Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. 5

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла (CKflyJ, выход которого через блок преобразования напряжения в частоту О подключен к входам реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к счетчику, выходы которого и выходы реверсивного счетчика подключены к формирователю синусно-ко- 15 синусных сигналов, а шходы формирователя через усилители мопщости подключены к входам СКДУ С 3.

Недостатком преобразователя является низкая точность.20

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий СКДУ, выходы которого через умножители подключены к аналоговому сумматору, выход аналогового сумматора 5 через блок преобразования напряжения в частоту подключен к реверсивному счетчику, выхода разрядов которого через блок функционального преобразования кодов подключены к другим 30 входам умножителей С23.

Недостатком такого преобразователя является низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пре- 35 образователь угла поворота вала в код, содержащий СКДУ грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодуляторов точного отсчета подключены к аналоговому сумма- 40 тору, выход блока выбора каналов подключены к входу блока преобразования напряжения з частоту, клходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, 45 выходы первого блока функционального преобразования кодов подключены к одним входам первого и второго демодуляторов точного отсчета, демодулятор грубого отсчета, второй блок jo функционального преобразования кодов, источник опорных сигналов, подключенный к вхо; СКДУ, выходы СКДУ точного отсчета через селектор квадранта подключены к другим вхо- S5 дам первого и второго демодуляторов точного отсчета, выход аналогового сумматора через первый фильтр подключен к блоку выбора каналов, выход | разрядов реверсивного счетчика подключены к первому и второму блокам функционального преобразования кодов, выход СКДУ грубого отсчета через последовательно включенные .селектор квадрантов грубого отсчета, первый и второй демодуляторы грубого отсчета, второй аналоговый сумматор и второй фильтр подключены к другому входу блока выбора каналов, а выходы второго блока функционального преобразования кодов подкдючены к. другим входам демодуляторов грубого отсчета 3.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность, вызванная погрешностями СКДУ тлчноГо отсчета.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодуляторов точного отсчета подключены к аналоговому сумматору, выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразования напряжений в частоту, выходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы первого блока функционального преобразования кодов подключены к одним входам первого и второго демодуляторов точного отсчета, демодулятор грубого отсчета, второй блок функционального преобразования кодов, источник опорных сигналов, введены первый и второй цифровые сз мматоры и первый и второй блоки преобразования кода в ток, входы которых соединены с выходом второго блока функционального преобразоваш{я кодов, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам синусно-косинусных датчиков грубого и точйого отсчетов, первьй и второй выходы синусно-ко синусного датчика точного отсчета подключены к другим входам первого и второго демодуляторов точ-. ного отсчета, выход синусно-косинусного датчика грубого отсчета подключен к одному входу демодулятора грубого отсчета, выход источника опорных сигналов подключен к входу второго блока функционального преобразования кодов и к одним входам первого и второго цифровых сумматоров, другие входы которых соединены с выходами младших и старших разрядов реверсивного счетчика, выход первого цифрового сумматора подключен к входу первого блока функционального преобразова ния кодов, а выход второго цифровог сумматора - к другому входу демодул тора грубого отсчета, выход которог и выход аналогового сумматора подключены к входам блока выбора каналов. При этом источник опорных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты. На чертеже представлена структур ная схема преобразователя. Преобразователь содержит синусно-косинусные датчики грубого (ГО) и точного (ТО) отсчетов 1 и 2, демодуляторы 3-5, аналоговый сумматор 6, первый и второй блоки 7 и 8 преобразования кода в ток, блок 9 выбора, каналов, блок 10 преобразова ния напряжения в частоту, первый и второй блоки 11 и 12 функциональ- . ного преобразования кодов, реверсивньп счетчик 13, цифровые сумматори 14 и 15, источник 16 опорных сигналов. При этом источник 16 состоит из последовательно соединенных задающего генератора импульсов и счетчика. - делителя частоты. Преобразователь работает следующ образом. Выходные напряжения источника 16 подключены к блоку 12, который вырабатывает коды sin ш t и cos Out. Эти коды преобразуются в токи первичных обмоток датчиков 1 и 2 с помощью блоков 7 и 8, что устраняет влияние температурных погрешностей датчиков. При необходимости в состав блоков 7 и 8 могут быть включены фильтры нижних частот, подавляющ высшие гармоники в спектре выходных напряжений блоков 7 и 8. Синуснокосинусные датчики 1 и 2 используют в режиме фазовращателей с полем. На вторичных обмотках датчик ТО 2 наводятся напряжения (u)t + pe), -E2COS(u)). 54 В демодуляторах 3 и 4 эти напряжения умножаются на выходные сигналы блока 11 cos(u)t+ф,); 81п(аЛ:+Ф), где Ф-, - начальная фаза, определяемая m младшими разрядами кода, записанного в реверсивном счетчике 13. В результате на выходе демодуляторов 4 и 5 получаем U E Sin{uJt+p9) cOs(u)i-K() у-51п( (2aJtfpe -t); со5{ю +ре)31п(и)) (pв-)(2wt -pe+Ф). После суммирования появляется сигнал , Е.-Е.. U +U5 -l sm{p9-«|,) + x() . Поскольку , напряжение второй гармони1Ш невелико. Это напряжение подавляется тьтром нижних частот, входящим в состав аналогового сумматора 6 или демодуляторов 4 и 5. Тогда на выходе аналогового сумматора 6 сформируется напряжение и Ь± sin (рв--Ф1). В установившемся состоянии , что возможно только при . В результате асимметрия вторичных обмо- . ток фазовращателя, неравенство коэффициентов передачи демодуляторов не приводит к появлению ошиб1си. В преобразователе отсутствует требование к подавлению синфазного сигнала, поскольку напряжения U и Ug суммируются и в установившемся состоянии равны кулю. Поскольку опорные нах яжения демо.Еотяторов изменяются по гармоническому закону, обеспечивается их абсолютная частотная избирательность, т.е. составляющие входного напряжения демодуляторов с частотами отличными от частоты сигнала, подавляются. Напряжение на вторичной обмотке датчика 1 грубого отсчета имеет вид -EgCos(u)t+0). Поскольку канал ГО необходим для исключения неоднозначности отсчетов, то к нему не предъявляется особых

