Функциональный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/48 

управляет прохождением на тактовые входы сумматоров 5, 6 и 7 иВ-тригге- Р9в 11 и 12 тактовых импульсов от генератора 13 тактовых импульсов, причем таким образом, что изменение уг

Изобретение относится к устройствам преобразования угла поворота вал в цифровой код угла с синусно-косину ными вращающимися трансформаторами.

Целью изобретения является расши- рение функциональных возможностей преобразователя за счет масштабирования вызюдного кода в ограниченном диапазоне углов и повышение его быст родействия.

На чертеже представлена блок- схема преобразователя.

Преобразователь содержит СКВТ 1, определитель 2 октантов, аналоговый коммутатор 3, аналого-цифровой пре- образователь 4, накапливающие сумматоры 5 i 6 и 7, элементы 2ИЛИ 8,. 9, инвертор 10, D-триггеры 11, 12, генератор 13 импульсов, элемент 2И 14, шину 15 константы, инверторы 16 - 21, элементы 4И 22 - 25, элемент 4ИЛИ 26 инвертор 27, элемент 2ИЛИ 28, шину 29 выходного кода, шину 30 выбора режима, элемент 2И 31, элементы НЕ 32, 33, элементы 2И 34 - 45, элементы 2ИЛИ 46 - 50.

Преобразователь работает следую- , щим образом.

Определитель 2.октантов, сравнивая выходные напряжения СКВТ 1 собой и с нулевым уровнем, формирует код октантов, первому октанту присваивается код 000. По известному номеру октанта аналоговый коммутатор 3 формирует сигналы, пропорцио- нальные синусу и косинусу угла ot, приведенного в первый октант по следующим зависимостям:

sinB /sino(/l , с

/ iif 1,4,5 и cosp /cos«/j ;

ТЭ.Х I sinB /COSOi/l00/-

, . ///во 2,3,6 cosp /sino(//

тах.

Линейный аналого-цифровой преобразователь 4 формирует код tgft, при 15 этом в качестве эталонного сигнала

ла поворота вектора xtHl , VCh до совпадения с преобразуемым углом всегда происходит в направлении меньшей разности углов и не более чем на величину ±180°. 1 ил.

to

5

5 20

30 5

25

0

15

используется сигнал, пропорциональный cospy в качестве измеряемого - sinр. Накапливающий сумматор 5 (6,7) на каждый импульс, поступающий на тактовьй вход Т, производит суммирование своего содержимого с числом на его входе В и запоминание полученной суммы. Генератор 13 формирует непрерывную последовательность импульсов, к которой не предъявляется требований по стабильности частоты. Триггеры 11, 12 выполняют функцию элементов задержки на один такт. По шине 15 на вход В накапливающего сумматора 7 подается двоичный код константы arctg 2, где m - смещение разрядной сетки входов В накапливающих сумматоров 5,6 относительно входов А; - масштаб преобразования. По шине 30 поступает логический сигнал, определяющий вид переключательной функции F на выходе инвертора 27 и значение начальньрс условий накапливающих сумматоров 5,6. При нулевом значении сигнала на шине 30 выбора режима вид переключательной функции и значение начальных условий накапливающих сумматоров 5,6 такие же, как в известном устройстве. При единичном значении сигнала по шине 30 F соответствует вьфажению

F ,УДп-1 2 (,XoU-1 x ,Y Ln-1J Yo Cn vo; Xoi:n-1 « «XCnD,

начальные условия в первом и втором квадрантах (с(, -0) в нечетных октантах (о(,0) задаются равными УГоЗ tg)3, , в четных - , ), а в третьем и четвертом квадрантах ( 1) в нечетных октантах - , , в четных - , ..

По мере Поступления импульсов на входы Т накапливающих сумматоров 5,6

производится решение системы разностных уравнений

Y n Ytn-l3-KX n-13 ; Xtnl XCn-n+KY n-13 ,

Единичное значение сигнала на шине 30 выбора режима разрешает прохожJ Y n -(1+K) Vx o VY oJ-SLn(n-arctgK-arctgY o /XtQ3); , (1+кг) УхЧо7 cos(n-arctgK-arctgY o /X o).

накапливающего сумматора 5 поступает код единицы, а на вход А накапливающего сумматора 6 - код tgp, в четных октантах - наоборот, В знаковые разряды накапливающих сумматоров 5,6 и триггеры 11, 12 записываются нули, что соответствует положительным надение старшего разряда кода октантов с/о через элемент 2И 31 на первые .входы элементов 2И 36, 35 непосредственно и через элемент НЕ 32 на первые входы элементов 2И 34, 37.

