Способ преобразования угла поворота вала в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/26 

1 . . Изобретение относится к автоматике, конкретно к способам преобразования углового положения вала в код, и может использоваться для преобразования формы представления информации в автоматизированных сис темах. Известен способ преобразования угла поворота вала в код, основанны на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напряжения переменного тока с тригонометри ческой зависимостью огибающей каждо го напряжения от угла поворота и сдвигом йгибающих по фазе, кратным 90, последующем преобразовании эти напряжений в систему многофазных си налов, каждый из которых по отношению к Соседним сдвинут по фазе огибающей на угол., равный дискретности преобразования, и формировании отсчетныХ импульсов постоянной амплитуды Cl, Недостатком этого способа являет ся низкая разрешающая способность, обусловленная принципом формировани -системы многофазных сигналов. Наиболее близким к изобретению является способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напряжения пере менного тока с тригонометрической зависимостью огибающей каждого напр жения от угла поворота и сдвигом огибакицих по фазе, кратным 90, последующем преобразовании этих напря жений- в систему многофазных сигналов, каждый из которых по отношению к соседним сдвинут по фазе огибающей на угол, равный требуемой дискретности преобразования, и последую щем сравнении напряжений системы многофазных сигналов с нулевым уров нем с представлением результата сра нения в виде числа отсчетных импуль сов постоянной амплитуды. Многофазная система сигналов образуется в результате сложения ортогональных напряжений с умножением их амплитуд на соответствующие масштабные коэффициенты А и В, связанные между В собой соотношением -г tgoi, причем неточность преобразования по данному способу обусловлена трансформацией погрешности tf козффициента пер вичного преобразования угла поворо5та в исходные напряжения и погрешности «Л установки указанных масштабных коэффициентов с удельным весом, равным .для каждого из углов d многофазной системы сигналив .2, Однако для известного способа характерна недостаточная точность, обусловленная суммарным влиянием i. с одинаковым удельным весом (1) на погрешность формирования угла. . Цель изобретения - повьшение точности преобразования угла поворота вала в. код. Поставленная цель достигается тем, что при способе преобразования угла поворота вала в код, основанном на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напряжения переменного тока с тригонометрической зависимостью огибающей каждого напряжения от угла поворота и сдвигом огибающих по фазе, кратным 90°, последующем преобразовании этих напряжений в систему многофазных сигналов, каждый из которых по отношению к соседним сдвинут по фазе огибающей на угол, равный требуемой дискретности преобразования, И последующем сравнении напряжений системы многофазных сигналов с нулевым уровнем с представлением результата сравнения в виде числа отсчетных импульсов постоянной амплитуды, для формирования системы многофазных сигналов в первом кнадрйнте одно из двух исходных напряжений принимают за опорное, уравнивают второе напряжение по амплитуде с опорным, векторно складывают уравненные исходные .напряжения, полученное первичное суммарное напряжение уравнивают по амплитуде с опорным напряжением, затем попарно векторно складывают его q. опорным и уравненными исходными напряжениями, а полученные вторичные суммарные напряжения вновь уравнивают по амплитуде с опорным напряжением и затем попарно векторно складывают их с уравненными напряжениями, полученными в результате предьщущих действий, являющимися ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу огибающих, а указанные действия про водят число раз, определяемое требуемой дискретностью преобразования при этом в других квадрантах описан ные для первого квадранта операции выполняются аналогичным образом. i На фиг. 1 приведена векторная диаграмма амплитуд напряжения, пояснякщая принцип формирования системы многофазньк сигналов; на фиг. 2 пример структурной реализации способа с выполнением предварительного преобразования угла в исходные напря жения с помощью синусно-косинусноГо вращающегося трансформатора (СКВТ). При способе для исключения погрешности сдвига фаз, обусловленной относительной погрешностью коэф(}мциентов передачи при первичном преобразовании, одно из исходных напряжений принимают за опорное, а второе уравнивают по амплитуде опорного, затем их векторно складывают, получая первичное напряжение с амплитудои А и сдвигом фаз относительно исходных напряжений ot sfftioi ;, . V-f 5,С1) jSei setrcig где абсолютная погрешность сдвига фаз, обусловленная относитель ной погрешностью ef уравнивания слагаемых перед первьм сложением. Первичное напряжение уравнивают по амплитуде опорного и попарно векторно складывают его с уравненными исходными напряжениями, получая вторичные напряжения с амплитудой Aj и углом.сдвига фаз относительно исходных ff, где абсолютная погрешность сдви га фаз, обусловленная относительной погрешностью сЛ. уравнивания амплитуды первичного напряжения перед вто- pbw сложением. Полз енные вторичные напряжения вновь уравнивают по амплитуде с опорнЕда и попарно векторно складаша- ют их с уравненными исходным и пер- вичным напряжениями, ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу. В результате третьего сложения получают напряжения с амплитудой А, (3) и углом сдвига фаз относительно слагаемых, равным 2 T-4«i-r4 2,rt ,(4) где абсолютная погрешность сдвига,- обусловленная погрешностью (fz уравнения амплитуд вторичных . напряжений перед третьим сложением. Аналогичньяч образом можно установить, что суммарная абсолютная погрешность Дв сдвига фаз после |(-й ступени сложения равна К i«i j-v-Ti Из выражения (3) очевидно существенное уменьшение погрешности при способе за счет исключения погрешности относительной нетотюсти коэффициентов передачи датчика угла и за счет последоватепьиого уменьшения чувствительности к погрешности уравнивания по закону гео метрической прогрессии со знамена- телем 1/2 и соответствуия п множителем, равньи тангенсу угла сдвига фаз, получаемого на очередной ступени двоичного расцепления угла сдвига фаз. Для реализации способа в каждом квадранте кодируются N«2 угловых положений вала , где fc- число ступеней сложения сигналов. ; Достигаемая при этом дискретность 90 рео.бразования составляет oig -к ожет быть изменена выбором числа tc. Устройство преобразования угла поорота в код, реализующее способ ля с.3 (фиг. 2), содержит датчик 1 гла (СКВТ), инвертор 2, масштабный лок 3, суммирующий блок 4, масштабый блок 5, суммирующий блок 6,. асштабный блок 7, суммирукиций лок 8, блок компараторов 9, реистр 10, дешифратор 11 и блок 12 правления. Совокупность прямых и инверсных ыходных напряжений датчика 1 уга образует систему исходных напряений. В каждом квадранте изменения гла одно из двух исходных напряений принимают за опорное (наприер, в первом и четвертом квадрате апряжение синусной обмотки СКВТ,

