Преобразователь координат Советский патент 1984 года по МПК G08C9/04 

ляющий вход которого подключен к первому управляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а выходы - к информационным входам четырехквадрантного цифроаналогового преобразователя, управляющий вход которого подключен к.второму управляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а аналоговый вход подключен к аналоговому входу цифроанапогового тригонометрического перемножителя.

К ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КООР.ЦИНАТ, содержащий датчик угла, четыре цифроаналоговых тр ггонометрических перемноммтеля, 1дифровые входа которых являются входами JstnaArnHx разрядов преобразователя S, выходы первого и второго цифроаналоговых тригонометрических перемножителей подключены к входам первого операционного усилителя, вьпсоды третьего и четвертого цдфроаналоговых тригонометрическ1С с перемножителей подключены к входам второго операт.гионного усилителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышеш-1я его надежности, в него введены три инвертора и элемент ИСЮНОЧлАДОЩЕЕ ИЛИ, первый выход датчика пбдкпючен к аналоговым входам первого и четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножителей. второй выход датчика подключен к аналоговыт-5 входам второго и третьего идфроаналоговых тригонометрических перемножитепей,; первые управляющие входы первого и третьего хдафроаналрговых тригонометрических перемножите„тей объединены и являются входом первого старшего разряда преобразователя :т через первый инвертор подключены к Бторым управляющим входам соответстяенно первого и третьего цифроаналоговых тригор.ометрических пере мкокнтелей., третьи управляющие входы первого и третьего цифроаналоговых тр :онометри еских перемножителей объединены и являются входом второго старшего разряда преобразователя и через второй инвертор подключены к третыам управляющим входам второго н четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножителей, входы первого ;л второго старших разрядов преобразователя подключены к входам i элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ , выход подключен к первьш управляющим входам второго и четвертого цифроаналоговых тригонометрических пере- миожителей и через третий инвертор к вторым злтравляющим входам второго и чео:вертого цт:фроаналоговых тригонометрических перемножителей. 2, Преобразователь координат по п г 1J отличающийся тем, что цифроаналоговый тригонометричесСАЭ кий паремножитель содержит четырехквадрантный цифроакалоговый преобра00 зозателЬг постоянное запоминающее устройство, два блока инверторов, цифровые входы цифроаналогового тригонометрического перемнош теля подключе 1Ы к информационным входам первого блока инверторов, управляющий вход которого подключен к третьему уггравляющему входу Lrифpoaяaлoгoвoгo тригонометрического перемножителя, а выходы - к входам постоянного запо; микающгго устройства, выходы которого подключены к информационным входгм второго блока инверторов, управ

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в устройствах, позволяющих осуществлять преобразование координат на плоскости, в т.ч. в преобразователях декартовых координат, повернутых на некоторый угол относительно исходных, и в преобразователях, осуществляющих переход от декартовых координат к полярным.

Известен преобразователь, содержащий регистр хранениякода, выходы которого соединены с цифровыми входами модулятора сигналов, и синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого соединены с аналоговыми входами модулятора сигналов, а выходы модулятора сигналов являются выходами преобразователя координат. Модулятор сигналов выполнен в виде переключателя квадрантов, инвертирующего усилителя и двух формирователей координаты m .

Однако данный преобразователь сложен для реализации на и 1тегральных микросхемах, поскольку содержит большое количество операционных усилителей и ключей, причем повышение его точности ведет к пропорциональному увеличению количества элементов его блок-схемы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь координат, содержащий датчик, выходы которого через трансформатор Скотта подключены к одним входам селектора квадранта, другие входы которого являются входами двух старших разрядов преобразователя, первьш выход селектора квадрантов подключен к аналоговым входам первого и четвертого функциональных перемножителей, а второй выход - к аналоговым входам второго, третьего функциональных перемножителей, цифровые

входы функциональных перемножителей являются входами младших разрядов преобразователя, выходь первого и второго..функциональных перемножителей подключены к входам первого опе,рационного усилителя, а выходы третьего и четвертого перемножителей - к входам второго операционного усилителя 2.

Недостатками известного преобразо вателя являются его сложность и недостаточная надежность.

Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение его надежности.

