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

Изобретение относится к автоматнке и вычислительной технике и может быть использовано в информационноизмерительных системах для построения аналого-цифровых преобразователей перемещений.

Известно устройство, содержащее синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжекия питания, и аналого-цифровой преобразователь, выполненньш в виде преобразователя напряжения в код, двухпозиционный переключатель, селектор октанта, блок констант и преобразователь кода в код, причем синусная и косинусная выходные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключены ко входам селектора октанта, третий вход которого соединен с выходом источника напряжения питания, первый выход - с управлякмцим входом двухпозицио нного. переключателя, второй выход - с первым входом преобразователя кода в код, а третий выход - со входом блока констант, выход которого подключен ко второму входу преобразователя кода в код, третий вход которого соединен с выходом аналого- цифрового преобразователя, а выход является выходом устройства, выходные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора через двухпозиционньй переключатель соединены со входом аналого-цифрового преобразователя ij .

Недостатком зтого устройства является низкая точность, обусловленная наличием погрещности от нелинейности характеристики преобразования угол-код.

Известно также устройство, содержащее синусно-косинусный врадающий ся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжения питания, аналого-цифровой преобразователь, вьшолненный в виде, преобразователя напряжения в код, и функциональный преобразователь, двухпозиционный переключатель, ключ, блок управления, селектор октанта, блок констант и преобразователь кода в код, причем выходные синусная и

косинусная обмотки синусно-косинусно го вращающегося трансформатора подклчены ко входам селектора октанта,, третий вход которого соединен с выходом источника напряжения питания, первый выход - с управляющим входом двухпозиционного переключателя, второй выход - с первым входом преобразователя кода в код, а третий выход со входом блока констант, выход которого, подключен ко второму входу преобразователя кода в код, третий вход которого подключен к выходу аналогоцифрового преобразователя, а вькод является выходом устройства, выходны обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора соединены со входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход которого подключен к первому входу блока управления второй вход которого соединен с первым выходом функционального преобразователя, первьй выход - с управляющим входом ключа, второй выход - с четвертым входом селектора октанта, а третий выход - с преобразователем кода в код, второй выход которого соединен со входом функционального преобразователя, второй выход которого соединен через ключ со входом аналого-цифрового преобразователя Недостатком -этого устройства является низкое быстродействие, обусловленное тем, что измерение угла поворота осуществляется за несколько тактов.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержа1 ;ий последовательно соединенные генератор, делитель частоты, формирователь синусоидального напряжения, выход которогоподключен к синусно-косинусному вращающемуся трансформатору и формирователю управляющих напряжений, один выход которого и один выход синуснокосинусного вращающегося трансформатора подключены к фазочувствительно- му выпрямителю, другой выход формирователя управляющих напряжений подключен к управляющему входу блока преобразования напряжения во времен,ной интервал, выход которого подключен к блоку преобразования временного интервала в код, фазочувствительный п ёобразователь, компаратор и усилитель, причем первый вход компаратора подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, а выход че- рез усилитель - к информационному входу блока преобразования напряже3ния во временной интервал, выход которого подключен к одному входу фазочувствительного преобразователя другой вход фазочувствительного. преобразователя соединен с выходом формирователя сонусоидального напря жения, а выход подключен ко второму входу компаратора з . Недостатками этого преобразовате ля являются его сложность и невысокое быстродействие, обусловленное значительным временем, затрачиваемым на формирование сигнала рассогласования, его усиление и отработку в замкнутой схеме компенсационного преобразователя состоящего из компаратора, усилителя и фазочувствительного преобразователя. Целью изобретения является упрощение преобразователя и повышение его быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем после довательно соединенные генератор, делитель частоты, формирователь синусоидального напряжения,выход котор го подключен к синусно-косинусному вр щающемуся трансформатору и формирователю управляющих напряжений, один выход которого и один выход синусно косинусного вращающегося трансформа тора подключены к фазочувствительно му выпрямителю, другой выход формирователя управляющих напряжений под ключен к управляющему входу блока преобразования напряжения во времен ной интервал, выход которого подключен к блоку преобразования време ного интервала в код, выход фазочувствительного выпрямителя подключен к информационному входу блока преобразования напряжения во времен ной интервал. Блок преобразования временного интервала в код содержит последовательно соединенные функциональный преобразователь временного интервал в напряжение и преобразователь напр жения в код. Функциональный преобразователь временного интервала в напряжение содержит последовательно соединенны один источник опорного напряжения, первьй, второй, третий и четвертый резисторы, последовательно соединенные другой источник опорного нап ряжения, пятый, шестой и седьмой 94 резисторы, первый и второй информа-, ционные входы ключа соединены с общими выводами первого, второго резисторов и пятого, шестого резисторов соответственно, управляющий вход ключа является входом функционального преобразователя, общие выводы второго, третьего резисторов через первый конденсатор, общие выводы шестого, седьмого резисторов через второй конденсатор соединены с выходом ключа и с общей шиной, общие выводы третьего, четвертого резистороц соединены с другим выводом седьмого резистора и подключены к входу усилителя и через третий конденсатор к другому выводу четвертого резистора и выходу усилителя, являющемуся выходом функционального преобразова- теля. На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг, 2 - принципиальная схема входящего в его состав функционального преобразователя вре-. менного интервала в напряжение. Преобразователь содержит последовательно соединенные генератор 1, делитель 2 частоты, формирователь 3 синусоидального напряжения, синуснокосинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 4 и фазочувствительный выпрямитель 5, формирователь 6 управляющих напряжений, вход которого подключен к выходу формирователя 3 синусоидального напряжения, а выходы соответственно - ко второму входу фазочувствительного выпрямителя и к управляющему входу блока 7 преобразования напряжения во временной интервал, информационный вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, а выход - ко входу блока 8 преобразования временного интервала в код. Блок 8 преобразования временного интервала в код содержит последовательно соединенные функциональный преобразователь 9 временного интервала в напряжение,и преобразователь 10 напряжения в код. Функциональный преобразователь 9 временного интервала в напряжение содержит (фиг, 2) последовательно соединенные один источник 11 опорного напряжения, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 резисторы, плследовательно соединенные другой источник 16 опорного напряжения, пятый 17, шестой 18 и седьмой 19 резисторы, первый и второй информа(ционные входы ключа 20 соединены с общими выводами перво1 о 12, второго 13резисторов и пятого 17, шестого 18 резисторов соответственно, управляющий вход ключа является входом функционального преобразователя 9, общие выводы второго 13, третьего 14резисторов через первый конденсатор 21, общие выводы шестого 18, седьмого 19 резисторов через второй кондейсатор 22 соединены с выходом ключа 20 и с общей шиной, общие выводы третьего 14, четвертого 15 резисторов соединены с другим выводом седьмого 19 резистора и подключены к входу усилителя 23 и через третий конденсатор 24 - к другому выводу четвертого резистора 15 и выходу усилителя 23f являющемуся выходом функционального преобразователя 9. Преобразователь работает следующи образом. Генератор 1 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов, которая через делитель 2 частоты поступает на формирователь 3 сину соидального напряжения,, из которого формирователь 6 формирует напряжение управления ключами фазочувствительно го выпрямителя 5 и импульсы запуска блока 7. Ко входу фазочувствительного вьтрямителя 5 подключено напряжение синусной обмотки СКВТ 4, которое выпрямителем 5 преобразуется в напряжение постоянного тока, а это напряжение блоком 7 преобразуется в длительность импульсов, синхронизи рованных с импульсами запуска формирователя 6. Импульсы с длительностью, пропорциональной 9inV, с выхода блока 7 подаются на функциональный преобразователь 9, которьй представляет собой аппроксиматор с арксинусной характеристикой преобразования, построенный (фиг. 2) на основе операционного усилителя, двухпозиционного ключа, резисторов и трех конденсаторов, один из которых включен в цепь обратной связи операционного усилителя. Функциональная характеристика преобразования блока 9 описывается вьфажением «. «.«.. где Ид - опорное напряжение выходов источников 11 и 16; О - длительность выходных импульсов блока 7J значения соответствующих сопротивлений резисторов. При выполнении условия R, 15/цОм; 2 0,5 Я,; I/2) 8, 1,415R,-, R 2,286fi;,J, зависимость (1) приближается к рациональной дроби вида 2,34 -t2 которая отображает арксинусную функцию с погрешностью, не превышающей 0,2%: arcsin J А. (4) Напряжение , пропорциональное V, в блоке 10 преобразуется в код и выдается на выход.

