Устройство для преобразования координат Советский патент 1986 года по МПК G06G7/22 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для преобразования напряжений СКВТ-датчика задающих координат входного вектора, в напряжения для СКВТ-приемника, соответствующие координатам вектора, повернутого на угол (аргумент), заданный двоичным кодом.

Целью изобретения является повы- шение точности преобразования.

На чертеже приведена схема устройства для преобразования координат.

В состав устройства для преоб- разования координат входят цифроуп- равляемые делители 1 и 2, выполненные в виде резистивных матриц R-2R, операционные усилители, входные 3 и 4, суммирующие 5 и 6, развязываю- щие 7 и 8 и выходные операционные усилители 9 и 10, переключатели 11 - 18, масштабирующие резисторы 19-50, регистр 51 хранения кода, селектор квадрантов 52, выходы 53 и 54.

Преобразование координат основано на использовании уравнений векторного вращения на угол Q , заданный кодом

и UgCos© + и sine, х,|Ч

Uj Uj.cos0 - Uj sin6 .

где Ug и Ц. - напряжения, поступающие от СКВТ-датчика. Уравнение (1) для первого квадранта преобразуется к виду

и

в

; Us+(u,+u,)tg-J

и,- и,-(ид+ц ) прототипе значение тангенса заменялось линейной функцией Кб, что при К 0,85 создавало погрещность формирования ±2,5%. В данном устройстве для снижения этой погрешности тангенс половинного угла заменен

-,. где Q 0,705882,

зависимостью

6 0,294118 в диапазоне изменения угла 0-1. Это снижает погрешность воспроизведения Ц и Uj до . При работе в четырех квадрантах знаки величин и коды угла изменяются следующим образом:

В I квадранте (0-90°) U.,U5-t-(Uc+Uj):

,

и,и,-(и,+ц ).

Во II квадранте (90-180)

тг тт fti LTr о. ( 0)

(u,+u,) р-(-р0у-; и и -(и +и )

г с Г-6(1-0)

в III квадранте ((-90) - (и п „(п -и ) .

1-6(1-®)

и -и +(и -и ) Q и,, . и,; 1() .

В IV квадранте (0-90°)

и,и,-(и,и,) -0.0

Ъ&

а©

(s-U.) 1

Устройство работает следующим образом.

От вычислителя или ЦВМ на регистр хранения 51 кода поступает входной параллельный двоичный код, пропорциональный значению угла поворота в четырех квадрантах. Положительному значению угла в пределах 0-180° соответствует прямой- код, а отрицательному в тех же пределах - дополнительный. Два старших разряда ределяют значение квадранта, остальные разряды представляют величину угла в пределах квадранта. Переключатели 11, 12, 17, 18-при кодах квадранта 00 и 11 находятся в положении I, а при кодах квадранта 01 и 10 - в положении II. Переключатели 13. и 14 находятся в положении Г, если а 0. Переключатель 15 находится в положении I, переключатель 16 - в положении II при с 0.

От СКВТ-датчика косинусное напряжение и поступает на усилитель 3 через резистор 19 и суммируется или вычитается с выходным напряжением Uj, поступающим к тому же усилителю 3 через резистор 21 и переключатель 11. В обоих положениях переключателя 11 сложение (вычитание) выполняется в постоянном масштабе, который равен единице. С выхода усилителя 3 напряжение поступает на прямой вход усилителя 5. Одновременно напряжение с выхода усилителя 7 поступает на инвертирующий вход усилителя 5, который в совокупности с масштабирующими резисторами 27-30

выполняет функцию алгебраического суммирования, как и усилит ль 6 с резисторами 31-34.

Напряжение U поступает на аналоговый вход первого цифроуправляемог делителя 1, на выходах которого формируются токи, пропорциональные коду 0 и его дополнению (1-0). В зависимости от номера квадранта прямой или дополнякщий выходы делителя 1 подключаются через переключатель 13 к усилителю 7, на выходе которого формируется искомая дробно-рациональная зависимость, аппроксимирующая тангенсную. Аналогичным образом работает второй контур (усилители 6,8 и делитель 2).

На выходах усилителей 9 и 10 формируются для каждого из четырех квадрантов представленные зависимости, реализующие поворот входного вектора на заданный угол.

Устройство для преобразования координат можно использовать в режиме построителя вектора с цифроаналого- вым выходом. Для этого к выходу 54 следует подключить компаратор, управляющий регистром последовательного приближения, подключенным к цифровому входу преобразователя. После выполнения уравновешивания в регистре установится код, пропорциональный аргументу, а на выходе 53 - напряжение, пропорциональное модулю . вектора.

