Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/28 

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что октан ный переключатель содержит первьй, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕ ИЛИ, первый и второй.инвертирующие усилители, первый, второй, третий и четвертый ключи, первые входы пер вого, второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются управляющими входами переключателя октантов вторые входы которых соединены соответственно с первым входом третьего, выходом первого и первым входо второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к управлякяцим входам соответственно перво0го и второго ключей, а выход третье- го элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей, выходы которьц являются вы ходами октантного переключателя, первые входы первого и второго ключей являются информационными входами октантного переключателя и через первый и второй инвертирующие усилители соответственно подключены к вторым входам первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с первым входом . третьего и вторым входом четвертого ключей, а выход второго ключа соединен с вторым входом третьего и первым входом четвертого ключей.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник опорного напряжения, выход которого подключен-к одному входу фазового демодулятора ивходу синусно-косинусного датчика угла, выходы которого подключены к информацион-ным входам октантного переключателя, один выход переключателя подключен к суммирующему входу вычитающего усилителя, выход фазового демодулятора через блок преобразования напряжения в частоту подключен к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен коммутатор, управляющий вход которого соединен с третьим. старшим разрядом реверсивного счетчика, информационные входы соединены с одним выходом октантного переключателя и выходом вычитакйцего усилителя, а выходы подключены к аналоговым входам блока преобразойания кода в напряжение, выход которого подключен к другому входу фазового демодулятора, вычитающий вход выi читающего усилителя соединен с друСЛ гим выходом октантного переключателя, три старших разряда реверсивного счетчика подключены к управляющим входам переключателя октантов, а младшие разряды подключены к цифровым входам блока преобразования кода в напряжение. sl о 00

1

Изобретение относится к автоматике ,вьтислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационных и управлящих системах для связи аналоговых исто НИКОВ информации с цифровыми вычислительными устройствами.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала в код.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - то же, октантного переключателя J на фиг 3 - то же,, блока преобразования код-напряжение; на фиг. 4 - временная диаграмма работы преобразователя.

, Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 опорного напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика 2 угла, в качестве которого может быть использован СКВТ. Выходы синусно-косинусного датчика 2 угла подключены к информационным входам октантного переключателя 3. Первый выход октантного переключателя 3 подключен к суммирующему входу вычитакицего усилителя А и к одному входу коммутатора 5, а второй выход - к вычитакндему входу вычитающего усилителя 4, выход которого подключен к другому входу

коммутатора 5. Выходы коммутатора 5 соединены с входами блока 6 преобразования кода в напряжение, выход которого и выход источника 1 опорного напряжения соединены с входами фазового демодулятора 7. Выход фазового демодулятора 7 еоеди-: ней через блок 8 преобразования напряжения в частоту с входами реверсивного счетчика 9, выходы трех старших разрядов которого подключены к управляюпщм входам октантного переключателя 3, кроме того, выход .третьего старшего разряда реверсивного счетчика 9 соединен с управляющим входом коммутатора 5. Выходы остальных младших разрядов реверсивного счетчика 9 соединены с цифровыми входами блока 6 преобразования кода в напряжение.

Октантный переключатель 3 содержи элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-12, инвертирующие усилители 13, 14 и ключи 15-18. Выход элемента 10 соединен с управляющими входами ключей 17 и 18, входы которых связаны с выходами 19 и 20 октантного переключателя 3, а входы ключей 17 и 18 попарно объединены и подключены соответственно к выходам ключей 15 и 16. Управляющий вход ключа 15 подключен к выходу элемента 10, а управляющий вход ключа 16 покдлючен к выходу

3

элемента 11. Первые входы ключей 15 и 16 являются информацистными входами 21 и 22 октантного переключателя 3 и через инвертирующие усилители 13 и 14 покдлючены к вторым входам ключей 15 и 16. Первые входы элементов 10,-12 являются управляющими входами 23-25 октантного переключателя 3, а вторые входы элементов 10-12 соединены соответственно с nepBbiM входом элемента 12, выходом элемента 10 и первым входом элемента 1 1 .

Блок 6 преобразования кода в напряжение содержит ключи 26 и резистиную матрицу, состоящую из резисторов R и 2R. Аналоговые входы ключей 26 являются аналоговыми входами 27 и 28 блока 6, а управляющие входы ключей 19 - цифровыми входами 29 блока 6. Выход резистивной матрицы является выходом 30 блока 6. Блок 6. преобразования кода в напряжение можно представить в виде эквивалентной схемы, содержащей два блока с передаточными функциями соответственно N, (1 - N) и суммирующего элемента.

Выходные напряжения синусно-косинусного датчика угла имеют вид

и. и sinixi , Uj , и cosod.

В качестве одного входного сигнала блока 6 используется напряжени Uf, а в качестве другого входного сигнала используется комбинация выходных напряжений датчика U| и U.j, которая получается с помощью вычитающего усилителя 4 с коэффициентом передачи К -0,7071«

Выражение для напряжения рассогласования преобразователя угла поворота вала в код на выходе блока 6 преобразования кода в напряжение имеет вид.

CkU и(1 - N) sinoi - 0,7071 N(cos f(. - sine/) .

Это выражение выполняется для нулевого октанта угла поворота датчика, т.е. от О до Я/4.