ФигЛ

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий последовательно соединенные генератор, делитель частоты, формирователь синусоидального напряжения, выход которого подключен к синусно-косинусному вращающемуся трансформатору и формирователю управлякяцих напряжений, один выход которого и один выход синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключены к фазочувствительному выпрямителю, другой выход формирователя управляющих напряжений подключен к управляющему входу блока преобразования напряжения во временной интервал, выход которого подключен к блоку преобразования временного интервала в код, о тли«ающийся тем, что, с цепью упрощения преобразователя и повьшения его быстродействия, выход фазочувствительного выпрямителя подключен к информационному входу блока преобразования напряжения во временной интервал. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок преобразования временного интервала в код содержит последовательно соединенные функциональный преобразователь временного интервала в напряжение и преобразователь напряжения в код. 3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что функциональньй преобразователь временного интервала в напряжение содержит последовательно соединенные один источник опорного напряжения, первый, второй, третий и четвертый (Л резисторы, последовательно соединенные другой источник опорного напряжения, пятый, шестой и седьмой резисторы, первый и второй информационные входы ключа соединены с общими выводами первого, второго резисторов и пятого, шестого резисторов соответственно, управляющий вход ключа является входом функционального преобразователя, общие выводы второго, третьего резисторов через первый конденсатор, общие выводы шестого, седьмого резисторов через второй конденсатор соединены с выходом ключа и с общей шиной, общие выводы третьего, четвертого резисторов соединены с Д1РУГИМ выводом седьмого резистора и подключены к входу усилителя и через третий конденсатор к другому выводу четвертого резистора и выходу усилителя,являющемуся выходом функционального преобразователя.

//

I

онп

фиг. 2