Способ преобразования угла поворота вала в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/64 H03M1/50 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке устройств для связи аналоговых источ НИКОВ информации с цифровым вычислительным устройством, в частности при контроле точности преобразователей угла.

Целью изобретения является повы- шение точности преобразования.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит датчики (гониометрического или параметрического тока) 1 и 2, преобразователи 3 и 4 напряжения в длительность импульса (временной интервал), блок 5 сравнения текущего значения длитель- ности первого импульса (временного интервала) с его значениями, блок 6 определения разности длительностей импульсов, вычислительный блок 7, блок 8 памяти, блок 9 формирования поправки, блок 10 суммирования и блок 11 преобразования длительности импульса (временного интервала) в код.

Способ состоит из следующих one- раций:

-перед началом преобразования поворачивают вал на равномерно расположенные углы в диапазоне преобразования угла;

-преобразуют угол поворота вала в равномерно расположенных углах в первые и вторые напряжения, моделированные в функции угла поворота

и имеющие спектры пространственных гармоник погрешности, отличные друг от друга;

-преобразуют первые и вторые электрические сигналы переменного тока

в длительности первого и второго импульсов, пропорциональные углу поворота вала;

-определяют для каждого значения угла погрешность преобразования

как разность временных интервалов;

50

определяют амплитуду и фазу прост- раственных гармоник погрешности преобразования и запоминают их;

в процессе преобразования формируют поправку в виде третьего временного интервала путем суммирования пространственных гармоник погрешности для преобразуемого угла, при этом гармоники погреш,.

5 0 5

0

5

0

0

ности первых сигналов сдвигают по фазе на 1Г ;

-формируют четвертый временной интервал в виде полусуммы временных интервалов: первого и второго и поправки;

-преобразуют четвертый временный интервал в код.

При преобразовании угла поворота вала в электрический сигнал переменного тока и при преобразовании последних во временные интервалы информация об угле может определяться как в амплитуде сигнала, так и в его фазе, а следовательно, при этом можно использовать преобразователи как параметрического,так и гониометрического типа.

Устройство работает следующим образом.

Датчики 1 и 2 преобразуют угол поворота в напряжения, модулированные в функции угла поворота с некоторой погрешностью, а блоки 3 и 4 преобраз тот эти электрические сигналы во временные интервалы L , и . Перед началом преобразования поворачивают вал в диапазоне преобразования угла. В блоке 5 при этом происходит сравнивание текущего значения Р, с эталонными значениями t, которым соответствуют равномерно расположенные углы. При совпадении i и ,; в блоке 5 вырабатывается команда,по которой в блоке 7 определяется разность временных интервалов - fti Разность с/ С. содержит в себе информацию о погрешности преобразования блоков 1-4. Затем эта разность o/ -Dj поступает в вычислительное устройство 7, которое определяет амплитуды и фазы пространственных гармоник преобразования. Амплитуды и фазы пространственных гармоник погрешности преобразования запоминаются в блоке 8 памяти.

В процессе преобразования в блок 9 поступают значения, соответствующее какому-либо значению угла, и ранее определенные амплитуды и фазы пространственных гармоник. Блок 9 формирует поправку в виде временного интервала Ор путем суммирования значений пространственных гармоник решности для преобразуемого угла, при этом гармоники погрешности первых сигналов сдвигают по фазе на .

Рассмотрим погрешность преобразо- вания угол-код при использовании предлагаемого способа. Систематическая составляющая погрешности преобразования угол ( at ) - временной интервал ( I ) в диапазоне преобразования угла для любого вида преобразователя может быть представлена в виде тригонометрического ряда

{ i НА, sin (Ko(+t/), MR

где К - номер пространственной гармонической составляющей погрешности;

10

Ий sin( v) 4° - ,-./,) -Z А, sin(K/.J -ь cf,, ) i

-Г-А, sin(K,i. ,) 1с. . + Y. - А sin(K, (f )+

k,

к

15 А,, sin(K,+ c/),sin(K, t/, - амплитуда и фаза гармоничес- ( ) - Ц А sin(K- + Ч )

кой составляющей; М - масштабный коэффициент преобразователя угол-временной интервал.

