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

Изобретение относится к автомати ке, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано во входных устройствах ЦВМ и контрольно-проверочной аппаратуре. Известен способ преобразования,, основанный на преобразовании угла поворота вала в синфазные напряжени переменного тока амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу угла поворота, преобразований синфазных напряжений последовательно ,в сигналы синусоидального напряжени фаза первого из которых линейно свя зана с углом поворота, а фаза второ го - с дополнением угла поворота до 360 . Фиксируют момент перехода пер вого сигнала через нуль, подают опорный сигнал в момент окончания зоны рабочих углов и подают импульс фиксированной частоты, прекращают подачу импульсов фиксированной частоты и подсчитьшают импульсы фиксированной частоты, число которых пропорционально коду угла поворота вала (lj . Недостатком этого способа являет ся его низкое быстродействие. Известен также способ преобразования, основанный на преобразовании выходных синусного и косинусного напряжений датчика угла поворота, формировании из них двух старших разрядов кода и определении квадран та. Далее процесс преобразования осут1ествляют итеративно, причем на первой итерации алгебраически сумми руют синусное и косинусное выходные напряжения датчика угла поворота, сравнивают знак фазы результирующего напряжения со знаком фазы синусного напряжения и по результату сра нения формируют третий разряд кода, четвертый и последующий разряды кода формируют путем сравнения зна ков фаз синусного и результирующих напряжений, соответствующих углам 360° (где п - номер формиповорота -j руемого разряда) и образованньЕх путем суммирования двух напряжений, одним из которых является результирующее напряжение, полученное на предьщущей итерации и взятое с соот ветствующим коэффициентом, а другим одно из суммируемых напряжений предыдущей итерации 2j . Недостатком этого способа является его сложность и низкая точность. Наиболее близким техническим реше°нием к данному изобретению является способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого запомненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код 3J . Для повышения разрешаклдей способности согласно известному способу выбирают большую постоянную времени взаимного интегрирования, что приводит к НИЗКОМУ быстродействию. Это является недостатком известного способа. Целью изобретения является повьпиение быстродействия преобразования. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования угла поворота вала в код, основанному на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого запомненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код, разделяют время взаимного интег рирования на несколько интервалов, производят взаимное интегрирование в каждом из интервалов с соответствующей этому интервалу постоянной времени, до достижении одним из интегрируемых напряжений расчетного уровня, дискретно увеличивают постоянную времени взаимного интегрирования, определяют величину каждого из интервалов взаимного интегрирования, суммируют временные интервалы взаимного интегрирования с учетом постоянных времени интегрирования в каждом из интервалов. Сущность способа поясняется нэ примере реализации его при трех временных интервалах взаимного инте рирования и угле поворота oi , находящемся в первом квадранте. На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя, на фиг.2 изменение выходного напряжения одного из интеграторов в процессе взаимного интегрирования ( UQ, и Ugo - расчетные уровни концов интервало. Устройство содержит синусно-косинусный датчик (СКД) It анапоговые коммутаторы 2 и 3 интеграторы 4 и 5; инвертор 6 компараторы 7-9, генератор 10 импульсов, блок 11 управления, двоичньй П -разрядный счетчик 12, У1-У5 - управляющие сиг налы. Выходы СКД 1 соединены с первыми входами коммутаторов 2 и 3, выходы которьк соединены с входами интегра торов 4 и 5. Выход интегратора 5 соединен с вторым входом коммутатора 2, выход интегратора 4 соединен с первыми входами компараторов 7-9 и через инвертор 6 - с вторым входом коммутатора 3. На вторые входы компараторов 7 и 8 подаются опорные /напряжения (JQ, , UQ соответственно, второй вход компаратора 9 соединен с общей шиной. Выходы компара . торов 7-9 и генератора 10 соединены с входами блока 11 управления. Вы ходы У1, У2 блока 11 управления соединены с управляющими входами коммутаторов 2 и 3, выход УЗ соединен с управляющим входом обнуления интеграторов 4 и 5, выходы У4, У5 соединены с входами управления коэф фициента