Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/50 

1

Изобретение относится к автоматике и вьтислительной технике и может быть использовано в информа- ционно-измерительньк системах, а также в системах автоматического управления для формирования информации об,угловом положении объектов контроля и управления.

Цель изобретения - повьшение точности преобразователя.

На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 - временная диаграмма, иллюстрирующая работ интегратора во взаимодействии с коммутатором, нуль--органом и распределителем импульсов,

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 2 блок 3 амплитудных детекторов., селектор 4 октантов, коммутатор 5, интегратор 6, нул-в-орган 7, элемент И 8, первый счетчик 9, постоянное запоминающее устройство 10, элемент И II, второй счетчик 12, распределитель I3 импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов формирует две последовательности ш шульсов на своих выходах. Тактовые импульсы высокой частоты на одном из выходов генератора 1 используются для управ лени.ч устройством в целом. Импульсы с длительностью, кратной заданному числу периодов тактовых импульсдв, с другого выхода генератора 1 подаются на входную обмотку СКВТ 2. Они же используются для управлект;;-. блоком 3 амплитудных детекторов. На блок 3 поступают сигналы синусной и косинусной обмоток трансформатора 2. Постоянные напряжения, соответствующие амплитудам сигналов на выходных обмотках трансформатора 2, получают на аналоговых запоминающих элементах, на которых построены блок 3, путем фиксации напряжений этих обмоток в моменты, совпадающие с серединой временных интервалов питающих импульсов.

В результате на выходе блока 3 формируются постоянные напряжения, величины которых пропорциональны В1ИЫ, -sinoi, со50(.и -Созо: (oi - угол поворота вала).

Последовательность выполнения операций по преобразованию сигналов трансформатора 2 в цифровой код

2135432

угла задается распределителем 13 импульсов, на вход которого поступают тактовые импульсы генератора 1. В цикле LO распределитель 13 импульсов воздействует на селектор 4 октантов, который путем анализа знаков выходных напряжений блока 3, а также соотношения величин этих напряжений формирует три старших IQ двоичных разряда кода угла, определяющих октант полного угла поворота.

В следунщем цикле t импульсы распределителя 13 воздействуют на коммутатор 5, который в соответствии JJ с кодом октанта подает на вход интегратора 6 одно из четырех напряжений блока 3. Логика работы коммутатора 5 построена таким образом, что в цикле -1 на вход интегратора

20

6 подается большее по величине напряжение с положительной полярностью. В следующем цикле 12. коммутатор 5 подает на интегратор 6 меньшее нап ряжение с противоположной

25 полярностью. В последнем цикле tj на интегратор подается снова большее напряжение, но отрицательной полярности. Интегрирование в послед-- нем цикле tj ведется до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора 6 не установится равным нулю, что определяет длительность промежутка времени t х. (фиг.2). При подключении постоянного напр51жения U в течение времени t к входу интегра тора 6 на нем устанавливается напряжение, пропорциональное произведению U-i . Исходя из этого, для трех циклов интегрирования (фиг.2) можно записать

40

+ и

3

о.

где и 1, Ug. и Uj - напряжения, подаваемые на интегратор, соответственно в циклах 1, 9 2 и 1 з .

Учитьгоая, что в соответствии с описанным порядком работы коммутато - ра 5 и 0, Ua О, Uj . -и, а также постоянное соотношение длительностей циклов t и t :t К t i- г , и приняв длительность I за единицу, получаем

K-J-LX,

т.е. отношение напряжений выходных обмоток датчика может быть представ-г лено длительностью импульса, начинающегося по окончании цикла t г и заканчивающегося при снижении

положительного напряжения интет рато- ра 6 до нуля.

Так как напряжения U и U соответствуют выходным напряжениям синусной или косинусной обмоток СКВТ в зависимости от октанта, длительность L X характеризует тангенс- угла для 1-О, 4-О, 5-о или 8-о октантов или котангенс угла для 2-О, З-о, 6-О или 7-о октантов, т.е. в тех октантах, где эти функции угла не превьшают по модулю единицу. В силу неизбежных погрешностей в определении принадлежности угла

определенному октанту, которые могут проявляться на границах между смежными октантами, отношение Ui. /1Г,, может превышать единицу. Учитывая, что минимальное значение L х равно нулю, для того, чтобы в указанных зонах не наблюдалось дополнительных погрешностей, значение Kl; выбирают несколько больше единицы (1,01- 1,02). Момент достижения напряжением

tинтегратора 6 нулевого значения в цикле tj фиксируется нуль-органом 7. Сигнал нуль-органа 7 переключает коммутатор 5 на режим автоматической коррекции смещения (дрейфа) интегратора, а также поступает на вход элемента И 8. На другой вход блока 8 йодаются тактовые импульсы генератора 1 на выход в течение времени ; от начала импульса С j до появления импульса от нуль-органа 7.

