Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/48 H03M1/38 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации об угле поворота объекта в вычислительное устройство.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит синус- но-косинусный датчик 1 угла (СКВТ), блок 2 питания, коммутаторы 3-5, ключи 6 и 7, устройства 8 и 9 выборки и хранения, генератор 10 имния Uj и U(. , изменяющиеся в функции угла (/..по закону синуса или косинуса, и напряжение UQ обмотки 24, соосной с обмоткой 23 возбуждения, независящее от угла cL, Несущая указанных напряжений синусоидальной формы во времени и с частотой fj представлена зависимостью 25 (фиг.2). На втором выходе формирователя 12 со сдвигом относительно и„с,; О формируется сигнал 26 Обнуление, передним фронтом которого все триггеры в кодовом преобразователе 14 устанавливаются в О, Сигнал 27 Строб 1 с выхо- /да формирователя 12, следующий со сдвигом во времени Tj, относительно ,и„ (j О, открывает на время , соответствующее ширине импульса 27,

25

пульсов, делитель 11 .частоты, формирователь 12 управляющих импульсов, 20 ключи 6 и 7, При этом выходные сиг- блок 13 выбора октантов, кодовые пре- налы синусной Uj и косинусной обмо- образователи 14 - 16, блок 17 сравнения, инвертор 18, триггер 19, элемент И 20, регистр 21 последовательных приближений, линейньш цифроана- логовый преобразователь 22, обмотку 23 возбуждения синусно-косинусного датчика, дополнительную обмотку 24 синусно-косинусного датчика. Кроме того, на диаграммах (фиг.2} показаны сигнал 25 несущей частоты СКВТ, сигнал 26 для обнуления кодового преобразователя 14 с выхода формировате30

ток Uj. СКВТ 1 попадают на входы блока 13 выбора октантов, на четырех выходах которого в соответствии с табл,1 формируется код Джонсона Х, определяемый номером октанта, т.е, угловым положением J. ,

Код Х с выхода блока 13 выбора октантов преобразуется кодовым преобразователем 14 в нормальный трех. разрядный двоичный код Х , который формирует три старших разряда выходного кода предлагаемого преобразователя и, кроме того, преобразуетля 12, сигнал 27 управления ключами

Код Х с выхода блока 13 выбора октантов преобразуется кодовым преобразователем 14 в нормальный трехразрядный двоичный код Х , который формирует три старших разряда выходного кода предлагаемого преобразователя и, кроме того, преобразуе

6 и 7 Строб Г с выхода формировате- 35 ся кодовыми преобразователями- 15 и

45

ля 12, сигнал 28 Строб 2 с выхода формирователя 12, сигнал 29 на i-м выходе кодового преобразователя 14, сигнал 30 на (i+l)-M выходе кодового преобразователя 14, сигнал 31 на выходе инвертора 18, сигнал 32 на выходе триггера 19, серия 33 тактовых импульсов на входе регистра 21, сигнал 34 на выходе регистра 21,

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При включении питания преобразователя запускается высокочастотный генератор 10 импульсов, частота сигнала которого делится до несущей f( с помощью делителя частоты. Сигнал несущей частоты f с первого выхода формирователя 1 2 управляющих импульсов после преобразования в сину- gg соидальную форму и усиления в блоке 2 питания поступает на обмотку 23 возбуждения СКВТ 1. На выходных обмотках последнего формируются напряже16 соответственно в управляющие код Х, и (табл.1). Код Х. управляе первым 3 и вторым 4 коммутаторами обмоток СКВТ 1, код Хз - третьим коммутатором обмоток -СКВТ 1, При

этом в зависимости от углового поло жения oL и, следовательно, выбранного номера октанта и значений код Х и Xj к выходам коммутаторов 3

50

5 обмоток подключаются те или иные вьшоды обмоток СКВТ 1, причем таким образом, что в каждом октанте реализуется линейный режим работы вращающегося трансформатора. Подключение выводов СКВТ к вьшоду е обмотки 24, соосной с обмоткой возбуждения, на выход рабочего сигнала или

к шине Земля осуществляется ответствии с табл,2.