. . 5 .

во втором и третьем - инверсное напряжение синусной обмотки).

Система исходньт напряжений с выхода датчика 1 угла и инвертора 2 поступает в масштабный блок 3 для уравнивания по амплитуде с напряжением, принятым за опорное.

С выхода масштабного блока 3 уравненные напряжения поступают на входы суммирующих блоков 4, 6 и 8 первой второй и третьей ступени двоичного расщепления, фаз соответственно. В суммирующем блоке 4 производится попарное векторное сложение уравненных исходных ортогональных напряжений. С выхода суммирующего блока 4 полученные первичные напряжения подаются на вход масштабного блока 5, выполняющего уравнивание напряжений по амплитуде с опорным напряжением.

С выхода, масштабного блока 5 ура ненные первичные напряжения подаются на вторые входы cy ff иpзпoщиx блоков 6 и 8 второй и третьей ступеней расщепления угла сдвига фаз соответственно. Суммирующий блок 6 осуществляет попарное векторное сложение уравненных по амплитуде первичных и исходных напряжений.

Полученные на выходе суммирующего блока 6 вторичные напряжения подаются для уравнивания по амплитуде с опорным напряжением в масштабный блок 7. Напряжения с выхода масштабного блока 7 поступают на суммирующий блок 8, где производится их попарное векторное сложение с уравненными исходными и первичными напряжениями, ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу.

Многофазная система напряжений, включающая исходные напряжения с

66305

выхода датчика угла 1 и инвертора 2, результирующие напряжения с выходом суммирующих блоков 4, 6 и 8 поступают на входы блока 9 компараторов. 5. Выходы блока 9 компараторов соединены с входами регистра 10, на вторые входы которого Поступает управляющий сигнал с блока 12 управле0 ния, вход которого подключен к выходу обмотки возбуждения датчика 1 угла. Управляющий сигнал формируется блоком 12 управления в моменты, соответствующие максимуму напряжения 15 возбуждения.

Сигналы с выходов регистра 10 поступают на входы дешифратора 11, определяющего любой из № секторов по

20 df градусов каждый. При реализации способа точность преобразования определяется только погрешностью уравнивания амплитуд суммируемых напряжений, которая при каждом уравнивании

25 не более погрешности масштабирования при известном способе, а влияние относительного неравенства амплитуд при предварительном преобразовании угла в исходные напряжения устранено первой операцией уравнивания амплитуд исходных напряжений.

Последующее накопление погрешностей меньше, чем при известном способе преобразования. Таким образом,

j, точность преобразования Угол - код предлагаемым способом выше, чем известным, а использование принципа векторного сложения на основе косоугольных треугольников позволяет, при40 менять этот способ для различных типов .индукционных приборов в качестве предварительного преобразователя, например сельсинов и СКВТ.

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, основанный на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напряжения переменного тока с тригонометрической зависимостью огибающей каждого напряжения от угла поворота и сдвигом огибающих по фазе, кратным 90, последующем преобразовании этих напряжений в систему многофазных сигналов, каждый из которых по отношению к соседним сдвинут на фазе огибающей на угол, равный требуемой дискретности преобразования, и последующем сравнении напряжения системы многофазных сигналов с нулевым уровнем с Представлением результата сравнения в виде числа отсчетных импульсов постоянной амплитуды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, для формирования системы многофазных сигналов в первом квадранте принимают одно из двух исходных напряжений за опорное, уравнивают второе напряжение по амплитуде с опорным, векторно складывают уравненные исходные напряжения, полученное первичное су 1арное напряжение уравнивают по амплитуде с опорным напряжением, затем попарно векторно складьгеают его с опорным и уравненными исходными напряжениями, а полученные вторичные суммарные напряжения вновь (Л уравнивают по амплитуде с опорным напряжением и затем попарно векторно складывают их с уравненными напряжениями, полученными в результате предьщущих действий, являющимися ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу огибающих, а указанные Од действия производят число раз, Од определяемое требуемой дискретносоо тью преобразования, при этом в других квадрантах описанные для первоСП го квадранта операции, выполняются аналогичньм образом.