Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/60 

1 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. На чертеже представлена структурная схема преобразователя. Преобразователь содержит источник 1 переменного напряжения, синуснокосинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)2, коммутатор 3, аналого-цифро вой преобразователь(ЛЦП) 4, блок 5 функционального преобразования кода в код, дешифратор 6, блок 7 управления . АЦП 4 содержит первый 8 и второй 9 усилители, первый 10 и второй 1.1 .блоки преобразования напряжения в частоту, коммутатор 12, первьм 13 и второй 14 реверсивные счетчики, первый 15 и второй 16 регистры, блок 17 деления и элемент 18 задержки. Блок 7 управления содержит первый формирователь 19 импульсов, счетчик 20, дешифратор 2, второй формирователь 22 импульсов и шину 23 управления . Блок 5 функционального преобразования кода в код может быть выполнен в виде блока постоянной памяти, в .одну половину которой занесена функция арктангенса, а в другую - арккотангенса. При величине измеренного угла oi , определяемого выходным кодом блока 5 менее или равным 45, и соответствен но величине тангенса этого, угла менее единицы, блок 5 реалирует функцию арктангенс, а при oi 45 - арккотангенс. Выбор реализуемой функции осуществляется по сигналу на управляющем входе блока 5 с выхода дешифратора 6. Дешифратор 6 предназначен для определения реализации условия о ё 45 или об 45 и может быть вьтолнен в виде блока сравнения входного кода с константой, пропорциональной 45 . В случае использования преобразот вателя в системе, где измеряемый угол не может превьшать 45°, в блок 5 заносится только функция арктанген а дешифратор 6 вьтолняется в виде элемента гальванической развязки, так что его выходной сигнал не влияет на функции, реалиуемые дешифрато30ром 21 и блоком 5, соответствующие управляющие входы которых могут быть соединены с шиной логической единицы. В случае использования преобразователя в системе, где измеряемый угол может превьшать 90 , необходимо ввести блоки определения номера квадранта по выходным сигналам СКВТ 2, осуществляющие подсчет числапереходов через if/2, и соответственно дешифрацию выходного кода с учетом квадранта. Возможно также использование известных схем определения квадранта с выдачей этой информации на выход преобразователя. Дешифратор 21 выполняется по стандартной методике синтеза цифровых автоматов в соответствии с алгоритмом работы преобразователя,по кото-рому задается таблица истинности,например, в следующем виде (см. табл . 1 и 2). Преобразователь работает следутощим образом. При подаче переменного напряжения с источника 1 на выходах СКВТ 2 формируются синусоидальные напряжения, амплитуды которых пропорциональны соответственно синусу и косинусу измеряемого угла . Эти сигналы через усилители 7 и 8 и коммутатор 3 поступают на входы соответствующих блоков 10 и 11. Выходные высокочастотные сигналы блоков 10 и I1 модулируются по частоте пропорционально выходным сигналам усилителей 8 и 9 по синусоидальному закону и поступают через коммутатор 12 на счетные входы соответствующих счетчиков I3 и 14, в которых накапливается значение интеграла соответствующего выходного сигнала СКВТ 2. Импульсы на выходе формирователя 19формируются в каждый из моментов прохождения входного напряжения СКВТ 2 через нулевое значение. В соответствии с табл. 1 рассмотрим работу преобразователя в первом режиме, характеризующемся максимальным быстродействием. В исходном состоянии ( фаза несущей выходного напряжения СКВТ 2 равна нулю) счетчик 20обнулен, коммутаторы 3 и 12 пропускают входные сигналы на одиоименные выходы, реверсивные счетчики 13 и 14 осуществляют суммирование входных импульсов. Через 1/2 периода напряжения источника i формирователь 3 l5 сформирует импульс, по переднему фронту которого состояние счетчика 20, дешифратора 21 и управляемых ими блоков изменится в соответствии с табл.1. Теперь счетчики 13 и 14 осуществляют вычитание из накопленного за первый полупериод значения кода импульсов с частотой, пропорциональной напряжению отрицательной полуволны выходных сигналов СКВТ 2. В момент появления третьего импульса на выходе формирователя 19 через период напряжения источника 1 в счетчиках 13 и 14 окажутся зафиксированными величины N, и И, пропорциональные синусу и косинусу угл об поворота. При этом на входе формирователя 22 появляется перепад напряжения, п которому формирователь 22 формирует импульс, осуществляющий перезапись выходного кода счетчиков 13 и 14 в регистры 15 и 16 соответственно. Че рез элемент 18 выходной импульс фор мирователя 22 осуществляет перевод преобразователя в исходное состояние Результат деления выходных кодов регистров 15 и 16 на выходе блока 1 пропорционален, таким образом, тангенсу измеряемого угла, а выходной код блока 5 пропорционален измеряем му углу. Если значение угла превыси 45 (момент перехода через 45 фикХ1сируется дешифратором 6, коммутатор 3 переключается так, что в регистр заносится значение косинуса измеряемого угла, а в регистр 16 - значени синуса. В блоке 5 по управляющему сигналу дешифратора 6 реализуется пр этом функция арккотангенс, так что выходной код блока 6 вновь пропорционален измеряемому углу. Устройство может работать также во втором режиме повьшенной точности в соответствии с. табл.2. В этом случае осуществляется периодическое переключение коммутаторов 3 и 12 так, что в течение одного периода на пряжения источника 1 первый выходной сигнал СКВТ 2 проходит через уси литель 8 и блок 10, а в течение следующего периода - через усилитель 9 и блок 11. Выходной код счетчиков 13 и 14 переписьгоается при этом в регистры 15 и 16 после двук перио- . ДОН выходного напряжения источника 1, при этом компенсируются псгреш.ности усилителей 8 и 9 и блоков 10 7304 и 1 1 преобразования напряже ия в частоту. Существенным преимутцеством предла гаемого преобразователя является исключение составляющей погрешности, обусловленной появлением в выходном сигнале СКВТ 2 четных гармоник и случайных наводок. Это объясняется тем, что выходной сигнал СКВТ 2 интегрируется в течение одного или нескольких периодов, интеграл же от знакопеременной периодической функции в течение целого числа периодов равен нулю. Смещение моментов коммутации выходных сигналов СКВТ 2 в коммутаторе 3 по отношению к нулевым значени1ям несущей выходных сигналов СКВТ 2 приводит к погрешности второго порядка малости. Формула изобретений 1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник переменного напряжения, подключенный к входу синусно-косинусного вращающего трансформатора, выходы которого подключены к информационным входам коммутатора, выходы коммутатора подключены к входам аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к информационным в.ходам блока функционального преобразователя кода в код, отличаю щи йс я тем, что, с целью повьшения точности преобразователя, в него введены блок управления и дешифратор, первьй вход блока управления соединен с выходом-источника переменного напряжения, а второй вход - с первым выходом дешифратора, первый выход блока управления подключен к управляющему входу коммутатора, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, второй выход дешифратора подключен к управляющему входу блока функционального преобразования кода в код, выходы которого подклю.чены к входам дешифратора. 2. Преобразователь по п.1, о т ч личающийся тем, что аналого-цифровой преобразователь содержит первый и второй усилители, первый и второй блоки преобразования на5