Формула изобретения

Устройство для преобразования координат, содержащее первый входной операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через соответствующие масштабирующие ре- зи сторы с его выходом и с первым информационным входом устрбйства, второй входной операционный усилитель инвертирующий вХод которого соединен через соответствующие масштабирующие резисторы с его выходом и с вторым информационным входом устройства, первый и второй цифроуп- равляемые делители, выполненные в виде резистивных матриц R-2R, первый и второй развязывающие усилители, между выходом и инвертирующим входом которых включены соответствующие масштабирующие резисторы, первый выходной рперационньй усилитель, инвертирующий вход которого

10

15

20

25

2479014

соединен через соответствующие масштабирующие резисторы с выходом первого развязывающего усилителя, с вторым информационным входом устройства, с шиной нулевого потенциала и с выходом первого выходного - операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через соответствующие масштабирующие резисторы соединен с шиной, нулевого потенци- .ала и с выходами первого и второго переключателей, входы первого переключателя соединены с выходом первого развязывающего усилителя и с шиной нулевого потенциала, а входы второго переключателя - с вторым информационным входом устройства и с шиной нулевого потенциала, второй выходной операционный усилитель,инвертирующий вход которого соединен через соответствующие масштабирующие резисторы с выходом второго раз- вязываЕощего усилителя и с первым информационным входом устройства, с а шиной- нулевого потенциала и с выходом второго в ыходного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через соответствующие масштабирующие резисторы соединен с щи- ной нулевого потенциала и с выходами третьего и четвертого переключателей, входы третьего переключателя соединены с выходом второго развязывающего усилителя и с шиной нулевого потенциала, а входы четвертого переключателя - с первым информационным входом устройства и с шиной нулевого потенциала, выход первого выходного операционного усилителя через соответствукнций масштабирующий резистор и соединенный с ним последовательно пятый переключатель соединен с инвертирующим и неинвертирующим входами второго входного операционного усилителя, выход второго выходного операционного усилителя через соответствукщий масштабирующий резистор и соединенньш с ним последовательно шестой переключатель соединен с инвертирующим и не- инвертирукхцим входами первого входного операционного усилителя, регистр хранения кода, выходы двух старших разрядов которого соединены с входами селектора квадрантов, а выходы остальных разрядов регистра соединены соответственно с кодовыми входами первого и второго цифроуп- равляемых делителей, выход селекто30

35

40

45

50

55

pa квадрантов соединен с управляющими входами второго, четвертого, пятого и шестого переключателей, управляющий вход первого переключателя соединен с инверсным выходом, а управляющий вход третьего переключателя - с прямым выходом старшего разряда регистра хранения кода, неинвертирующие входы первого и второго входных операционных усилителей соединены с шиной нулевого потенциала через соответствующие масштабирующие резисторы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, устройство содержит первый и второй суммирующие усилители, седьмой, восьмой, девятый и де- сятьш переключатели, при этом выход первого входного операционного уси- лителя соединен с неинвертирующим входом, а выход первого развязываю- щего усилителя - с инвертирующим входом первого суммирующего усилителя, выход которого соединен с ана- логовым входом первого цифроуправля- емого делителя, выход второго входного операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом, а выход второго развязывающего усилите- ля - с инвертирующим входом второго

Составитель Г.Осипов Редактор Н.Горват Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Заказ 4128/50 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5

Q 0 5 Q

суммирующего усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом второго цифроуправляемого делителя, первый выход перрого цифроаналогово- го делителя через седьмой переключатель соединен с инвертирующим входом первого развязывакицего усилителя и с его неинвертирующим входом, соединенным с шиной нулевого потенциала, а второй выход первого цифроуправляемого делителя через восьмой переключатель соединен с неинвертирующим входом первого развязывакщего усилителя и с его инвертирующим входом, первый выход второго цифроуправляемого делителя через девятый переключатель соединен с инвертирующим входом второго развязьшающего усилителя и с. его неинвертирующим входом, соединенным с шиной нулевого потенциала, второй выход второго цифроуправляемого делителя через десятьй переключатель соединен с неинвертирующим входом второго развязывакйцего усилителя и с его инвертирующим входом, прямой выход второго по старшинству разряда регистра хранения кода соединен с управляющими входами седьмого, восьмого, девятого и десятого переключателей.

Изобретение предназначено для преобразования напряжений СКВТ-дат- чиков, задающих ортогональные составляющие входного вектора, в напряжения для СКВТ-приемников, соответствующие координатам вектора, повернутого на заданный двоичным кодом угол. Устройство обеспечивает повышенную точность преобразования. Оно содержит цифроуправляемые делители 1, 2, входные 3, 4, суммирующие 5, 6, развязывающие 7, 8, выходные 9, 10 усилители, переключатели 11-18, масштабирующие резисторы 19-50, регистр 51 хранения кода, селектор квадрантов 52. Устройство реализует уравнение поворота вектора на плоскости на заданный угол, хранящийся в регистре 51. Контуры 1-5-7 и 2-6-8 реализуют приближенную тангенсную функцию половинного угла. Выходные усилители 9, 10 формируют требуемые зависимости с учетом номера квадранта. 1 ил. « (Л Вх.1 Вх.г 37 к 4;