Способ измерения рассогласования между углами поворота,один из которых задан кодом Советский патент 1987 года по МПК H03M1/00 

1 ,1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в преобразователях угол-код, использующих синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) в ка- честве датчиков угла. .

Цель изобретения - повьшгение точности способа.

На фиг, 1 приведены временные диаграммы, пояснягадие предлагаемый способ; на фиг. 2 - функциональная схема устройства для реализации способа} на фиг. 3 - функциональная схема блока синхронизации; на фиг.4- функциональная схема блока управления.

На временной диаграмме (фиг, 1) показаны:

и - напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна синусу угла;

If - напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна косинусу угла;

9

.. sincisin - t, (l)

Up U cosoisin ij- t.

де Ug - амплитуда напряжения переменного тока;

Т - период напряжения переменного тока;

oi - угол;

Uj - импульсы напряжения, в течение которых интегрируют напряжение Ug;

Uj. - импульсы напряжения, в тече- Q ние которых интегрируют с

35

30

с .

инверсией напряжение Ц t, - момент начала первого интегрирования напряжения U, ,

t,TTN 5К

(2)

е N. - значение кода, изменяющееся

от О до 2 -1;

- количество разрядов кода; t - момент начала первого интегрирования напряжения U,,

5Т TN Г 2

4- -

г

(3)

момент окончания первого ин

тегрирования напряжения U,

(4)

6Т

5TN

5

t. - момент окончания первого ин-- тегрирования напряжения И ,

7Т TN - 5- - 2

(5)

tg - момент начала второго интегрирования напряжения U ,

ТК

vj

5

(6)

tg - момент начала второго интегрирования напряжения Ug,

8Т

б 5TN 2

(7)

tj - момент окончания второго интегрирования напряжения Ug,.

TN

t.

9Т

5 2

(8)

- момент окончания второго интегрирования напряжения Ug,

Ч -г

ОТ TN

5

(9)

Q

5

Устройство для измерения рассогласования между углами поворота, один из которых задан кодом, работатсщее по предлагаемому способу, содержит си0 нусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 1, блок 2 синхронизации, ключ 3, сигнальный вход которого соединен с выходом синусной обмотки СКВТ 1, ключ 4, сигнальный вход которого соединен с выходом инвертора 5, вход которого соединен с выходом косинусной обмотки СКВТ 1, сумматор 6, первый вход которого соединен с выходом первого ключа 3, а второй - с выходом ключа 4, выход сумматора 6 соединен с сигнальным входом интегратора 7, последовательно соединенные генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, делитель 10 ча5 стоты и фильтр 11 низких частот,выход которого соединен с обмоткой возбуждения СКВТ 1, блок 12 управления, регистр 13 хранения кода, на входы которого подано кодовое значе0 ние угла, устройство 14 выборки-хранения, сигнальный вход которого соединен с выходом интегратора 7, вход 15 блока 2 синхронизации соединен с выходом синусной, а вход 16 - с вы5 ходом косинусной обмотки СКБТ , выход 17 блока 2 синхронизации соединен с синхровходом I8 блока 12 управления, тактовый вход 19 которого соединен с выходом делителя 9 частоты,

выходы 20 и 21 блока 12 управления соединены соответственно с управляющими входами ключей 3 и А, выход 22 блока 12 управления соединен с входом сброса (обнуления) интегратора 7 и с входом разрешения записи регистра 13 хранения кода, выход 23 блока 12 управления соединен с управляющим входом устройства 14 выборки-хранения, а информационные входы 24 блока 12 управления соединены с Соответствующими выходами регистра 13 хранения кода.

Блок 2 синхронизации состоит из амплитудных детекторов 25 и 26,вход амплитудного детектора 25 объединен с сигнальным входом ключа 27, а вход амплитудного детектора 26 - с сигнальным входом ключа 28, выходы амплитудных детекторов 25 и 26 соеди- нены с прямым и инвертирующим входами амплитудного компаратора 29 соответственно, прямой выход компаратора 29 соединен с управляющим входом ключа 27, а инвертирующий - с управ- ляющим входом ключа 28, выходы ключей 27 и 28 объединены и являются выходом 17 блока 2 синхронизации, вход ключа 27 является входом 16, а ключа 28 - входом 15 блока 2 синхро- низации.

Блок 12 управления содержит нуль- орган 30, вход которого является .синхровходом 18 блока 12 управления Б-триггер 31 с установочным входом, синхровход которого соединен с выходом нуль-органа 30, а D-вход соединен с шиной логической единицы, элемент И 32, первый вход которого соединен с вь ходом D-триггера 31 , а второй вход является тактовым входом 19 блока 12 управления, реверсивные счетчики 33-35, синхровходы которых объединены и подключены к выходу элемента 32, информационные входы реверсивного счетчика 33 соединены с соответствзпощими выходами вычис- лителя 36, все информационные входы реверсивного счетчика 34, кроме третьего, соединены с шиной логическо- го нуля, считая первый информационный вход старшим, третий информационный вход реверсивного счетчика 34 соединен с шиной логической единицы, информационные входы реверсивного счетчика 35 соединены с соответству- клцими выходами регистра 13 хранения кода, ключ 37, сигнальный вход которого соединен с выходом старшего

разряда реверсивного счетчика 33, ключ 38, сигнальный вход которого подключен к выходу старшего разряда реверсивного счетЧика 34, ключ 39, сигнальный вход которого подк.пючен к выходу старшего разряда реверсивного счетчика 35, выходы ключей 37- 39 объединены и подключены к входу одновибратора 40, выход которого соединен с синхровходом трехразрядного двоичного счетчика 41, с входами разрешения записи трех реверсивных счетчиков 33-35, выходы трехразрядного двоичного счетчика 41 соединены с соответствуюнщми входами постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 42 и 43 и одновибратора 44, выход которого соединен с входом одновибрА тора 45, первый и второй выходы ПЗУ 42 являются входами 20 и 2 блока 12 управления, первый,, второй и третий выходы ПЗУ 43 соединены соответственно с управляющими входами ключей 3-7-39, вход одновибратора 44 соединен с выходом старшего разряда трехт разрядного двоичного счетчики 41, выход - с входом, выход одновибратора 45 подключен к установочному входу Р-триггера 31 и является выходом 22 блока 12 управления, выход одно- вибратора 44 является выходом 23 блока 12 управления, входы вычислителя 36, объединенные с соответствующими информационными входами реверсивного счетчика 35, являются информационными входами 24 блока 12 управления, одновибратор 46.

Коэффициенты деления делителей 9 и 10 частоты установлены такими, что выполняется соотношение

(10)

где f,

- воэь вы1(9

603Б

К частота следования импульсов напряжения на выходе делителя 9 частоты;

частота напряжения возбуждения СКБТ 1; количество разрядов кода Реверсивные счетчики 33-35 включены в режиме вычитания,а их информационная емкость составляет 2, Длительность поддержания потенциала логического нуля на инверсном выходе одновибратора 46 установлена меньп1ей периода следования импульсов напряжения с выхода делителя 9 частоты, но большей половины этого периода.

Длительность импульса напряжения на выходе одновибратора 40 установлена равной максимальному времени переходных процессов ключей 37-39, трехразрядного двоичного счетчика 41, ПЗУ 43, регистра 13 хранения ода.

Длительность импульса напряжения на выходе одновибратора 44 меньше длительности поддержания потенциала логического нуля на инверсном выходе одновибратора 46 и равна необходимой длительности записи в устройство 14 выборки-хранения.

Длительность импульса напряжения на выходе одновибратора 45 установлена равной необходимому времени сброса (обнуления) интегратора 7,

Принцип действия ПЗУ 42 иллюстрируется табл. 1, ПЗУ 43 - табл. 2,

Вычислитель 36 устанавливает соответствие между значением входного и выходного кодов по следующей зависимости

N.

NO-N

где N - значение кода на входе вычислителя 36; Кц - з.начение кода на выходе

вычислителя 36; N - значение кода., представленного логическими нулями во всех разрядах, кроме первого, считая первый разряд старшим.

Значение N на выходе вычислителя 36 представляется в дополнительном коде. .Значение кода N, поданное на входы регистра 13 хранения кода, а следовательно, и на информационные входы 24 блока 12 уп- .равления, изменяется от нуля до 2 . Устройство для реализации способа работает следующим образом.

Последовательно со единенные генератор 8 импульсов, делители 9 и 10 частоты и фильтр 11 низких часто .формируют напряжение возбуждения СКБТ 1. На выходе синусной обмотки устанавливается напряжение перемен- ного тока, амплитуда которого про- порциональна синусу угла об, а на выходе косинусной- косинусу. Напряжение с выхода синусной обмотки СКБТ 1, поданное на вход 15 блока 2 синхронизации и продетектированное амплитудным детектором 26, поступает на инвертирующий вход амплитудного

компаратора 29, а напряжение с выхо- да косинусной обмотки через первый детектор 25 подается на прямой вход компаратора 29.

Если амплитуда напряжения с выхода синусной обмотки больше амплитуды с выхода косинусной, то на инверсном выходе компаратора 29 устанавливается потенциал логической единицы,

а на прямом - нуля, открьшается ключ 28 и закрывается ключ 27 и на выходе 17 блока 2 синхронизации появляется напряжение с выхода синусной обмотки СКВТ 1. Если амплитуда напряжения с

выхода косинусной обмотки превышает

амплитуду с выхода синусной, то на прямом выходе компаратора 29 устанавливается потенциал логической единицы, а на инверсном - нуля, ключ 27

открьшается, а ключ 28 закрывается и на выход 17 блока 2 синхронизации поступает напряжение с выхода косинусной обмотки СКВТ 1. Таким образом, на выходе 17 илока 2 сиьгхронизации

действует выходное напряжение СКВТ 1 с большей амплитудой.

Исходное состояние блока 12 управления к началу цикла преобразований следующее. Потенциалы, соответствующие уровню логического нуля, действуют на выходах нуль-органа 30, D- триггера 31, элемента И 32, всех разрядов реверсивных счетчиков 33-35, одновибратора 40, всех разрядов трехразрядного двоичного счетчика 41, одновибраторов 44 и 45. Потенциал, соответств ующий уровню логи ческого нуля, действует на инверсном выходе одновибратора 46, К началу цикла преобразований во все реверсивные счетчики 33-35 записан код, установленный на их информационных входах, и содержимое каждого реверсивного счетчика 33-35 уменьшено на единицу

младшего разряда.

В момент перехода через кулевое, значение (из области отрицательных в область положительных значений) напряжения на входе 18 блока 12 управления на выходе нуль-органа 30 появляется потенциал ло1 ической единипы, по фронту которого D-триггер 31 переходит в единичное состояние, т.е. на его выходе устанавливается потенциал логической единицы. Этот момент является началом цикла преобразований.

В Начале цикла состояние всех разрядов двоичного счетчика 41 нулевое

7

и в соответствии с табл. L на третьем выходе ПЗУ 43 действует потенциал логической единицы, т.е. ключ 37 открыт . После установления потенциала логической единицы на выходе D-триггера 31 по спгщам импульсов напряжения на втором входе элемента И 32, поступающих с выхода делителя 9 частоты, содержимое реверсивных счетчиков 33-35 уменьшается. После установления нулевого состояния на выходах всех разрядов реверсивного счетчика 33 по очередному спаду импульса напряжения на его синхровходе состояние выходов всех разрядов реверсивного счетчика 33 меняется на единичное. По фронту потенциала на выходе старшего разряда реверсивного счетчика 33 на выходе одновибратора 40 формируется импуль напряжения. По фронту импульса напряжения на выходе одновибратора 40 содержимое двоичного счетчика 41 увличивается на единицу младшего разряда и в соответствии с табл. 2 на втором выходе ПЗУ 43 устанавливается потенциал логической единицы - открывается ключ 38.

По спаду потенциала на выходе одновибратора 40 во все реверсивные счетчики 33-35 вновь записываются коды, установленные на их информационных входах, В этот момент времени на инверсном выходе одновибратора 46 появляется потенциал логического нуля. По спаду потенциала на выходе одновибратора 46 содержимое всех реверсивных счетчиков 33-35 уменьшается на единицу младтего разряда .

Содержимое двоичного счетчика 41 увеличивается на единицу младтего разряда (учитьшая соотношение (12) в в момент времени

Т

t ф- -- - 2

(П)

В этот момент времени в соответствии с табл. 1 на втором выходе ПЗУ 42 появляется потенциал логической единицы, ключ 3 открывается и к первому входу сумматора 6 подключается напряжение, снимаемое с синусной обмотки СКВТ 1. После восстановления потенциала логической единицы на инверсном выходе одновибратора 46 по спадам импульсов напряжения на входе 19 блока 12 управления содержимое всех реверсивных счётчиков 33-

855958

35 уменьшается. После установления нулевого состояния на выходах всех разрядов реверсивного счетчика 34 . по очередному спаду импульса на5 пряжения на его синхровходе проис-. ходит изменение состояний выходов всех его разрядов на единичное. , По фронту потенциала на выходе старшего разряда реверсивного счетtO чика 34 на выходе одновибратора 40 формируется импульс напряжения. Таким образом, содержимое двоичного счетчика 41 увеличивается до двух единиц .младшего разряда. Это проис15 ходит в момент времени

(12)

5Т TN г- IT - к

0

0

5

0

5

По спаду потенциала на выходе одно- вибратора 40 вновь происходит запись в реверсивные счетчики 33-35 кодов, установленных на их информационных входах, и уменьшение их содержимого на единицу младшего разряда. В момент времени t в соответствии с 5 табл. 1 на первом и втором выходах ПЗУ 4 устанавливаются потенциалы логической единицы и к входам сумматора 6 подключаются напряжение с выхода синусной обмотки СКВТ 1 и инвертированное напряжение с косинусной . Содержимое двоичного счетчика 41 увеличивается до трех единиц младшего разряда в момент времени 6Т TN

2

В этот момент времени в соответствии с табл. 2 закрывается ключ 3. Увеличение содержимого двоичного счетчика 41 до четырех единиц младшего разряда происходит в момент времени

TN.

1

В этот момент времени открывается ключ 39 блока 12 управления, а ключи 3 и 4 закрьшаются.

Далее в моменты времени

Ч- 5- (13)

t -

4 - 5- (14)

0

5

7Т TN

Ч 5-+ Т ;

8Т -TN

Ч- Г 1

9Т TN Г ЪГ

10Т Тй 8- 5

(15)

(16)

г

(17) (18)

происходит увеличение содержимого двоичного счетчика 41 до пяти, шес- ти, семи и восьми единиц младшего

9 /

разряда и в соответствии с табл. 1 к входам сумматора 6 подключается ,напряжение с выхода инвертора 5 в течение времени от t до t и с выхода синусной обмотки СКВТ 1 в тече- 5 ние времени от t до tg .

В момент времени tg происходит изменение состояния выходов всех разрядов двоичного счетчика 41 на ну- , левое. По спаду потенциала на выходе Ю старшего разряда двоичного счетчика 41 на выходе одновибратора 44 формируется импульс напряжения, поступающий на управляющий вход уст- ройства 14 выборки-хранения, и в последнее записывается напряжение с выхода интегратора 7, сформированное в течение цикла преобразований, По спаду потенциала на выходе од- новибратора 44 на выходе одновибра- тора 45 формируется импульс напря- жения, поступающий на вход сброса (о&нуления) интегратора 7, на вход разрешения записи регистра 13 хранения кода и на установочный вход D-триггера 31 , В течение этого импульса напряжения D-триггер 31 переходит в нулевое состояние, в регистр 13 хранения кода записывается код, поданный на его входы, и напряжение на выходе интегратора 7 принимает нулевое значение.

По спаду последнего, восьмого в цикле импульса напряжения на выходе одновибратора 40, в реверсивные счетчики 33-35 записываются коды, установленные на их информационных входах, и содержимое каждого из счетчиков 33-35 уменьшается на единицу младшего разряда,

В момент спада импульса напряжения на выходе одновибратора 45 цикл преобразований заканчивается.

Напряжение на выходе интегратора 7 в конце цикла

i 27 V

(U sinoisin - t)ut-J (и cosoi

Z-iiV Z-t

sin . t)dt-j (U cosulsin - t)dt +

.j sin sin | 4)dt, (9) 6

где Up - напряжение, пропорциональное величине рассогласования между углом и кодом; UQ - максимальная амплитуда выходных напряжений .СКВТ 1. Подставив в выражение (19) значения t-,... ,tg из выражений (ll)-(l8).

1285595 10

произведя ин,тегрирование и просум- мировав, получаем

2UoT

/ sinlot- ).

2TN .. „ Таким образом, при о6 -2 Up-u.

Формула изобретени

Способ измерения .рассогласования между углами поворота-, один из кото рых задан коДом, основанный на формировании двух напряжений переменf5 ного тока, амплитуды которых пропор циональны соответственно синусу и ;косинусу угла, вьщелении первого и второго-интервалов времени, в течение которых формируют первый и

20 второй сигналы, пропорциональные интегралам соответственно первого и второго напряжений переменного то ка, формировании сигнала рассогласования, отличающийся

25 тем,-что, с целью повьщгения точно с- ти способа, в нем выделяют третий и четвертый интервалы времени, в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорционалнные

30 интегралу соответственно nepBoi o и второго напряжений переменного тока а формирование сигнала рассогласова ния осуществляют суммированием первого и третьего сигналов и вычита г нием второго и четвертого сигналов, длительность всех интервалов времени равна половине периода напряжени переменного тока, первый интервал времени начинают выделять относител

4Q но начала периода перво го напряжения переменного тока в момент времени t, 5 равный

TN t Ф-.

i 2 .

где Т - период напряжений переменно го тока; N - значение кода, изменя1т1ееся

от О до

k - количество разрядов кода, второй интервал времени начинают вы делять относительно начала периода первого напряжения переменного тока в момент времени t, равный

45

55

Ч

5 TR 5 1

третий интервал времени начинают вы делять относительно начала периода

2UoT

/ sinlot- ).

2TN .. „ образом, при о6 -2 Up-u.

Формула изобретения

Способ измерения .рассогласования между углами поворота-, один из которых задан коДом, основанный на формировании двух напряжений переменного тока, амплитуды которых пропор- циональны соответственно синусу и ;косинусу угла, вьщелении первого и второго-интервалов времени, в течение которых формируют первый и

второй сигналы, пропорциональные интегралам соответственно первого и второго напряжений переменного тока, формировании сигнала рассогласования, отличающийся

тем,-что, с целью повьщгения точно с- ти способа, в нем выделяют третий и четвертый интервалы времени, в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорционалнные

интегралу соответственно nepBoi o и второго напряжений переменного тока, а формирование сигнала рассогласования осуществляют суммированием первого и третьего сигналов и вычитанием второго и четвертого сигналов, длительность всех интервалов времени равна половине периода напряжений переменного тока, первый интервал времени начинают выделять относитель-.

но начала периода перво го напряжения переменного тока в момент времени t, 5 равный

TN t Ф-.

i 2 .

где Т - период напряжений переменного тока; N - значение кода, изменя1т1ееся

от О до

k - количество разрядов кода, второй интервал времени начинают выделять относительно начала периода первого напряжения переменного тока в момент времени t, равный

55

Ч

5 TR 5 1

третий интервал времени начинают выделять относительно начала периода

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в преобразователях угол - код, использующих синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы в качестве датчиков угла. Целью изобретения является повышение точности способа. Для этого в способе измерения рассогласования между углами поворота, один из которых задан кодом, основанном на формировании двух напряжений переменного тока, формировании первого и второго интервалов времени, формировании первого и второго сигналов, пропорциональных интегралам от первого и второго напряжений переменного тока, и формировании сигнала рассогласования, формируют третий и четвертый интервалы, в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорциональные интегралам первого и в то- poi o напряжений переменного тока, а сигналы рассогласования получают суммированием первого и третьего сигналов и вычитанием второго и чет-, вертого сигналов. 4 ил, 2 табл. (Л NP 00 ел ел со ел

h t3 ti, is tg IT i

ОС

If

Л16

5

Т1

2S

uTLГ7

28

ф{/г.З