пряжения в частоту, коммутатор, первый и второй реверсивные счетчики, первый и второй регистры, блок деления и элемент задержки, входы первого и второго усилителей являются информационными входами аналого-цифрового преобразователя, выходы первого и второго усилителей через первый и второй блоки преобразования напряжения в частоту соответственно подключены к информационным входам комму т а тора, первый и второй выходы которого подключены к счетным входам первого и второго реверсивных счет.чиков соответственно, выходы разрядов первого и второго реверсивных счетчиков подключены к информационным входам первого, и второго регистров соответственно, выходы которьгх подключены к входам блока деления, выход блока деления является выходом аналого-цифрового преобразователя , управляющие входы первого и второго реверсивных счетчиков объединены, синхронизирующие входы первого и второго регистров соединены с входом -элемента задержки, выход которого подключен к установочным входам первого и второго реверсивных счетчиков управляющий вход крммутатора, управ627306

ляющий вход первого реверсивного счетчика и синхронизирующий вход первого регистра являются соответственно первым, вторым и третьим управляю5 щими входами аналого-цифрового преобразователя .

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок управления -содержит первый формирова10 гель импульсов, счетчик, дешифратор, второй формирователь импульсов и шину управления, вход первого формирователя импульсов является первым входом блока управления, выход первого 15 формирователя импульсов подключен к информационному входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к группе входов дешифратора, первый выход дешифратора подключен к входу 20 второго формирователя импульсов, выход которого подключен к установочному входу счетчика, второй, третий, четвертый выходы дешифратора и выход второго формирователя импульсов 5 являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока управления, один вход дешифратора является вторым входом блока

управления, а другой вход дешифрато0 ра соединен с шиной управления.

Таблица I

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повышения точности преобразователя в него введены блок управления и дешифратор, а АЦП вьтолнен с промежуточным преобразованием входных напряжений в частоту. Выходные сигналы СКВТ, модулированные по ам:плитуде в функции синуса и косинуса угла oi поворота, поступают в АЦП. В блоках преобразования напряжения в частоту (ПНЧ ) производится модуляция частоты выходными сигналами СКВТ. Первый и второй реверсивные счетчики суммируют выходные импульсы соответственно первого и второго ПНЧ в первый полупериод несущей выходных сигналов СКВТ с положительным знаком, а во второй полупериод - с отрицательным знаком. В результате за период несущей в реверсивных счетчиках формируются коды, пропорциональные . синусу и косинусу угла oi поворота. В блоке деления формируется код тангенса угла поворота. В блоке функци(Л онального кода тангенс угла преобразуется в линейный код угла fti . Для компенсации погрешностей усилителей и ПНЧ предусмотрен второй коммутатор, установленный между выходами ПНЧ и входами реверсивньрс счетчиков, а время измерения в этом режиме составляет два периода несущей. Сигналы переключения в зависимости от режима работы преобразователя формирует блок управления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил, 2 табл..

.0 О 1

0000 1000 0100

0100

о о

0000

с

1 + О 1

Т a б л и a a 2