Преобразователь угол-код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/04 

2. Преобразователь по n.l, о т личающийся тем, что функциональный цифроаналоговый преобразователь содержит (п+1) инверторов, где п- число цифровых входов функционального цифроаналогового преобразователя, два постоянных запоминающих устройства, п элементов ИЛИ и цифроаналоговый преобразователь, аналоговый вход которого является аналоговым входом функционального цифроаналогового преобразователя, а выход выходом функционального цифроаналогоiBoro преобразователя, цифровые входы которого через и интервалов подключены к п входам первого постоянного запоминаглщего устройства, выходы которого подключены к первым входам элементов ИЛИ, выходы которых соединены с цифровыгли входами цифросшалогового преобразователя, выход первого инвертора через (n+ll-ft инвертор подключен к первому входу второго постоянного запоминающего устройства, а выходы остальных инверторов подключены к остальным входам второго постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к BTopbiM входам элементов ИЛИ.

1, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛКОД, содержащий синусно-косинусный датчик, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выходы подключены к селектору квадрантов косинусный и синусные выходы которого подключены к аналоговьм входам первого и второго функционал ных цифроаналоговых преобразователе цифровые входы которых подключены к выходам старших разрядов реверсив ного счетчика, кроме выходов первых двух старших разрядов, которые подк лючены к цифровым входам, селектора квадрантов, выходы первого и второг функциональных цифроаналоговых преп faipjOoKft) fft pafffMfti) образователей подключены соответственно к первому и второму входам первого дифференциального усилителя, демодулятор, первый выход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с входом преобразователя напряжение-частота, выходы которого подключены к входг1М реверсивного счетчика, второй дифференциальный усилитель и третий функциональный цифроаналоговый преобразователь, цифровые входы которого подкйючены к выходам младших разрядов реверсивного счетчика, выходы ревер-. сивного счетчика являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, прямой вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а инверсный вход - с выходом третьего функционального цифроаналогового преобразователя , аналоговый вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход nejJBoro дифференциального усилителя соединен с вторым входом демодулятора.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации устройств ввода угловой информации в вычислительную машину. Известны преобразователи сигналов сельсина или синусно-косинуского вращающегося трансформатора (СКВТ) в двоичный цифровой кол, для которых в качестве характеристики сигнала датчика, несущей информацию о измеряемом угле, используется амплитуда переменного напряжения, а выходкой код формируется как результат отслеживания входных сигналов аналого-цифровой системой автоматического регулирования. Такие преобразователи содержат се лектор квадранта, на аналоговый вход которого подаются сигналы от датчика угла (сельсина или СКВТ |, выходы селектора квадранта подключены к аналоговым входам синусного и косинусного умножающих функциональных цифроаналоговых преобразователей (,ФЦАП ), выходы ФЦАП подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого через демодулятор с инэгегрирующим фильтром и генератор, управляемый напряжением, связан с входом реверсивного счетчика, выходы ренерсивного счетчика подключены к цифровым входам селектора квадранта, ФЩШ, а также к выходам преобразователя Cl 3. В таких преобразователях ФЦАП поз воляет получать на своих выходах про изведения входных сигналов на тригонометрическую функцию цифрового экви BaJieHTa компенсирующего угла sinScosV исозвз пЧ,, где б - определяемый угол; Ч - компенсирующий угол, цифровой эквивалент которого содержится в реверсивном счетчике. Разность этих произведений на выходе дифференциального усилителя дает сигнал рассогласования между определяемым и компенсирующим углом 5твсоз-/-сй50 sitx4 sin(0-V). В результате процесса сложения, ОСуществляемого такой структурой и проявляющегося как сведение к нулю сигнала рассогласования 2 п{в- 1 , выполняется равенство 0 Точность таких преобразователей определяется главным образом погрешностью воспроизведения тригонометрических функций ФЦАП. Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобра зователь, содержащий селектор ква,црантар на аналоговый вход которого подаются сигналы от датчика угла (сельсина или СКВТ ), косинусный и синусный вых:оды которого подключены к аналоговьтм входам первого и второго функциональных цифроаналоговых преобразователей, цифровые входы которых подключены к выходам старших разрядов реверсивного счетчика, кроме выходов первых двух разрядов , которые- подключены к цифровым входам селектора квадрантов, одни выходы первого и второго функциональных цифроаналоговых преобразователей подключены соотв.етственно к первому и второму входам первого дифференциального усилителя, демодулятор, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход с преобразователем, напряжения, которого подключены к входам реверсивного счетчика, второй дифференциальный усилитель и третий цифроаналоговый преобразователь, цифровые вхо,цы которого подключены к выходам младших разрядов реверсив ного счетчика, другие выходы первог и второго функциональных цифроанало гов.ых преобразователей подключены к входам второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом третьего функци нального преобразователя, выход которого подключен к третьему входу : первого дифференциального усилителя выход которого подключен к второму входу демодулятора, выходы реверсив ного счетчика являются выходами пре образователя. В таком преобразователе использу ется фактически не два, а четыре ФЦАП для получения произведений ; SinQcos/ ; cosGsin/ ; cosGcos t isinQsinf , где 9 - определяемый угол; f - компенсирующий угол, соответствующий первой группе из г старших разрядов выходного кода. Разность двух первых произведений, получаемая на выходе дифференциального усилителя, дает сигнал рассогласования sin(e-V| с точностью до , где Ц - наибольшее значение напряжения на аналоговом входе ФЦАП, соответствующее значению функции или cos 0 . Сумма двух других произведений дает значение co5{e- fi) У1 1ножаемо с помощью еще одного ФЦАП на .где 2 -компенсирующий угол, соот ветствующий m остальным младшим раз рядам выходного кода.. В результате алгебраического сложения получается суммарный сигнал рассогласования, сводимый в системе к нулю 5in(e-4;)-cos(,). Выходной сигнал для с гавнения с sin (е - 4 ) должен быть пропорцио нально уменьшен в 2 раз. Этим значительно снижается влияние на сигнал, эквивалентный п разрядам аддитивных составляющих погрешности тангенсного ФЦАП, таких как наводки и шумы в слабосигнальных цепях преобразования младших разрядов. Разрешающая способность таких преобразователей может достигать 16-18 разрядов выходного кода при общей погрешности +1,3 С21. Недостатком преобразователя явля ется использование четырех ФЦАП для синусно-косинусного преобразования и одного ФЦАП для тангенсного преоб разования. Это существенно повышает сложность преобразователя. Цель изобретения - упрощение пре образователя без уменьшения функцио нальных возможностей и ухудшения те нических характеристик преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угол-код, содержащем синусно-косинусный датчик, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выходы подключены к селектору квадрантов, косинусный и синусные выходы которого подключены к аналоговым входам первого и второго функциональных цифроаналоговых преобразователей, цифровые входы которых подключены к выходам старших разрядов реверсивного счетчика, кроме выходов первых двух старших разрядов , которые подключены к цифровым входам селектора квадрантов, выходы первого и второго функциональных цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к первому и второму входам первого дифференциального усилителя, демодулятор, первый выход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с входом преобразователя напряжениечастота , выходы которого подключены к входам реверсивного счетчика, второй дифференциальный усилитель и третий функциональный цифроаналоговый преобразователь, цифровые входы которого подк.гпочены к выходам младших разрядов реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика являются выходами преобразователя, прямой вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а инверсный вход - с выходом третьего функционального цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход первого дифференциального усилителя соединен с вторым входом демодулятора. Кроме того, функциональный цифроаналоговый преобразователь содержит (n+l) инверторов, где п - число цифровых входов функционального цифроаналогового преобразователя, два постоянных запоминающих устройства, П элементов ИЛИ и цифроаналоговый преобразователь, аналоговый вход которого является аналоговым входом функционального цифроаналогового преобразователя , а выход - выходом функционального цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого через п инверторов