в со

При преобразовании выходных сиг налов датчика 1 угла в код в устрой стве используется отношение сигналов Up выхода СКВТ 1 и УОИ с выход

ния Uj и U(. , изменяющиеся в функции угла (/..по закону синуса или косинуса, и напряжение UQ обмотки 24, соосной с обмоткой 23 возбуждения, независящее от угла cL, Несущая указанных напряжений синусоидальной формы во времени и с частотой fj представлена зависимостью 25 (фиг.2). На втором выходе формирователя 12 со сдвигом относительно и„с,; О формируется сигнал 26 Обнуление, передним фронтом которого все триггеры в кодовом преобразователе 14 устанавливаются в О, Сигнал 27 Строб 1 с выхо- да формирователя 12, следующий со сдвигом во времени Tj, относительно ,и„ (j О, открывает на время , соответствующее ширине импульса 27,

ключи 6 и 7, При этом выходные сиг- налы синусной Uj и косинусной обмо-

ключи 6 и 7, При этом выходные сиг- налы синусной Uj и косинусной обмо-

ток Uj. СКВТ 1 попадают на входы блока 13 выбора октантов, на четырех выходах которого в соответствии с табл,1 формируется код Джонсона Х, определяемый номером октанта, т.е, угловым положением J. ,

Код Х с выхода блока 13 выбора октантов преобразуется кодовым преобразователем 14 в нормальный трех. разрядный двоичный код Х , который формирует три старших разряда выходного кода предлагаемого преобразователя и, кроме того, преобразуется кодовыми преобразователями- 15 и

16 соответственно в управляющие коды Х, и (табл.1). Код Х. управляет первым 3 и вторым 4 коммутаторами обмоток СКВТ 1, код Хз - третьим 5 коммутатором обмоток -СКВТ 1, При

этом в зависимости от углового положения oL и, следовательно, выбранного номера октанта и значений кода Х и Xj к выходам коммутаторов 3

5 обмоток подключаются те или иные вьшоды обмоток СКВТ 1, причем таким образом, что в каждом октанте реализуется линейный режим работы вращающегося трансформатора. Подключение выводов СКВТ к вьшоду е обмотки 24, соосной с обмоткой возбуждения, на выход рабочего сигнала или

к шине Земля осуществляется ответствии с табл,2.

в соПри преобразовании выходных сигналов датчика 1 угла в код в устройстве используется отношение сигналов Up выхода СКВТ 1 и УОИ с выхода

313471

дополнительной обмотки 24 СКВТ 1 (k), т.е. кодируемая функция записьшается

F - е. t KI ЕЛ sin () Uo« ЁЛТ+К соз1).5

Т + КГР COSc

где Р„ - амплитуда опорного напряжения;10 - коэффициент трансформации датчика.

Знак F,

ыг

определяется в соответ

ствии с табл.2. Данная функция явля- ется линейной в диапазоне -60 J. + + 60 , ее максимальная погрешность от нелинейности при Кгр - 0,536 составляет 0,06%. Таким образом, в течение Времени j , определяемого шири- ной импульсов, следующих с выхода формирователя 12, определяется номер рабочего октанта и код Y трех старших разря;; ов преобразователя, определяющий соответствующую схему включения (в соответствии с табл.2) обмоток СКВТ 1. По окончании импульса Строб 1 27 (фиг.2) на выходе - формирователя I2 формируется импульс Строб 2, .имеющий временную за- держку () и длительность t i который поступает на управляющие входы первого 8 и второго 9- устройств выборки и хранения, а также на вход инвертора 18 и первьш вход триггера 19. На выходах устройств 8 и 9 выборки и хранения после стро- бирования сигналов Up и Up появляются сигналы постоянного тока, отношение которых преобразуется в код Y2 за время Т. по принципу поразрядного уравновешивания. Число разрядов кода определяется разряд- ностью линейного ЦАП 22, на первый вход которого поступает опорное нап- ряжение Uo« . Рабочее напряжение, равное Up, приходит на один из входов блока 17 сравнения,.на другой вход которого подается выходной сигнал линейного ЦАП 22. Задним фронтом импульса 26 Строб 2 триггер 19 перебрасьшается в 1, тем самым разрешается прохождение импульсов высокой частоты через элемент И 20 на тактовый вход регистра 21, Сигнал Строб 2, кроме того, проходя через инвертор 18, поступает на второй вход регистра 21 и задним фронтом определяет момент начала преоб

