два счетчика, два дешифратора, элемент ИЛИ, входы которого являются входами блока, а выход подключен к одному входу триггера, выход которого подключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу первого счетчика, выходы которого подключены к входам первого дешифратора, один выход которого является первым ныходом блока, а другой подключен к входу второго счетчика, выходы которого соединены с входами второго дешифратора, первый выход которого янляется вторым выходом блока, второй подключен к другому входу триггера, а третий является третьим выходом блока.5. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления регистрами содержит три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвертор, элемент ИЛИ, входы первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются вторым и третьим входами блока, а выход подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является первым входом блока, а выход - первым выходом блока, первый вход нторого элемента ИСКЛЮЧЮОЩЕЕ ИЛИ является четвертым входом блока, а выходтретьим выходом блока, второй вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через иннертор подключен к первому нходу первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход - с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход . третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ является вторым выходом блока.349005 б Редактор М,Цитки Заказ 5200 7 Тираж НИИПИ Государст нного к по делам иэо113035, Москва,етении и35Раушс Ужгород, ул, П роек тна оизводственно-полиграфическое предприяти И К Составитель М .СидороваТехред А,Кравчук Корректор И.Муска Подписнтета СССРткрытийая наб. д.4/5