Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/38 

Нала, работающего от октантных выходов селектора сигналов и содержащего два дополнительных вычитающих усилителя, дополнительный линейный , делитель напряжения, управляемый инвертор, управляемый усилитель с дискретно изменяемым коэффициентом пе-; редачи, формируется корректирующий

сигнал , который нормируется по фазе и амплитуде по значениям кода старщих разрядов реверсивного счетчика и суммируется с сигналом ошибки на выходе сумматора, практически сводя его к нулевому значению. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых системах управления и информационных системах для преобразования углового положения вала в цифровой код. С целью повышения точности преобразователя, содержащего синусно-косинусный датчик 1 угла. селектор секторов 2, вычитающие усилители 3 и 4, линейные делители 6 и 7 напряжения, сумматор 9, управляющий генератор 16, реверсивный счетчик 15, в него введены два вычитающих усилителя 5 и 10 линейный делитель напряжения 8, управляемый инвертор 1 1 , управляемый усилитель 12 с дискретно изменяемым коэффициентом передачи. Преобразователь содержит два независимых канала преобразования. Основной канал преобразования, используя квадрантные выходы селектора сигналов синусно-косинусного датчика с помощью двух вычитающих усилителей, двух линейных делителей напряжения, управляемых кодом (Л реверсивного счетчика, формирует на выходе сумматора сигнал ошибки прег-. образователя Путем введения в преобразователь корректирующего каto tsd ел о Од

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления и информационных системах для преобразования углоного положения вала в цифровой код. Цель изобретения - повышение точ ности преобразователя за счет введе ния дополнительного канала, корректирующего погрешность преобразования основного канала. На фиг,1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг.2 - временная диаграмма. Преобразователь содержит синусно-косинусный датчик 1 угла, селектор 2 секторов, вычитающие усилители 3-5, линейные делители 6-8.напряжения, сумматор 9, вычитающий усилитель 10, управляемый инвертор 11, управляемый усилитель 12, дешиф раторы 13 и 14, реверсивный счетчик 15, управляющий генератор 16. Преобразователь работает следующим образом. На выходах двухфазного датчика угла появляются напряжения переменного тока и (of) и и (ot), амплитуды которых изменяются, от угла по синусному и косинусному закону (фиг.2а). Код N двоичного реверсивного счетчика 15 должен представлят собой цифровой эквивалент угла о1. Значеяня трех старших разрядов кода N воз действуют на первый дешифратор 13 и через него на селектор 2 секторов таким образом, что на четьфех его выходах появляются сигналь переменноге тока с амплитудами, изменяемьгм по определенным законам. На первом квадрантном выходе образуется зависимость вида , (sino(|, на втором квадрантном выходе Ч,с«2 - (cosdl (фиг,28иЬ), На первом октантном выходе образуются сигналы и.рр Isinoi., где 45°, при угловых положениях, соответствующих нечетным октантам и /sinoC| , где 45 of- $ 90 , при угловых положениях, соответствующих четным октантам. На втором октантном выходе образуются сигналы и(,рр2 /созЫ/, где , при угловых положениях, соответствующих нечетным октантам и /cosol/ , где 45$о. 90°, при угловых положениях, соответствующих четным октантам, (-фиг.2 гид). Выходные сигналы квадратнтньр: выходов селектора сектороя с помощью двухвходовых вычитающих усилителей 3 и 4 и двух линейных делителей 6 и 7 напряжения преобразуются в напряжения , выку в соответствии с выражением (1) для нечетных квадрантов и выражением (2) для четных и .и .5ЛГ51-. «и-, 1+ь(1-х) вмх., и„.и,, 1 + :dx вь,Х1 о UOCHI Г-rfe и . и ) , ° оси, l+d(l-x) где U - величина, характеризующая амплитуду вьгходных сигналов датчиков и частоту их изменения во времени; 31 a,b,c,d - постоянные коэффициенты, определенные величины которых обеспечивают минимальную погрешность преобразования выходных сиг. налов датчика угла (для иделизированного СКВТ ,5552); X - цифровой аргумент углового положения датчика угла в пределах квадранта (0 X 1 при б Ы. 90°) представляющий собой код ri-2 младших разрядов празрядного реверсивного счетчика полного кода. При изменении кода двоичного реверсивного счетчика 15 первый дешиф ратор 13 формирует три линейно изме няющихся по углу кода (фиг.2е, эк: и З). Первый из них управляет первым линейным делителем 6, второй - вторым делителем 7 напряжения, а третий - третьим делителем 8 напряжения . Цифровой аргумент х текущего углового положения oL определяется выбором такой его величины, при котором выполняется условие и UBH.I и,,,. При выборе в выражениях (1) и (2 значения 0,55522803 и а с и выполнении требования идеального преобразования величина uU изменя ется около нулевого значения по закону изменения, близкому к кривой погрешности преобразования основного канала. Назовем эту величину оси Характер изменения величины -оен показан на фиг.2и. Последнее положение позволяет сделать вывод о возможности повьшения точности преобразования путем компенсации величины вырабатываемой каким-то дополнительным аналого-цифровым уст ройством. Предлагаемое изобретение реализует указанный путь повышения точнести преобразования за счет введекия корректирующего канала, выходно сигна: которого ди . В преобразователе компенсирующее напряжение Формируется коррек тируювшм каналом следующим образомj Выходные напряжения октантных вы ходов селектора сигналов с помощью третьего вычитающего усилителя 5 и 64 третьего линейного делителя 8 напряження преобразуются в напряжение выхэ соответствии с выражением (3) для нечетных октантов и выражением (4) для.четных октантов ив.,,и«РРг )у; (3) U6b,.3 (1 UKOPP - UKOPP,) (i-y). () k - постоянные коэффициенты (для идеализированного СКВТ k,0,2928948; k,0,7071052); Koppi корра октантные выходные напряжения селектора сигналову - цифровой аргумент, изменяющийся в диапазоне 0-1, представляющий собой код п-3 младших разрядов кода п-разрядного реверсивного двоичного счетчика 15. Выходной сигнал третьего делителя напряжения и выходной сигнал первого октантного выхода селектора 2 секторов 2 суммируются на четвертом усилителе 10, на выходе последнего образуется сигнал в соответствии с выражением (5) для нечетных октантов и выражением (6) для четных октантов ,хГЧ, fU,,-(,,4.k, (5). 4, ик.рр, Характер изменения величины U показан на фиг.2к. Это напряжение является основой для формирования корректирующего сигнала .ди,. В процессе формирования сигнал нормируется по амплитуде и по фазе под сигнал Фазирование осуществляется с помощью управляемого инвертора, а нормирование - по величине с помощью усилителя 12 с дискретно изменяемым козффициентом передачи. Сигнал 5 равления инвертором 11 (фиг.2 л) формируется вторым дещифратором 14 иэ входных.сигналов третьего и четвертого разряда кода N двоичного реверсивного счетчика 15, а сигнал управления усилителем 12 (фиг.2м) - вторым дешифратором 14 из выходных сигналов второго и третьего разряда кода N. Разностный сигнал , , образуется на сумматоре 9. На нем же компеисирующее напряжение корректирующего канала суммируется с требуемым знаком с сигналом ли Разностный сигнал условно показан на фиг.2н. Выход усилителя 9 через управляющий генератор 16 управляет кодом N двоичного реверсивного счетчика. Управляющий генератор 16 формирует на счетном входе реверсивного двоичного счетчика 15 импульсы до тех пор, пока не будет обеспечено условие равенства нуля на выходе усилителя 9. Управляющий генератор 16 также управляет входом Реверс счетчика 15 на основе анализа знака своего входного сигнала таким образом, чтобы обеспечить выполнение ус ловия о{ 2 N при включении устройства и при различных направлениях изменения угла с. . Формула изобретения Преобразователь угла поворота ва ла в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам селектора секторов, квадрантные выходы селектора секторов подключены к одним входам первого и вы читающих усилителей соответственно, выходы которых подключены к первым входам первого и второго линейных делителей напряжения, выходы первог и второго линейных делителей напряж ния подключены к другим входам первого и второго вычитающих усилителе соответственно и к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с входом управлянмцего генератора, выходы которого подключены к входам реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены третий и четвертый вычитающие усилители, третий линейный делитель напряжения, управляемый инвертор, управляемый усилитель, первый и второй дешифраторы, первый октантньш выход селектора секторов подключен к первым входам третьего и четвертого вычитающих усилителей, второй октантный выход селектора секторов подключен к второму входу третьего вычитающего усилителя, выход которого подключен к первому входу третьего линейного делителя напряжения, выход третьего линейного делителя напряжения подключен к второму входу четвертого вычитающего усилителя, выход которого подключен к информационному входу управляемого инвертора, выход которого подключен к информационному входу управляемого усилителя, выход которого подключен к третьему входу сумматора, выходы разрядов реверсивного счетчика подключены к входам первого депгафратора, группа выходов которого подклю-. чена к управляющим входам селектора секторов, первый, второй и третий выходы - к вторым входам соответственно первого, второго и третьего линейных делителей напряжения, выходы второго, третьего и четвертого старших разрядов реверсивного счетчика подключены к входам второго дешифратора, первый и второй выходы к которого подключены к управляюпщм ; входам управляемого инвертора и управляемого усилителя соответственно.

/ a

LJ

JL ч