Для того, чтобы у чёсть номер октанта в преобразователе используется октантный переключатель 3 и коммутатор 5.

Преобразователь работает следующим образом.

97080

Источником 1 опорного напряжения вырабатывается переменное напряжение, которым возбуждается синусно.косинусный датчик 2 угла. На выходах

5 датчика 2 формируются переменные напряжения U и Uj (фиг. 4а), амплитуды которых соответственно пропорциональны синусу и косинусу угла ot поворота. Напряжения U и Uj поступают на входы октантного переклкН чателя 3, который управляется тремя старшими разрядами цифрового . эквивалента угла (фиг. 46, в, г), поступающими с выходов реверсивного

15 счетчика 9. Октантным переклю.чателем 3 осуществляется выбор и подключение на ВЫХОД соответствующих участков напряжений U и U в зависимости от номера п октанта.

20 Номер п октанта определяется

значением кода трех старших разрядов цифрового эквивалента угла в соответствии с таблицей.

Напряжение U поступает через вход 21 (фиг. 2) на входы ключа 15 и инвертирующего усилителя 13, а напряжение U поступает через вход 22 на входы ключа 16 и инвертирующего усилителя 14. С помощью инвертирующих усилителей осуществляется изменение фазы напряжений U и Uj. Ключами 15 и 16 производится выбор напряжений U и Uj с положительной по отношению к опорному напряжению

или отрицательной фазой в зависимости от номера октанта. Выходные сигналы ключей 15 и 16 поступают на входы ключей 17 и 18, которыми производится выбор соответствующего

участка входных сигналов. При этом ключами 15-18 в каждом октанте производится выбор участков напряжений Uj и и таким образом, что на выход 20 октантного переключателя

3 поступают напряжения с косинусной зависимостью амплитуды (фиг.4з) , а на выход 19 - с синусной зависимостью амплитуды (фиг. 4и) от угла поворота. Управление ключами 15-18

,осуществляется сигналами, сформированными из сигналов трех старших разрядов цифрового эквивалента угла с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 10-12. Причем ключ 15 управляется сигналом (фиг. 4е), поступающим с выхода элемента 10 и фирмируемым из сигналов первого и третьего разрядов кода угла. Ключ 16 управляет-сясигналом (фиг. 4ж), поступающим с входа элемента 11 и формируемым из сигналов второго разряда кода угла и сигналов с выхода элемента 10. Ключи 17 и 18 имеют общий управляющий сигнал (фиг. 4д), который поступает с рыхода элемента 12 и фирмируется из сигналов второго и третьего разрядов кода угла. Сигналы первого второго и третьего разрядов кода угла (фиг. 4б, в, г) поступают соответственно на входы 23-25 октантного переключателя 3.

Сигналы с выходов октантного переключателя 3 (фиг. 4з, и) поступают на входы вычитающего усилителя 4, имеющего коэффициент передачи, равный - 0,7071. В результате фирмируется сигнал (фиг. 4к), равный разности сигналов вычитающего усилителя 4 с инверсной фазой .

Сигнал (фиг. 4к), сформированный вычитающим усилителем 4, и сигнал с выхода октантного переключателя 3 (фиг. 4и) подаются на входы коммута-г тора 5. Управление коммутатором 5 производится сигналом третьего разряда кода угла (фиг. 4г), поступающего с выхода реверсивного счетчика 9.

При зтом на выходах коммутатора 5 формируются сигналы (фиг.. 4л, м) , которые поступают на входы блока 6 преобразования кода в напряжение. Блок 6 вырабатывает напряжение рассогласования Д и, амплитуда которого будет равна нулю при равенстве значений цифрового эквивалента N угла и поворота.

Входные сигналы блока 6 преобразования кода в напряжение (фиг.4) поступают соответственно на входы 27 и 28, а код N угла ей поступает на вход 29. Код N угла управляет ключами 26 таким образом, что если значение какого-либо разряда нулевого, то на резистивную сетку подключается сигнал с входа 28, а если значение единичное, то - с входа 27. Количество ключей 26 в блоке 6 зависит от разрядности кода, N угла л .

На выходе 30 блока 6 вырабатывается напряжение рассогласования АU.

Напряжение рассогласования &U и сигнал от источника 1 опорного напряжения поступают на фазовый демодулятор 7. Фазовым демодулятором 7 производится выпрямление напряжения рассогласования ли с учетом фазы ; опорного напряжения и вьщеление постоянной составляющей выпрямленного напряжения.

Сигнал с выхода фазового демодулятора 7 управляет работой блока 8 преобразования напряжения в частоту, причем значение частоты входных импульсов блока 8 зависит от величины управляющего напряжения. В зависимости от полярности управляющего сигнала блоком 8 преобразования напряжения в частоту вырабатываются импульсы на первом или втором выходе, которые поступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 9. При этом значение кода в реверсивном счетчике. 9 изменяется в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от того, на какой вход поступают импульсы. .

Значение кода, хранимого в реверсивном счетчике 9, изменяется до тех пор, пока напряжение рассогласования ли не будет равно нулю. При MJ О значение кода N в реверсивном счетчике является цифровым эквивалентом угла si поворота вала.

Фиг. 2

2J г« 2i

J.S

e