10

При этом в начале цикла преобразова- ,5 чальным значениям переменных X и Y.

ния в накапливающие сумматоры 5 и 6 записываются числа, которые приходят на их входы А. В первом и втором квадрантах (о() в нечетных октантах (o(0) на вход А накапливающего сумматора 5 с выхода элемента 2ИЛИ28 поступает код tgp, а на вход А накапливающего сумматора 6 с выхода элемента 2ИЛИ 50 - код единицы, в чет- ных октантах (о(, 1) - наоборот. В третьем и четвертом квадрантах () в нечетных октантах на вход А

20.

В накапливающий сумматор 7 в начале цикла записывается код нуля.

Одновременно единичное значение сигнала по шине 30 выбора режима от крывает по первым входам соответств щие схемы .совпадения на элементах 3 43, при этом на третьи и четвертые входы элементов 4И 24 и 22 поступают сигналы соответственно , 25 YpCn-l и YpCn, ХоСп-1 с выходов элементов 2ИЛИ 46 - 49. На выходе инвертора 27 F принимает вид

F o/oOL,Yo п-1 YO п vdo of, XД п-1 X„ п п-1 j Y п п-1J Х пЗ .

После задания начальных условий выходным сигналом инвертора 27 разрешается прохождение импульсов генератора 13 через элемент 2И 14 на тактовые входы накапливающих сумматоров 5,6,7 и триггеров 11, 12. По мере поступления импульсов происходит вращение вектора начальных условий, заданного своими проекциями ХСп, Ytn по часовой стрелке до момента соответствующей смены

30

35

самым в конце цикла преобразования на шине 59 формируется двоичный код угла первом и втором квадрантах или двоичный код угла ГСЗбО -о) в третьем и четвертом квадрантах, а знак кода однозначно определяется значением старшего разряда о кода октантов.

Поскольку вращение вектора начальных условий происходит в пределах половины круга, а в известном

знака одной из переменньпс , . устройстве - в пределах полного круЕсли уголх находится в первом и четвертом квадрантах, то вращение продолжается до момента изменения знака переменной Y с + на -, если во втором и третьем квадрантах - то до изменения знака X с + . Момент смены знака фиксируется на выходе инвертора 27: логический уровень становится равным нулю и запре- щается дальнейшее прохождение импульсов через элемент 2И 14. Число рабочих тактов N dVarctg2 B первом и втором квадрантах и N(360°-o() /arctg2 B третьем и четвертом

квадрантах. Одновременно с вращением55 го преобразователя, выход которого вектора производится N-кратное подключен к первым входам первого суммирование в накапливающем сумма- и второго элементов 2ИЛИ, выход торе 7 константы С 1-arctg2 , тем определителя октантов подкл 9ч ен

1218465

где .

Геометрическая интерпретация процесса решения есть вращение вектора, заданного координатами

10

,5 чальным значениям переменных X и Y.

20.

В накапливающий сумматор 7 в начале цикла записывается код нуля.

Одновременно единичное значение сигнала по шине 30 выбора режима открывает по первым входам соответствующие схемы .совпадения на элементах 39 - 43, при этом на третьи и четвертые входы элементов 4И 24 и 22 поступают сигналы соответственно , 25 YpCn-l и YpCn, ХоСп-1 с выходов элементов 2ИЛИ 46 - 49. На выходе инвертора 27 F принимает вид

30

35

самым в конце цикла преобразования на шине 59 формируется двоичный код угла первом и втором квадрантах или двоичный код угла ГСЗбО -о) в третьем и четвертом квадрантах, а знак кода однозначно определяется значением старшего разряда о кода октантов.

Поскольку вращение вектора начальных условий происходит в пределах половины круга, а в известном