5

0

5

5 0 5 о о 5

86

разования напряжения в код. За время Tj-, определяемое числом тактов преобразования, на входах блока 17 сравнения производится уравновешивание рабочего сигнала Up и сигнала эталонных уровней U;,,, , поступающего с выхода линейного ЦДЛ. По окончании интервала v на кодовых выходах регистра 21 формируется код Y, на втором выходе регистра 21 появляется перепад их , триггер 19 переходит в состояние О, запрещая подачу импульсов на тактовый вход регистра 21. Указанный перепад служит сигналом о готовности регистра 21 и преобразователя в целом к считыванию информации с его выхода в виде параллельного двоичного кода Y + Yj, , пропорционального углу поворота о, С приходом следующего импульса обнуления 26 с второго выхода формирователя 12 весь процесс повторяется, при этом пропорционально изменению угла изменяется и код Y г

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинус- ный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам первого коммутатора, выход которого подключен к информационному входу первого устройства выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого подключен к информационному входу регистра последовательных приближений, группа выходов которого является выходами младших разрядов преобразователя и подключены к информационным входам линейного цифроаналогового преобразователя, выход которого соедиене с вторым входом блока сравнения, второе устройство выборки и хранения, выход которого соединен с опорным входом линейного цифроаналогового преобразователя, генератор импульсов, блок питания, выход которого подключен к одному выводу обмотки возбуждения синусно-косинусного датчика угла,, другой вывод которой подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повьштения быстродействия преобразователя, в него введены второй и третий коммутаторы, два ключа, блок выбора октанта, три

кодовых преоб{)азователя, делитель частоты, формирователь управляющих и шульсов, элемент И. триггер, инвертор, а синусно-косинусный датчик

угла выполнен с дополнительной обмоткой, соосной обмотке возбуждения, выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к информацион- HbW входам второго и третьего комму - таторов, выход которого подключен к одному выводу дополнительной обмотки синусно-косинусного датчика угла, другой вывод которой подключен к информационному входу второго устройства выборки и хранения,первый и втО рой выходы синусно-косинусного датчика угла -подключены к информационным входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены к входам блока выбора октанта, выходы которого подключены к входам первого кодового преобразователя, выходы которого являются выходами старших разрядов преобразователя и подключены к входам второго кодового преобразователя, выходы которого подключены к входам треть347186

его кодового преобразователя, выход которого подключен к управляющему входу второго коммутатора, выход ко- , торого соединен с общей шиной, выход ВТОРОГО кодового преобразователя подключен к управляющим входам первого и третьего коммутаторов, выход ген ератора импульсов подключен к одJO иому входу элемента И и через дели- тель частоты к входу формирователя управляющих импульсов, первый вькод которого подключен к входу блока питания, -второй - к входу обнуления

15 первого кодового преобразователя, третий - к управляющим входам ключей, четвертый - к управляющим входам устройств выборки и хранения, к входу инвертора и одному входу триггера,

20 выход инвертора подключен к управляющему входу регистра последовательных приближений, другой вход триггера соединен с выходом регистра последовательных приближений, а выход под25 ключен к другому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу регистра.последовательных приближений.

Т а б л и ц а 1

Таблица2

Й

гв

21

29 30

зг

Составитель М.Сидорова Редактор И.Шулла Техред А„Кравчук

Заказ 5128/52 Тираж 899 Подписное

ВНИЖИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор НоКороль

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации об угле поворота объекта в вьяислительном устройстве. С целью повышения быстродействия преобразователя, содержащего синусно-косинус- ный датчик 1 угла, блок 2 питания. коммутатор 4,устройства 8,9 выборки и хранения, блок 17 сравнения, регистр 21 последовательных приближений, линейньш ДАЙ 22, генератор 10 импульсов, в него введены два комму- татора 3,5, делитель 11 частоты, формирователь 12 управляющих импульсов, триггер 19, элемент И, инвертор 18, ключи 6,7, блок 13 выбора октантов, кодовые преобразователи 14, 15, 16, а датчик выполнен с дополнитель- ной обмоткой 24, соосной с обмоткой 23 возбуждения датчика. С помощью элементов 6,7 и блоков 13,14 определяется номер октанта. По кодам блоков 15, 16 осуществляется коммутация обмоток СКВТ 1 таким образом, чтобы формирование кода младших разрядов с помощью элементов 7,8, 17, 28 методом подразрядного уравношивания производилось на линейном участке выходных сигналов СКВТ 1. При этом точность преобразователя не ухудшается, а быстродействие увеличивается, поскольку формирование кода осуществляется за один период несущей частоты. 2 ил, 2 табл. С/) Фиг.1