передачи инвертора 6. Три счетных входа счетчика 12 соединены с выходами блока 11 управления, четвертый управляющий вход которог соединен с выходом счетчика 12. Работа преобразователя происходит в три такта. На первом такте блок 11 управле ния подключает входы интеграторов 4 и 5 с ПОМОРЬЮ коммутаторов 2 и 3 к выходам СКД 1 и происходит интег рирование положительных или отрицательных полупериодов вькодных напряжений СКД 1. Через Ликсирован 8 ный интервал времени, задаваемый с помощью счетчи1 а 12, блок 11 управления отключает входы интеграторов 4 и 5 от выходов СКД 1 и соединяет интеграторы 4 и 5 и инвертор 6 в кольцо с помощью коммутаторов 2 и 3. Начинается второй такт, соответствующий взаимному интегрированию напряжений интеграторов 4 и 5. Рассмотрим работу преобразователя при напряжении на интеграторе 4 большем, чем Uoi - как это представлено на фиг. 2. Б начале второго такта напряжение на интеграторе 4 сравнивается с UQ, , на компараторах 7и 8. Так как ближайшим меньшим опорным напряжением является UQ, , то блок 11 управления подает сигналы У4, У5 на инвертор 6 для установки его коэффициента передачи , соответствую1цего круговой частоте СО 2 , Одновременно блок 11 управления подает на вход 2 счетчика 12 импульсы генератора 10 с частотой f . Изменение круговой частоты может производиться, например, и за счет изменения постоянных времени интеграторов. При переходе напряжения на. интеграторе 4 через UQ, блок 11 управлекия принимает сигнал с компаратора 7 и по пргосоду ближайшего счетного импульса изменяет с помощью инвертора 6 круговую частоту до значения . Одновременно блок 11 управления переключает подачу счетных имт пульсов генератора 10 с входа 2 на вход счетчика 12. В момент смены круговой частоты напряжение U на выходе интегратора 4 равно - U,U 5;nicj-2 t,-oL),. где t, - длительность интервала времени от начала второго такта до первой Смены круговой частоты. В счетчике 12 получается код N, старших разрядов кода угла сС N,t,.{-2 При переходе напряжения на интеграторе 4 через UQI блок 11 управления принимает сигнал с компаратора 8и по приходу ближайшего счетного импульса изменяет с помощью инвертора 6 круговую частоту до .значения d).. Одновременно блок 11 управления переключает подачу счетных импульсов с входа 2 на вход +1 счетчика S 12. В момент смены круговой частоты напряжение U на выхдде интегратора равно U U«5m(,4w24j.A), где tg - длительность интервала времени между двумя сменами круговой частоты. В счетчике 12 получается код Mj средних разрядов кода угла «, « «t Взаимное интегрирование Щодолжается до момента перехода через ноль выходного напряжения интегратора А, который фиксируется в устройстве 11 управления с помощью компаратора 9. При этом U,,twi3-d.).o, «.-b)iaH,t24iH,), где t - длительность интервала вре мени между второй сменой круговой частоты и концом второго такта. Пос ле заполнения частотой 4 интервала ii в счетчике 12 получается код N3 мпадших разрядов кода угла Vl,«t,i. 86 В результате преобразования получаем сумму et-|lH,+Ha4N,., т.е. такой же результат, что и в из:вестном способе. Длительность второго такта Ijj получается равной 1 .1 f 1 NI V На третьем такте происходит обнуление интеграторов 4 и 5. .Опорные напряжения UQ, , Ujjji должны быть сформированы такими, чтобы при любых их изменениях избежать переполнения старших разрядов при максимальных значениях и избежать рассогласования между соседними группами разрядов. Увеличение опорных напряжений не приводит к появлению дополнительной погрешности преобразования (так как при переполнении разрядов младшей группы начинает изменяться и значение младших разрядов старшей группы), а только увеличивается длительность второго такта. Предлагаемый способ позволяет повысить быстродействие преобразования без увеличения погрешности.

Ш У2 УЗ

. I

Ш И2 УЗ

LL I

У у 5

U

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взага4ном интегрировании перво.го запомненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия преобразования, разделяют время взаимного интегрирования на несколько интервалов, производят взаимное интегрирование в каждом интервале с соответствующей этому интервалу постоянной времени, по достижении одним из интегрируемых напряжений расчетного уровня дискретi но увеличивают постоянную времени взаимного интегрирования, определяют величину каждого из интервалов взаимного интегрирования, суммируют временные интервалы взаимного интегрирования с учетом постоянных времени интегрирования в каждом из интервалов . ю 4 СО ел 00

и,

С/оггг

от

jifj онг 0/7

v.Voc I

W

.4

11

1 I I

н 2/

У/ У2 УЗ