устройстве - в пределах полного кру

га, максимальное время преобразования уменьшается в 2 раза, что повышает быстродействие предложенного преобразователя.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-ко.синусный вращающийся трансформатор, выходы которого подключены к входам определителя октантов и информационным входам аналогового коммутатора, выходы которого подключены к входам аналого-цифровок управляющему входу аналогового коммутатора, второму входу первого элемента 2ИЛИ и через первьй инвертор - к второму входу второго элемента 2ИЛИ, выход определителя октантов подключен к первым входам первого и второго элементов 4И, к вто- рым входам второго и четвертого элементов 4И, через второй инвертор - к первым входам третьего и четвертого элементов 4И, а через третий инвертор - к вторым входам первого и третьего элементов 4И, выходы элементов 4И подключены к входам элемен- та 4ИЛИ, выход которого через четвертый инвертор.подключен к первому входу первого элемента 2И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, выход первого эле- мента 2И подключен к тактовым входам первого, второго и третьего накапливающих сумматоров и первого и второго D -триггеров, выход первого накапливающего сумматора подключен к первому информационному входу второго накапливающего сумматора, информационному входу первого)-триггера, третьему входу третьего элемента 4И и входу пятого инвертора, первый вы- ход второго накапл1 вающего сумматора подключен к первому информационному входу первого накапливающего сумматора, второй выхо д второго накапливающего сумматора - к информационному входу второго) -триггера, третьему входу первого элемента 4И и входу шестого инвертора,,выход второго D-триггера подключен через седьмой инвертор к четвертому входу первого элемента 4И, выход первого) -триггера через восьмой инвертор - к четвертому входу третьего элемента 4И, выход третьего накапливающего сумматора подключен к шине выходного кода, а информационный вход - к шине константы, отличающийся тем что, с целью расширения функциональных возможностей за счет масштабирования выходного кода в ограниченном

диапазоне углов и повышения его быстродействия, в него введены три

ВНИИПИ Заказ 1138/60 Тираж 818 Подписное Филиал mm Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

надцать элементов 2И, шесть элементов 2ИЛИ, два инвертора и шина выбора режима, которая подключена к первым входам второго, третьего, четвертого, пятого и .шестого элементов 2И и через девятый инвертор - к первым входам седьмого, восьмого, девятого и десятого элементов 2И, выход второго элемента 2И подключен к первым входам одиннадцатого и двенадцатого элементов 2И и через десятый инвертор - к первым входам тринадцатого и четырнадцатого элементов 2И, выходы третьего и седьмого, четвертого и восьмого, пятого и девятого, шестого и десятого, одиннадцатого и тринадцатого, двенадцатого и четырнадцатого элементов 2И подключены соответственно к входам третьего четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов 2ИЛИ, выход второго элемента 2ИЛИ подключен к вторым входам одиннадцатого и четырнадцатого элементов 2И, выход первого элемента 2ИЛИ подключен к вторым входам двенадцатого и тринадцатого элементов 2И, второй вход второго элемента 2И подключен к выходу определителя октантов, выходы восьмого и седьмого элементов 2ИЛИ подключены к вторым информационным входам соответственно первого и , второго накапливающих сумматоров, вторые входы третьего, пятого, восьмого и десятого элементов 2И - к выходам соответственно восьмого, седьмого, шестого и пятого инверторов, вторые входы четвертого и шестого элементов 2И - к выходам соответственно первого,и второго накапливающих сумматоров, вторые входы седьмого и девятого элементов 2И - к выходам соответственно второго и первого) -триггеров, выходы третьего и четвертого элементов 2ИЛИ подключены соответственно к третьему и четвертому входам второго элемента 4И, а выходы пятого и шестого элементов 2ИЛИ - соответственно к третьему и четвертому входам четвертого элемента 4И.

Изобретение относится к устройствам преобразования угла поворота вала в цифровой код угла с синусно- косинусными вращающимися трансформа-торами. С целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет масштабирования выходного кода в ограниченном диапазоне углов и повышения быстродействия преобразователь содержит СКБТ 1, определитель 2 октантов, аналоговьй коммутатор 3 и АЦП 4, код на выходе которого равен тангенсу угла поворота вала СКВТ 1 в пределах соответствующего октанта. Величина этого кода управляет количеством тактов суммирования константы, поступающей с щи- ны 15 константы в накапливающий сумматор 7. Накапливающие сумматоры 5 и 6, а также элементы 2 ИЛИ 8 и.9, инвертор 10,D-триггеры 11 и 12, элемент НЕ 32, элементы 2И 31, 34 - 37, элементы 2ШШ 28 и 50 служат для выработки величин и VChl цифрового кода, соответствующих проекциям вектора начальных условий, вращение которого интерпретирует процесс преобразования. С выходов сумматоров 5 и 6 эти величины поступают на логический блок, содержащий инверторы 16, ,.., 21, 27, элементы 4И 22 - 25, элемент 4ИЛИ 26, элемент НЕ 33, элементы 2И 38 - 45, элементы 2ИЛИ 46-49. Логический .сигнал с выхода логического блока (Л lfcf-- J