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

7, сумматор 10, преобразователь напряжение - частота (ГШЧ) 11, реверсивный счетчик 12, цифровой сумматор 21,генератор 22 сетки частот, введены четыре модулятора 13...16, два триггера 17, 18, два инвертора 19, 20, полосовые усилители 2, 3 напряжения, четыре синхронных детектора 5, 6, 8, 9, полосовые усилители 23, 24 тока, сумматоры 25, 26. Под действием токов с выходов усилителей 23, 24, поступающих на первичные обмотки фазовращателя 1, на вторичных обмотках фазовращателя 1 наводятся напряжения, зависящие от угла поворота его вала. Эти напряжения через синхронные детекторы 4, 7 поступают на сумматор 10, вьпсод- ной сигнал которого через ПНЧ 11 по1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах преобразования информации.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синусно- косинусный фазовращатель 1,полосовые усилители 2 и 3 напряжения,синхронные детекторы 4-9, сумматор 10,преобразователь 11 напряжение - частота (ПНЧ), реверсивный счетчик 12, модуляторы 13-16, триггеры 17 и 18, инверторы 19, 20, цифровой сумматор 21,генератор 22 сетки частот (ГСЧ), полосовые усилители 23 и 24 тока, сумматоры 25 и 26.

ГСЧ состоит из задающего генератора и счетчика-делителя.

Преобразователь работает следующим образом.

Выход старшего разряда ГСЧ 22 соединен с полосовым усилителем 24 тока. Частота напряжения на этом выходе минимальна и соответствует частоте, на которой работает фазовращатель. Выход ГСЧ с частотой, вдвое превышающей мп- нймальную. Соединен через инвертор 20 с триггером 18. Благодаря этому

ступает на входы реверсивного счетчика 12, При соответствии его выходного кода углу поворота сигнал рассогласования на выходе сумматора 10 отсутствует. Для уменьшения ошибок из-за расстроек полосовых усилителей последние охвачены отрицательной обратной связью по квадратурному сигналу. В цепь обратной связи включены синхронные детекторы 5, 6, 8, 9 и модуляторы 13...16, Опорные напряжения синхронных детекторов и модуляторов цепи обратной связи полосовых усилителей напряжения сдвинуты на 90 относительно опорных напряжений синхронных детекторов, включенных в прямой цепи, 1 ил.

напряжения на входах полосовых усилителей 23 и 24 тока сдвинуты на 90 относительно друг друга. Токи вида I sinu)t и Icoswt с выходов усилите- лей 23 и 24 поступают на первичные обмотки фазовращателя 1. На его вторичных обмотках наводятся напряжения вида

0 Е sinCwt +5); -Е cos (u)t-i-6),

где 9- угол поворота вала фазовращателя.

Эти напряжения через полосовые 5усилители 2 и 3 напряжения поступают на синхронные детекторы 4 и 7, опорные напряжения которых сдвинуты на 90° и поступают от триггера 17 и старшего разряда сумматора 21,

0

и, и sign cos(tot+ Ф);

Uj и sign sin(o)t+ Ф),

(- где Ф - угол, код которого записан в реверсивном счетчике 12,

В состав каждого синхронного де- .тектора входит фильтр нижних частот. Постоянные выходные напряжения детекторов и и и, суммируются в сумматоре 10:

Uj (U + U) sinCe - Ф)

и управляют через ПНЧ 11 счетчиком

12. В установившемся состоянии 11 О,

что возможно только при 0 Ф.

Так же, как и известный, предлагаемый преобразователь нечувствителен к асимметрии первичных и вторичных обмоток фазовращателя, тюравенству коэффициентов передачи усилителей 2 и 3 синхронных детекторов 4 и 7.

Применение полосовых усилителей напряжения 2,. 3 и тока 23, 24 позволяет уменьшить влияние гармонических составляющих на погрешность преобразователя, использовать релейные синхронные детекторы вместо гармонических.

Обычно полосовые усилители не при- меняются в фазоизмерительных устройствах, так как фазовые сдвиги, возникающие при расстройках полосовых усилителей, полностью-входят в ошибку измерений. Для уменьшения ошибок из- за расстроек в данном преобразователе полосовые усилители охвачены отрицательной обратной связью по квадратурному сигналу. В цепь обратной связи включены синхронные детекторы 5,6,8 и 9 и модуляторы 13- 1б. Синхронные детекторы и модуляторы собраны на аналоговых ключах. Опорные напряжения синхронных детекторов и модуляторов цепи обратной связи полосовых усили- телей напряжения сдвинуты на 90 относительно опорных напряжений синхронных детекторов, включенных в прямой цепи.

Опорные напряжения синхронных де- текторов и модуляторов цепи обратной связи полосовых усилителей тока сдвинуты на 90° относительно напряжений, подаваемых на входы полосовых усилителей тока.