Цель достигается тем, что в преобразователь координат, содержащий датчик угла, четыре цифроаналоговых тригонометрических перемножителя,

цифровые входы которых являются входами младших разрядов преобразователя, выходы первого и второго цифроаналоговьк тригонометрических перемножителей подклк)чены к входам первого операционного усилителя, выходы третьего и четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножителей подключены к входам второго операционного усилителя, введены три инвертора и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ WM, первый выход датчика подключен к аналоговым входам первого и четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножителей, второй выход датчика

подключен к аналоговым входам второго и третьего цифроаналоговых тригоно метрических перемножителей, первые управляющие входь первого и третьего цифроаналоговых тригонометрических

перемножителей объединены и являются входом первого старшего разряда преобразователя и через первый инвертор подключены к вторым управляющим входам соответственно первого и третьего цифроаналоговых тригонометрических перемножнтелей, третьи управляющие входы первого и третьего цифроаналоговых тригонометрических перемножителей объединены и являются вхо дом второго старшего разряда преобразователя и через второй инвертор подключены к третьим управляющим вхо дам второго и четвертого цифроаналоговых тригонометрических перемножит.елей, входы первого и второго старщих разрядов преобразователя подключены к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к первым управляющим входам второго и чет вертого цифроаналоговых тригонометри ческих перемножителей и через третий инвертор - к вторым управляю1дим входам управляющим входам второго и чет вертого цифроаналоговых триго 1ометри ческих перемножителей, Цифроаналоговый тригонометрический перемножитель содержит четырехквадрантный цифроаналоговый преобраустройство, два блока инверторов, цифрс;вые входы цифроаналогового тригонометрического перемножителя подключены к информационным входам первого блока инверторов, управляющий вход Которого подключен к третьему управляющему входу Цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а выходы - к входам постоянного запо минающего устройства, выходы которого подключены к информационным входа второго блока инверторов, управляюгци вход которого подключен к первому уп равляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а выходы - к информационным входам четырехквадрантного цифроаналогового преобразователя, управляющий вход ко торого Подключен к второму управляющему входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя, а аналоговый вход подключен к аналоговому входу цифроаналогового тригонометрического перемножителя. На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - блоксхема цифроаналогового тригонометрического перемножителя; на фиг. 3 блок-схема четырехквадрантного цифро аналогового преобразователя (ЦАП); на фиг. 4 - график и таблица, поясняющие работу блока управления. Преобразователь содержит датчик угла в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 1, блок 2 управления,, цифроаналоговые тригонометрические перемножители 3-6, сумматор 7, вычитатель 8. Блок 2 управления состоит из инверторов 9 - 11, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЯ14 12. Кроме того, преобразователь содержит четырехквадрантный цифроаналоговый преобразователь 13, два блока 14 инверторов, постоянное зaпo fflнaющee устройство (ПЗУ) 15, цифроаналоговый преобразователь 16, операционные усилители 17 и 18, резисторы 2R 19 и 20, резистор R 21. Преобразователь работает следующим образом. В каждом их четырех цифроанапс)говых тригонометрических перемножителей 3-6 вьфабатьшаются аналоговые сигналы, соответствующие произведению тригонометрических функций аналогового эквивалента угла 0 , заданного на валу СКВТ 1 и цифрового эквивалента угла С|, заданного в виде входного кода преобразователя координат. На выходах перемножителя 3 образуется произведение sin О cosCf, перемножителя 4 - cos 0 sin(j), перемножителя 5 - sin9cosCf, перемножителя 6 - cos S cosCf. Сумма выходных сигналов перемноЖ1-1телей 3 и 6 на выходе сумматора 7 эквивалентна абсциссе координат, повернутых на угол (|) относительно ийходных:, sinS inqn- с.о50со5С со5(8-ср). Разность выходных сигналов перемножителей 4 и 5 на выходе вычитателя 8 эквивалента ординате в повернутой на угол С системе координат 51 п9 собС|) -COS0 е1И Ц) sin (Q-qil. Функции цифроаналоговых тригонометрических перемножителей 3 г- 6 заключаются в умножении двухполярного аналогового сигнала с выхода СКВТ 1 (эквивалентного sin 9 или созб) н& синус или косинус входного цифрового угла Ср , причем и . Реализовать такие функции возможно с использованием ПЗУ, переводящего кода угла в код его синуса ли косинуса, а также четырехквадантного умножающего ЦАП, т.