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

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах обработки данных. Известен преобразователь поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, блоки умножения, блок вычитания, компаратор и реверсивный счетчик 1 . Недостатком этого преобразователя является сложность и низкое быстродействие. Наиболее близким к данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а один выход подключен к аналоговому входу первого блока умножения, выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены к цифровым входам первого и второго блоков умножения, компаратор, вход которого через суммирующий усилитсль соединен с выходами блоков умножения, а выход подключен к реверсивному счетчику, выходы разрядов реверсивного счетчика подключены к блоку синусно-косинусного преобразования кодов, блок преобразования напряжения в код, вход которого соединен с выходом суммирующегоу усилителя, а выход подключен к счетному входу реверсивного счетчика 2. Недостатком этого преобразователя является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью выполнения нескольких циклов преобразования для подбора соответствующего кода. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. Иоставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинуный датчик угла, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а один выход подключен к аналоговому входу первого блока умножения, выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены к цифровым входам первого и второго блоков умножения, компаратор, введены блок формирования пачки импульсов, инвертирующий усилитель, инвертор, элемент ИСКЛЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистр последовательного приближения, первый и второй ключи, другой выход синусно-косинусного датчика угла через первый ключ и через последовательно соединенные инвертирующий усилитель и второй ключ подключен к аналоговому входу второго блока умножения, выходы первого и второго блоков умножения подключены к входам компаратора, выход компаратора подключен к одному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к одно.му входу регистра последовательного приближения, источник опорного напряжения через блок формирования пачки импульсов подключен к другому входу регистра последовательного приближения, один выход которого подключен к друго.му входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к управляющему входу первого ключа и через и}1вертор - к управляющему входу второго ключа, а выходы разрядов регистра последовательного приближения подключены к входам блока сипусно-косинусного преобразования кодов. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный датчик угла 1, блок 2 формирования пачки импульсов, инвертирующий усилитель 3, инвертор 4, первый 5 и второй 6 блоки умножения, блок 7 синусно-косинусного преобразования кода, регистр 8 последовательного приближения, элемент 9 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, компаратор 10, первый 11 и второй 12 к.пючи, источник 13 опорного напряжения. Преобразоваель угла поворота вала в код работает следующим образом. При повороте вала синусно-косинусного датчика угла 1 на некоторый угол Л в его выходных обмотках вырабатываются напряжения, амплитуда которых пропорциональная синусу и косинусу угла поворота вала. По сигналу опорного напряжения Uon источника 13 блок 2 вырабатывает последовательность импульсов, по которы.м происходит поочередное переключение разрядов регистра 8 последовательного приближения. В первых двух тактах преобразования определяется квадрант, в котором находится кодируемый угол. Определение квадранта кодируе.мого угла происходит следующим образом. В первом такте, по импульсу блока 2 формирования пачки импульсов, старщий разряд л 180° регистра 8 последевате тьного приближения устанавливается в состояние «1, а его инверсный выход, который непосредственно соединен с первы.м входом элемента 9, в состояние «О. В этом случае синусное напряжение от датчика 1 через первый 5 блок умножения подключается к инвертирующему входу компаратора 10. Если при сравнении синусное напряжение и.меет прямую фазу, компаратор 10 вырабатывает напряжение, соответствующее уровню «О и в старщий разрад ( «х 180°) регистра 8 последовательного приближения через элемент 9 записывается нулевое значение, а если обратную - компаратор 10 выраба-тывает напряжение, соответствующее уровню «О и в следующий разряд ( о( 90°) регистра 8 последовательного приближения через элемент 9 записывается единичное значение, что однозначно соответствует второму квадранту.

Если в старшем разряде ( оС 180°) регистра 8 последовательного приближения записано единичное значение, то по сигналу с инверсного выхода старшего разряда регистра 8 последовательного приближения, соответствующего уровню «О, закрывается первый ключ 11, а второй ключ 12 открывается по сигналу управления с выхода инвертора 4. В этом случае косинусное напряжение от датчика 1 через инвертирующий усилитель 3, второй 12 ключ и второй 6 блок умножения подключается к неинвертируюшему входу компаратора 10. Если при сравнении, косинусное напряжение имеет прямую фазу, на выходе инвертирующего усилителя 3 - обратную, компаратор 10 вырабатывает напряжение, соответствующее уровню «О, и в следующий разряд ( ос 90°) регистра 8 последовательного приближения через элемент 9 записывается нулевое значение, что однозначно соответствует четвертому квадранту, а если обратную, то на выходе инвертирующего усилителя 3 - прямую, компаратор 10 вырабатывает напряжение, соответствующее уровню «1, и в следующий разряд ( л 90°) регистра 8 последовательного приближения через элемент 9 засыпается единичное значение, что однозначно соответствует третьему квадранту.

Таким образом, значение двух старших разрядов « 180° и сх 90° составляют код квадранта преобразуемого угла.

Последующее преобразование, начиная с третьего такта, выполняется путем поразрядного уравновещивания при последовательном переключении следующих разрядов, начиная со старшего разряда.

В основу работы преобразователя положено использование приближенной зависимости

Usin o(.N U osoC- Nj, где Usin Ucosot - напряжения с выхода

датчика 1

о( - преобразуемый угол поворота

ijNg -выходные коды блока 7 синусно-косинусного преобразования кода, причем NI cosN; N2 sinN;

fvT - выходной код регистра 8 последовательного приближения.

Эта зависимости реализуется на участке, соответствующем квадранту угла.

Коды N cosN, N2 smN формируются блоком 7 синусно-косинусного преобразования кода, выполненного на основе постоянного запоминающего устройства.

Первый 5 и второй 6 блоки умножения осуществляют операцию умножения синусного и косинусного напряжений, приложенных к их аналоговым в.ходам на коды N, cosN и N2 sinN соответственно, подаваемые на их цифровые входы с выхода блока 7 синусно-косинусного преобразования кода.

В результате поразрядного сравнения на компараторе 10 напряжений, полученных на выходах первого 5 и второго 6 блоков умножения, в регистре 8 последовательного приближения формируется код, пропорциональный углу поворота датчика I.

Таким образом, введение в преооразователь угла поворота вала в код блока формирования пачки импульсов, инвертирующего усилителя, инвертора, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистра последовательного приближения и ключей позволяет повысить быстродействие преобразователя.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный датчик угла, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а один выход подключен к аналоговому входу первого блока умножения, выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены к цифровым входам первого и второго блоков умножения, компаратор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены блок формирования пачки импульсов, инвертирующий усилитель, инвертор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистр последовательного приближения, первый и второй ключи, другой выход синуснокосинусного датчика угла через первый ключ и через последовательно соединенные инвертирующий усилитель и второй ключ подключен к аналоговому входу второго блока умножения, выходы первого и второго блоков умножения подключены к входам компаратора, выход компаратора подключен к одному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к одному входу регистра последовательного приближения, источник опорного напряжения через блок формирования пачки импульсов подключен к другому входу регистра последовательного приближения, один выход коi торого подключен к другому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к управляюще(Л му входу первого ключа и через инвертор - к управляющему входу второго ключа, а выходы разрядов регистра последовательного приближения подключены к входам блока синусно-косинусного преобразования кодов. ел ;о IND rff -СИ