Тогда в согласованном положении, например, выходное напряжение синхронного детектора 4 равно нулю, напряжения на его сигнальном и опорном входах сдвинуты на 90°, на вход полосового усилителя 2 поступают два противофазных напряжения: напряжение фазовращателя и и напряжение обратной связи и . Выходное напряжение полосо- вого усилителя 2

UiК1+рК

i А

Е sinut

где К - коэффициент усиления полосового усилителя 2; В - коэффициент передачи цепи обратной связи, состоящий из синхронного детектора 5 и модулятора 13: . Если теперь, разъединив ПНЧ 11 и счетчик 12, повернуть вал преобразователя на угол в , напряжения U nU перестанут быть в противофазе.

Ц Е sin( wt+0)E sine coswt + + E cos в sin wt.

Для первого слагаемого U обратная связь отсутствует, поскольку для него опорное напряжение синхронного детектора 5 сдвинуто на 90°, поэтому

Е cos е sinwt

U,j K-E-sin в- cosut +

в

(ОВторое слагаемое Ц сдвинуто по фазе на 90° относительно опорного напряжения синхронного детектора 4 и не приводит к появлению постоянной составляющей на его выходе. Первое слагаемое представляет собой полезный сигнал.

Вернем преобразователь в согласованное положение и расстроим полосово усилитель 2 так, чтобы его выходное напряжение оказалось сдвинутым на угол cf относительно выходного. В этом случае напряжения Ц и U не перестают ,быть противофазными, так как фаза напряжения определяется опорным напряжением, но напряжение U. сдвинуто на угол Cf. Разложив его на составляющие с учетом уменьшения глубины обратной связи, получаем

П - Е S in (u) ) Е tg i(- с о salt В cos if В Е sinut

В

Так же, как и в предыдущем случае, лишь первое слагаемое приводит к появлению постоянного напряжения на выходе синхронного детектора 4.

Сравнивая его с первым слагаемым из (1) находим, что при малых расстройках ц постоянное напряжение на выходе синхронного детектора в К /3 раз меньше, чем при повороте вала фазовращателя на угол б V. Таким образом, влияние ошибок за счет расстроек полосовых усилителей уменьшено в К ji раз по сравнению с известным преобразователем.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный фазовращатель, первый и второй синхронные детекторы, выходы которых подключены к входам первого сумматора, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение - частота,выходы которого подключены к входам ре- версивного счетчика, выходы которого являются выходами преобразователя и подключены к одной группе входов цифрового сумматора, другая группа входов которого соединена с выходом ге- нератора сетки частот, одни выводы входных и выходных обмоток синусно- косинусного фазовращателя объединены и соединены с общей шиной, отличающийся тем, что,с пелью повышения точности преобразователя, в riero введены четыре сумматора,четыре модулятора, два полосовых усилителя напряжения, два полосовых усилителя тока, четыре синхронных детектора, два триггера и два инвертора, выход последнего старшего разряда генератора сетки частот подключен к прямому входу второго сумматора и к одним входам первого модулятора и третьего синхронного детектора, другой вход которого соединен с другим выводом входной синусной обмотки синусно- косинусного фазовращателя и подключен к выходу первого полосового усилителя тока, а выход подключен к другому входу первого модулятора, выход которого подключен к инверсному входу третьего сумматора, выход которого подключен к входу первого полосового усилителя тока, выход предпоследнего разряда генератора сетки частот через первый инвертор подключен к входу первого триггера, выход которого подключен к прямому входу третьего сум

ор Е. Папп 4055/56

Составитель А. Сидорова Техред И.Попович,

Ко

,,„

Под

Тираж 901 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,

Q 5

5

0

5

0

матора и одним входом второго модулятора и четвертого синхронного детектора, выход которого подключен к другому входу второго модулятора,выход которого подключен к инверсному входу второго сумматора, выход которого через второй полосовой усилитель тока подключен к другому входу четвертого синхронного детектора и к другому выводу входной косинусной обмотки си- нусно-косинусного фазовращателя, выход последнего старшего разряда цифрового сумматора подключен к одним входам первого и пятого синхронных детекторов и третьего модулятора, выход которого соединен с инверсным входом четвертого сумматора, прямой вход которого соединен с другим выводом выходной синусной обмотки синус- но-косинусного фазовращателя, а выход - через первый полосовой усилитель напряжения соединен с одним входом второго синхронного детектора и другим входом пятого синхронного детектора, выход которого соединен с другим входом третьего модулятора, выход предпоследнего старшего разряда цифрового сумматора через второй инвертор соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с другим входом второго синхронного детектора и одними входами шестого синхронного детектора и четвертого модулятора, выход которого подключен к инверсному входу пятого сумматора, прямой вход которого соединен с другим выводом выходной косинусной обмотки синусно-косинусного фазовращателя, а выход - через второй полосовой усилитель напряжения подключен к другим входам первого и шестого синхронных детекторов, выход шестого синхронного детектора подключен к другому входу четвертого модулятора.

Корректоре. Шекмар

,,,и- -- - ----- --

Подписное

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в системах преобразования информации. Целью изобретения является повьппение точности преобразователя. Для достижения поставленной цели в преобразователь,содержащий сицусно-косинусный фазовращатель 1, два синхронных детектора 4, W СО ОО о: |ЬО 4