Тактовые импульсы, прошедшие через блок 8, поступают на счетчик 9, который используется как регистр адресного кода для ПЗУ 10, которое необходимо для функционального преобразования кода тангенса (котангенса) в код угла. Для экономично реализации функция преобразования представляется в форме приращений. Каждый новый тактовый импульс от блока 8 рассматривается как приращег- ние аргумента - тангенса (котангенса) угла. Этому приращению ставится в соответствие приращение функции угла, которое также представляется импульсами, количество которых пропорционально величине приращения угла ( число-импульсный код ). Приращение угла зависит от величины аргумента, т.е. от порядкового номера импульса в той серии, которая формируется блоком В. Порядковый номер импульса ( црл 1чич;а ар1 у гента) опре

2135434

деляется кодом на счетчике 9. По этому коду из ПЗУ 10 считывается соответствующий код приращения угла. Далее этот код преобразуется в число

с импульсов приращения угла с помощью элемента И 11. Для получения собственно угловых показаний эти приращения суммируются в счетчике 12.

Счетчик 12 перед началом формироJO вания нового кода устанавливается передним фронтом импульса ti в исходное состояние, определяемое кодом октанта от селектора 4 октантов, дополненным кодом смещения от граниJ5 цы октанта, которьй задается отличием коэффициента К-}- от единицы. Код октанта, поступающий на счетчик 12, определяет также направление счета импульсов ( сложение или вычитание.

20 .

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код,, содержащий генератор им, пульсов, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, селектор октантов, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, постоянное запоминающее устройство, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены блок амплитудных детекторов, интегратор, нуль- орган, два элемента И, два счетчика и распределитель импульсов, выходы

синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключены к входам блока амплитудных детекторов, первый выход которого подключен к первым информационным входам селектора октантов и коммутатора, выход которого через последовательно соединенные интегратор и нуль-орган подключен к первому входу первого элемента И, вькод которого через после-

довательно соединенные первый

счетчик и постоянное запоминающее устройство подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к информационно50 му входу второго счетчика, выход которого является выходом преобразователя, второй выход блока амплитудных детекторов подключен к вторым информационным входам ком55 мутатора и селектора октантов, вькод которого подключен к входу предустановки второго счетчика, выход нуль-органа подключен- к 1терво30

40

му управляющему входу коммутатора, выход первого элемента И подключен к второму входу второго элемента И, первый выход генератора импульсов подключен к второму входу первого элемента И и входу распредели-- теля импульсов, первьй выход которого подключен к управляющему входу селектора октантов, второй, третий.. и четвертый выходы распределителя импульсов подключены к второму.

третьему и четвертому управляющим входам коммутатора, четвертый выход распределителя импульсов подключей к входу синхронизации второго счетчика и третьему входу первого элемента И, второй выход генератора импульсов подключен к входу синус- но-косинусного вращающегося трансформатора .и управляющиему входу блока- амплитудньк детек - торов.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах, а также в системах автоматического управления для формирования информации об угловом положении объектов контроля и управления. С целью повышения точности преобразователя код, соответствующий тангенсу угла поворота синусно-косинусного враща- кнцегося трансформатора 2 (СКВТ), определяется в пределах октанта .номер которого определяется в селекторе 4 октантов за время to . Через коммутатор 5 к интегратору 6 подключаются поочередно большее из выходных напряжений блока 3 амплитудных детекторов на время L, , меньшее из них - на время t . Времена задаются распределителем импульсов. ВремяТх достижения выходного напряжения интегратора 6 нулевого значения, которое фиксируется нуль-органом 7, определяет приращения тангенса угла и заполняется импульсами генератора 1 импульсов через элемент И 8, что позволяет определить код приращения тангенса угла поворота, который фиксируется в счетчик.е 9. По значению кода приращения тангенса угла поворота, который используется как адресный код для ПЗУ, определяется код приращения угла. Эти приращения преобразуются в число с помощью элемента И 11 и суммируются в счетчике 12, образуя код угла поворота ротора СКВТ 2 в пределах октанта, номер которого определен в селекторе 4 октантов. 2 ил. с € (Л ю со СП 4 СО

0,107

Составитель В.Подолян.

Редактор О.Головач Техред Ж.Каетелевич Корректор Т.Колб

786/61

Тираж 813Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4