е. такого 1ДАП, для которого допустимы двухолярные аналоговые входной сигнал цифровой входной код. рдйако такая еализация предполагает наличие ПЗУ есьма большого обг.ема, к тому же S11 используемого нерационально. Например, ПЗУ с 12 разрядными входом и выходом должно иметь емкость 49152 бит что соответствует 12 большим интегра.пьным схемам типа 505РЕЗ емкостью 4096 бит. При этом для углов 90 используется только четверть всего объема ПЗУ. Необходимую емкость памяти можно значительно сократить, если применить ПЗУ для преобразования кодов только В пределах первого квадранта, а функ цию в остальных трех квадрантах получать из первогоS используя CHNmeTpH4 ное отобразкение этого участка синусоиды относительно вертикальной, горизонтальной и наклонной прямых. График и таблица на фиг. 4 иллюстрируют возможность, используя функцию цреобразования Aj.sin9, определенную для ПЗУ только в первом квадранте, распространить ее на остальные три квадранта, а также реализовать в четы рех квадрантах функцию (|. Как видно из графика, для этого необходиМО иметь зеркальные отображения фуикции A.. sinCp относительно прямых:С --1 ((| во втором квадранте) (Ац 81пср в третьем квадранте) и A(f. (показано пунктиром) ,. Для отображения относительной прямой Cfi 1 учтем, что .(1-(), поэтому значения функц и во втором квадранте получаются из А. инверсией аргумента Ср , Отображение относительно оси (отрицательные значения) может быть получено за счет установки в О зна кового разряда четырехквадргнтного ЦАПа, что соответствует инверсии выходного сигнала в область отрица.тельных значений. Для отображения относительно прямой А (г необходимо проинвертировать фунюдию инверсного аргумента, поскольку Aj 1-Sin( l-f;) ,, а следовательно, Ащ 1--Б1п . Таким образом, функ1р1ю преобразования во всех четырех квадрантах как для синусного, так и ,для косинусного преобразователей мохно получить, используя управляемые по коду язук. ста ших разрядов инверсии аргумента и функции, а также изменение знака кода цифрового входа чатырехквадрантно го ЦА..Па. При этом в ПЗУ достаточно иметь преобразоваж.е кодов только в предапах первого квадранта. Таблица на фиг. 4 представляет собой таблицу истинностн для блока 2 улрав лекия, реализующего требуемые снгка7лы инверсии и изменения знав:з кода, (Структура логического блока 2, соот ветствующего указанной таблице, пред ставлена на фиг. 1). .Цля реал:изации инверсии кода аргумента и функи;ии ПЗУ 15 в блок-сзсему цифроаналоговых тригономгтркческкх перемножит ел ей 3 - 6 Бведеньз блоки 14 инверторсв Управляемый инвертор блока инверторов для одного разряда представляет собой ДЕЛП ВЗ-ГОДОВЫЙ логический блок ИСВЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ; один из входов которого сигнальный, другой - управляющий .При качични на упразляющем входе логической 1 с;игналкд. выходе прямой, при логичес О - инверсньш по отношению к ком входному. Бькод блока 14 инверторов функIIHK (фиг. 2) подключен к мпадлгим разрядам четырехквадранткого ИДГ 13, стариий разряд которого является знаKOBbu-i. При логическом О знакового разряда код на входе четьтрехквадрант ° АП 13 считается отрицательным, т-е- выходной аналоговый сигнал че-тырехквадрантного Ц/Л 13 имеет противоположный знак по отношению к входному. При логической 1 знакоЕ-:)го разряда код считается положи т-сальным. Вариант реализацрш четьгрехквадрантного ЦАП 13 поясняется фи;:, 3 и заключается в сдвиге начального уровня выходного сигнала иэ нуля в отрицательную обтгасть точно на половину диггпазока иакенения выходного сигнала двухквадрантного ;ЦАГ 16 при нулевом коде на его гнфровом входе. Код 100.,. . О соответствует нулю БЧЧ четыргхквадранткого ПАП 13 а код 111...; - наибольшему положительному значеш1}о входного кода,. Т-ребуемый сдвиг выходного ТООБНЯ (фиг, 2) получен за счет с т мирования прямого входного тока ЦШ 16 с икверсныл по OTHomejraro к ueff выходным током Ц/ЪЛ зфичем слагаемые масп Т бкроБа;Ъ при помощи резисторов так что соопноик-;г-ше мелоду ;шми равно 1/2. Суг-ц-шрование -iOKOB происходит на инверсном входе операдаонного усилителя 18 и резистора R 21 и 2R 19.Коз(1-Й Ициент усиления четьгрехкзадрантного LlAli 13 с поисщью резистора 2R 20 выбирается гэдинкчным, 3 результате чего передаточная функщш определяется Бьрлгке-m-i ем ,

711

где N - относительное, приведенное к единице значение входного кода ЦАП () .

Таким образом, ЦАП 13 работает с двухполярным входным кодом и двухполярным входным аналоговым сигналом, что позволяет считать его четырехквадрантным и дает возможность использовать совместно с преобразоваSin Ssin f

Sin О cos У

Фиг. у

03878

телем кодов, вырабатывающим код функ ций sinc и coscf , определенный для обеих полярностей.

Технико-экономическая эффектив5 ность предложенного преобразователя достигается благодаря упрощению его конструкции, что позволяет снизить, затраты на его реализацию и повысить надежность его функционирования.

Зрпр

Ур

Фиг. г

пр иг.З