подключены к ti входам первого постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к первым входам элементов ИЛИ, выходы которых являются цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, выход первого инвертора через (ь+1)-й инвертор подключен к первому входу второго постоянного запоминающего устройства, а выходы остальных инверторов подключены к остальным входам второго посто5 нно запоминающего устройства, выходы которого подключены к вторым входам элементов ИЛИ. Сущность изобретения заключается в выборе более экономной с точки зрения количества и сложности исполь зуемых элементов структуры блока фор мирования сигнала рассогласования за счет реализации отличающегося от известного алгоритма формирования сигнала оассогласования S4n(0-4J-sini sO При полном согласовании угол поворота соответствует На фиг. 1 изображена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - вариант реализации функционального цифро аналогового преобразователя. Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1, функциональный цифроаналоговый преобразователь 2 (ФЦАП I, дифференциальные усилители 3 и 4, ФЦАП 5 и 6, селектор 7 квадрантов, демодулятор 8, преобразователь 9 напряжение-частота, реверсивный счетчик 10, инверторы 11, постоянные запоминающие устройства 12 и 13, элементы ИЛИ 14, инвертор 15, цифроаналоговый преобразователь 16. Преобразователь работает следующим образом. Сигналы.с выхода синусно-косинусного датчика 1, пропорциональные синусу и косинусу измеряемого угла, поступают на селектор 7 квадранта, который по коду двух старших разрядов выходного кода реверсивного счетчика 10 вырабатывает на своих аналоговых выходах сигналы, соответствующие тригонометрическим функциям первого квадранта измеряемого угла б : и cos б . Сигнал 0 подается на аналоговый вход ФЦАП 6, а Q на аналоговый вход ФЦАП 2, гдег умножается на цифровой код, экви валентный соответственно косинусу и синусу угла f , Разность полученных произведений .sirtecosV, и cosestn If на выходе дифференциального усилителя 3(. Q-Y-f). подается на неинвертируниций вход дйф фергенциального усилителя 4, на инвер тируквдий вход которого подается сигнал с выхода ФЦАП 5, представляющий собой произведение единичного (норми рукяцего) опорного сигнала на цифровой код синуса угла Ч. На выходе дифференциального усилителя 4 образуется сигнал рассогласования 51r(6-/)-Sin /2 ,детектируемый и ин(Тегрируемый демодулятором 8, сигнал С выхода которого управляет работой преобразователя 9 напряжение-частота величина выходных импульсов которогр пропорциональна величине сигнала рассогласования. Последовательность импульсов в зависимости от знака сигнала рассогласования поступает на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика, код которого при полном согласовании соответствует углу . Функции демодулятора 8 заключаются в детектировании и фильтрации сигнала рассогласования, который представляет собой колебания с частотой ujt опорного сигнала и амплитудой сигнала рассогласования (0-4,) . Такой Демодулятор 8 может быть выполнен, например, в виде аналогового умножителя сигналов рассогласования и опорного, выход которого подключен к входу фильтра низких частот, при этом на выходе фильтра низких частот рбразуется постоянный сигнал, сохраняющий знак сигнала рассогласования. Преобразователь проще по сравнению с известным за счет использования формирования старшей части сигнала рассогласования только двух ФЦАП вместо четырех и отсутствия третьего дифференциального усилителя. Функциональный цифроаналоговый преобразователь работает следующим образом. Блоки 11-15 преобразуют входной п-разрядный цифровой код угла в п° разрядный код соответствующей тригонометрической функции, а цифроаналоговый преобразователь 16 осуществ-. ляет перемножение этого кода на входной аналоговый сигнал, поступающий на его аналоговый вход. , В качестве ФЦАП 5 можно использовать линейный умножающий ЦАП в случае, когда число старших разрядов значительно больше числа младших разрядов реверсивного счетчика. Поскольку Kimtqi-f imsm Ey , УГОЛ f 2 МОЖНО выбрать достаточно малым за счет увеличения разрядности кода угла / . При этом ошибка аппроксимации функции . прототипе равная t( вдвое больше ошибки аппроксимации функции sir t , равной Sn Л ; ЧТО- подтверждается еле-дующим расчетом: « Ч eim 7 -4-т7 г т Vo Зсоз У -гсоз-/ Технико-экономическая эффективность преобразователя заключается в принципиальной возможности реа;лизации современного уровня технических характеристик при помощи блок-схемы, по отношению к прототипу, более простой и в большей степени ориентированной на применение современных 31ечестБенных интегральных схем.

Pu-t.l