требований по точности. В канале ГО использован один демодулятор 3 в режиме релейного синхронного детектирования. Опорное напряжение для демодулятора 3 вида sign sin(iuiA+ l) 5 вырабатывается в сумматоре 14. Начальная фаза 2 опорного напряжения в канале ГО должна быть меньше начальной фазы, соответствующей коду в счетчике 13, в р раз. Для О получения нужного соотношения между и -1 при общем количестве разрядов счетчика (n+m), причем trfm, к сумматору 14 подключены п старших разрядов, к сумматору 15 - m мпадших tS разрядов. Тем обеспечивается f 2 поскольку . Отбрасывание п старших раз ряде в в канале ТО ограничивает изменение Ф пределаг-ш 04360 (соответствует изменению 0 20 , 360°

),

в диапазоне О Р

Выходное напряжение демодулятора 3 после фильтрации с помощью входящего в состав демодулятора 4ильтра нижних частот будет иметь вид

u3-|i sin (в-Ф2)

и.

Напряжения U и U поступают на вход блока 9 выбора каналов. Переключение на ГО осуществляется, когда уровень Uj I превышает величину, соответствующую значению

Ре +эо.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе уменьшаются погрешности фазовращателя и демодуляторов точного отсчета, что приводит к повышению точности преобразователявр целом,

Экономический эффект от использоваш1я преобразователя определяется его техническим преимуществом.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ЪАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодуляторов точного отсчета подключены к аналоговому сумматору, выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразования напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам сложения и Нз1читания реверсивного счетчика, выходы первого блока функциональ-. ного преобразования кодов подключены к одним входам первого и второго дв модуляторов точного отсчета, демодулятор грубого отсчета, второй блок функционального преобразования кодов,. источник опорнйх сигналов, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены первый и второй цифровые сумматоры и первый и второй :блоки преобразования кода в ток, входы которых соединены с выходом второго блока функционального преобразования кодов, а выхода подключены соответственно к первому и второму входам синусно-1сосинусных датчиков грубого и точного отсчетов, первый и второй выходы синусно-ко синусного да тчика точного отсчета подключены к другим входам первого и второго демодуляторов тачного отсчета, выход синусно-косинусного датчика грубого отсчета подключен к одному входу демодулятора грубого отсчета, клход источника опорных сигналов подключен к входу йторого блока функционального преобразования кодов и к одним входам О) первого и второго цифровых сумматоров, другие входы которых соединены с вьЬсодами младших и старших разрядов реверсивного счетчика, выход S е первого цифрового сумматора подключен к входу первого блока функционального преобразования кодов, а выход второго цифрового сумматора - к дру00 гому входу, демодулятора грубого отс счета, выход которого и выход аналогового сумматора подключены к вхоДШ4 блока выбора каналов( 4 сл 2. Преобразователь по п. 1, о тлича ю цийся тем, что источник опорных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты.