Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/48 

зователи (ЦАП) 3 и 4, усилитель 6, блок 7 выборки-хранения, блок 8 П)в- образования напряжения в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 9, блок 10 нелинейного преобразования кодов, введены коммутатор 5,, блок П управления и блок 12 инверторов„ Блок 11 управления содержит компаратор, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, одновибрато- ры. Блок 12 инверторов содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверторы. На вход СКДУ 2 поступает опорное синусоидальное напряжение, вырабатываемое в источнике 1. Выходные сигналы СКДУ 2, промодулированные по законам синуса и косинуса в функции угла et поворота, поступают на LUn 3 и 4, Выходной сигнал усилителя 6 подается на вход бло1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Целью изобретения является расширение диапазона однозначного преобразования.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг.З - структурная схема -блока инверторов.

Преобразователь угла поворора вала в код (фиг.1) содержит источник 1 опорного напряжения, синусно-коси- нусный датчик угла ( 2, цифро- аналоговые преобразователи (ЦАП) 3 и 4, коммутатор 5, усилитель 6} блок 7 выборки-хранения (ВЕХ), блок 8 преобразования напряжения в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 9, блок 10 нелинейного преобразования кодов, блок 11 управления и блок 12 инверторов .

Блок 11 управления (фиг,2) содержит компаратор 13, элементы 14 и 15 ИСКЛЮЧАЮО ЕЕ ИЛИ, одновибраторы 16 и 17.

Блок 12 инверторов (фиг.З) содержит элементы 18 ИСКЛЮЧАЮП1ЕЕ ИЛИ и инверторы 19.

ка 7 выборки-хранения, где запоминаются мгновенные значения амплитуд сигнала рассогласования в моменты, которые определяются фазой сигнала рассогласования при отработке по кратчайшему расстоянию. Выходной сигнал блока 7 выборки-хранения поступает на вход блока 8 ПНЧ, выходные импульсы которого с частотой, пропорциональной сигналу рассогласования, подаются на вход реверсивного счетчика 9. На выходных тинах блока 10 вырабатывается откорректированньй код угла oi поворота. Номер квадранта угла поворота определяется при отработке рассогласования кодом старших пи п-1 разрядов реверсивного счетчика 9. 2 3.и, ф-лы. 3 ил,

5

5

Преобразователь работает следующим образом.

На вход СКДУ 2 поступает опорное синусоидальное напряжение U sincot с опорной частотой f СО/2 |Г, которое вырабатьгоается в источнике 1 опорного напряжения,, Выходные сигналы СКДУ 2,, промодулированные по амплитуде по законам синуса и косинуса в функции угла ой поворота, поступают на аналоговые входы ЦАП 3 и 4 соответственно.

На цифровые входы ЦАП 3 и 4 с блока 12 инверторов поступают прямые 5 и инверсные 1-|5коды отработки в пределах квадранта.

При изменении угла ой в пределах первого квадранта выходные напряжения ЦАП 3 и 4 равны соответственно:

и, U sinci(l-|J)sincot;

и, U cosci/Jsinut,

Выходной сигнал усилителя 6, равный

ли Ug (1 -jb) - В соS oiJU Sinut г

(1)

подается в блок 7 выборки-хранения, в котором по импульсу выборки с блока 11 управления производится запоминание амплитуды Ь б. Выходной сигнал БВХ 7 поступает на вход блока 8 ПНЧ, выходные импульсы которого с частотой, пропорциональной сигналу рассогласования

ли U(l-p)sinot- 3cosoi, (2)

подаются в зависимости от знака сигнала рассогласова;ния (2) на прямой или инверсньй вход реверсивного счетчика 9, Отработка рассогласования заканчивается, когда

ли О,(3)

т.е. при выполнении равенства

с(; arctg Ц(4)

При угле 067номер квадранта

угла oil определяется при отработке рассогласования кодом старших п и п-1 разрядов реверсивного счетчика 9. Код старших разрядов изменяется от 00 в первом квадранте до 11 - в четвертом квадранте.

Поскольку на цифровые входы ЦДЛ 3 и 4 поступают коды В и 1-Й отработки угла рассогласования в пределах квадранта, а угол ей поворота может находиться в любом квадранте, то необходимо коды на цифровых вхо- дах ЦАП 3 и 5 изменять в зависимости от номера квадранта.

Это осуществляется-с помощью блока 12 инверторов. В зависимости от состояния (п-1)-го разряда реверсивного счетчика 9 на вькодах элементо 18 ИСКЛЮЧАЮУГЕЕ ИЛИ (вход ЦАП 4) вырабатывается прямой или инверсный код младших разрядов реверсивного счетчика 9, который после инверсии в инверторах 19 поступает на вход ЦАП 3.

Так как фаза сигналов, поступаю- щих на аналоговые входы ЦАП 3 и 4, меняется с номером квадранта, а коэффициенты передач ЦАП 3 и 4 и и (1-(3) - величины положительные, то для отработки рассогласования фаза выходного сигнала ЦАП 4 также должна меняться в зависимости от номера квадранта, что осуществляется с помощью коммутатора 5,

O

5

0

5

0 5

0 5

п

Выходной сигнал ЦАП 4 в I и III квадрантах поступает на вычитающий вход усилителя 6, а во II и IV квадрантах - на второй суммирующий вход усилителя 6,

В блоке 7 запоминаются мгновенные значения амплитуд сигнала рассогласования в моменты, которые определяются фазой сигнала рассогласования при отработке по кратчайшему расстоянию.

При отработке рассогласования от нулевого положения при об , расположенном в I и II квадранте, импульсы с выхода блока 8 ПНЧ должны поступать на прямой вход реверсивного счетчика 9, т.е. входное напряжение блока 8 - положительное, а при отработке угла об , расположенного в III или IV квадранте, выходные импульсы блока 8 должны постзшать на инверсный вход счетчика 9, т.е, входное напряжение блока 8 - отрицательное. В соответствии с этим и действительной фазой сигнала рассогласования на входе блока 7 импульсы выборки на управляющий вход блока 7 должны подаваться при максимальном значении амплитуды U со смещением по фазе на IT при расположении oi. во II и III квадрантах по сравнению с I и IV квадрантами.

Эти импульсы вырабатываются в блоке 1I управления. На входы элемента 14 ИСКЛЮЧАЮ01ЕЕ ИЛИ поступает код старших разрядов реверсивного счетчика 9. На второй вход элемента

15ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступает нулевой сигнал при угле отработки, относящемся к I или IV квадранту, и единичный сигнал при угле отработки, относящемся к II или III квадранту. На первьй вход элемента 15 подается меандр опорной частоты f, сформированный компаратором 13. Одновибратор

16выраб атывает задержку в четверть периода опорного напряжения, а од- новибратор 17 вырабатьшает импульс выборки, поступающий на управляющий вход блока 7.

Рассмотрим несколько примеров преобразования угла поворота об в код при расположении oi в разных квадрантах, при начальном значении кода отработки Я О (I квадрант).

Угол об расположен в I квадранте. В этом случае фаза сигнала рассогласования совпадает с фазой опорного

сигнала. С выхода блока 7 снимается положительное напряжение, поэтому импульсы с выхода блока 8 поступают на вход прямого счета реверсивного, счетчика 9 на увеличение кода р .

Угол oi расположен в II квадранте, В этом случае выходной сигнал ЦАП 4, противофазный опорному напряжению, подается на инверсньй вход усилителя 6. Выходной сигнал ЦАП 3, синфазный опорному напряжению, поступает на прямой вход усилителя 6. В результате сложения сигнал на выходе усилителя 6 совпадает по фазе с опорным сигналом и аналогично рассмотренному случаю импульсы, вырабатываемые блоком 8, поступают на прямой вход реверсивного счетчика 9 (увеличение кода отработки). При переходе кода отработки во II квадрант выходной сигнал ЦАП 3 равен U sin6i(l-/i)0, следовательно, меняется на противоположную фаза сигнала рассогласования, но одновременно меняется для II квадранта кода отработки jb момент выборки с выхода блока 1, На выходе блока 7 вырабатьша- ется по-прежнему положительное напряжение , благодаря чему в реверсивном счетчике 9 происходит накапливание импульсов блока 8 до тех пор, пока не будет выполняться эквивалентное равенство об /3,

Угол oi относится к IV квадранту. В этом случае выходной сигнал ЦАП 3 поступает на прямой вход усилителя 6 в противофазе с опорным. Поскольку выходной сигнал ЦАП 4 (U О) при В О, то сигнал рассогласования и опорный сигнал находятся в противофазе, и в моменты выборки, соответ- ствую1цие I и IV квадранту кода отработки /3 , на выходе блока 7 вырабатывается отрицательное напряжение и импульсы блока 8 поступают на вход инверсного счета реверсивного счетчика. 9. Отработка производится по кратчайшему пути.

Если Об расположен в III квадранте, то при |3 О сигнал рассогласования, определяемый выходным сигналом ЦАП 3 (1)4 О), находится в противофазе с опорным. Поскольку код jb в начале отработки соответствует I квадранту, то на выходе БВХ 7 вырабатывается отрицательное напряжение Угол отработки переходит в IV квадрант, момент выборки остается преж

110266

ним, выходной сигнал ЦАП 4 подается на инверсный вход усилителя 6. При переходе кода отработки из IV квадранта в III напряжение ЦАП 3 5 и О, фаза сигнала рассогласования определяется фазой инвертированного усилителем 6 выходного напряжения ЦАП 4, т.е. совпадает с фазой опорного сигнала, но поскольку момент выборки меняется, то на выходе блока 7 по-прежнему вырабатывается отрицательное напряясение, благодаря которому направление отработки рассогласования не меняется.

Аналогичным образом производится и отслеживание угла поворота ( .

В соответствии с соотношением (4) методическая погрешность преобразования равна

сft

10

15

20

сведения методической погреш- ности преобразования к нулю в преобразователе используется блок 10 нелинейного преобразования кодов, вы- полненный в виде блока постоянной памяти, на адресные входы которого поступает код (п-2) младших разрядов реверсивного счетчика 9j а на выходных тинах вырабатывается откорректированный код N угла поворота об ,

35

Формулаизобретения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-коси- нусный датчик угла, вход которого

соединен с выходом источника опорного напряжения, а первый и второй выходы подключены к аналоговым входам соответственно первого и второго 1 ;ифроаналоговых преобразователей р

выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к первому сум- суммирующему входу усилителя, выход усилителя подключен к первому входу блока выборки-хранения, выход которого через блок преобразования нап- ряжения в частоту подключен к входам реверсивного счетчика, выходы младших разрядов реверсивного счетчика подключены к входам блока нелинейного преобразования кодов отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона однозначного реобразования, в преобразователь ведены коммутатор, блок управления

и блок инверторов, информационные входы которого соединены с выходами младших разрядов реверсивного счетчика, а первая и вторая группа выходов подключены к цифровым входам соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к информационному входу коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму суммирующему и вычитающему входам усилителя, первый вход блока управления соединен с источником опорного напряжения, остальные входы соединены с выходами старших разрядов реверсивного счетчика, а выход подключен к второму входу блока выборки-хранения, выход младшего из старших разрядов реверсивного счетчика подключен к управляющим входам блока ин верторов и коммутатора.

2. Преобразователь по п.1, о т- личающийся тем, что блок управления содержит компаратор, два

Ф«а.2

110268

. элемента ИСКЛЮЧАЮПЩЕ ИЛИ и два одно- вибратора, вход компаратора и входы первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ .являются соответственно первым и осталь- 5 ными входами блока управления, выход компаратора и выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к входам второго элемента ИСКЛЮЧАЮП1ЕЕ POTi, выход которого через первый одновибра- fO тор подключен к входу второго одно- вибратора, выход второго одновибра- тора является выходом блока управления ,

3. Преобразователь по п.1, о т- J5 личающийся тем, что блок . инверторов содержит элементы ИСКЛЮ- .ЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверторы, первые входы элементов ИСКЛЮЧА1001ЕЕ ИЛИ являются информационными входами блока инвер- 20 торов, вторые входы объединены и являются управляющим входом блока инверторов, а выходы подключены к входам соответствующих инверторов, выходы инверторов и выходы элементов 25 ИСКЛЮЧАЮВдаЕ ИЛИ являются соответст- венно первой и второй группой выходов блока инверторов.

Редактор М. Бандура

Составитель Е. Бударина

Техред М.Ходанич -- Корректор А. Тяско

Заказ 1903/56 Тираж 902Подписное

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

Фаг.З

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вьЕчислительным устройством, с целью расширения диапазона однозначного преобразования в преобразователь угла поворота вала в код, со- дерйсащий источник I опорного напря жения, синусно-косинусньй датчик угла (СКДУ)2, цифроаналоговые преобраЧ i (Л С