Для реализации метода необходимо, чтобы спектры пространственных гармоник погрешности первого и второго преобразования угол-временной интервал отличались друг от друга, т.е. чтобы номера гармоник погрешности первого (К,) и второго (К преобразований не совпадали, В этом случае разность временных интервалов ( il) можно представить в виде

rf sin(K,o/+ (/ )k, 1

-Ел,. sinCK V ) .,

Ч «

JM

Ч

2 k,

35

Так как значение О,/м отличается

20 от значения оо только на величину погрешности первого преобразования угол-временной интервал, систематическая составляющая погрешности в выражении для измеренного временного

25 интервала практически полностью

компенсируется (с точностью до величины второго порядка малости).

Случайная составляющая погрешности преобразования, вызванная

3Q флюктуациями сигналов, уменьшается за счет осреднения результатов двух преобразований одной величины (угла о). При одинаковых предельных значениях флюктуации двух преобразований угол-временной интервал среднеквад- ратическое значение случайной составляющей преобразования по предлагаемому способу уменьшается в V2 раз по сравнению со среднеквадратическим

Таким образом, в блоке 7 определяются амплитуды А к , А 1 и фазы f , if пространственньк гармоник ошибки первого и второго преобразований.

Временной интервал поправки О „ формируется в блоке 9 по значениям t, следовательно, поправка состоит

ГА,81п( + Ц.+1) - - Г А, sin(K,2. 1)

5

-ГА,, sin(K, + if,) -

-I. A.sin ).

Измеренный временной интервал 0 в блоке 10 представит собой:

+ Сг +

Ий sin( v) 4° - ,-./,) -Z А, sin(K/.J -ь cf,, ) i

-Г-А, sin(K,i. ,) 1с. . + Y. - А sin(K, (f )+

k,

in(K,+ c/)-r А sin(K-Ч «

JM

Так как значение О,/м отличается

от значения оо только на величину погрешности первого преобразования угол-временной интервал, систематическая составляющая погрешности в выражении для измеренного временного

интервала практически полностью

компенсируется (с точностью до величины второго порядка малости).

Случайная составляющая погрешности преобразования, вызванная

флюктуациями сигналов, уменьшается за счет осреднения результатов двух преобразований одной величины (угла о). При одинаковых предельных значениях флюктуации двух преобразований угол-временной интервал среднеквад- ратическое значение случайной составляющей преобразования по предлагаемому способу уменьшается в V2 раз по сравнению со среднеквадратическим

значением случайной погрешности каждого преобразователя.

Формула изобретения

Способ преобразования угла поворота вала в код, основаиньй на том, что поворачивают вал на равномерно расположенные углы в диапазоне преобразования, преобразуют угол поворота вала с помощью первого датчика в первое напряжение с первым спектром пространственных гармоник погрешностей преобразования, определяют амплитуды и фазы пространственных гармоник погрешностей преобразования, формируют сигнал поправки и затем формируют выходной код, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования.

513

преобразуют угол поворота вала одновременно и с помощью второго датчика во второе напряжение с вторым спектром пространственных гармоник погрешностей преобразования, преобразуют первое и второе напряжения в первый и второй импульсы, длительности которых пропорциональны углу поворота- вала, формируют эталонные значения длительностей первых импульсов в точках, соответствующих равномерно расположенным углам в диапазоне преобразования,перед началом преобразования при повороте вала на равномерно расположенные углы в диапазоне преобразования по совпадениям длительностей первых импульсов с эталонными формируют третьи импульсы, длительности которых соответст

д

0

16

вуют разностям длительностей первьк и вторых импульсов, определяют амплитуды и фазы пространственных гармоник погрешностей преобразований первых и вторых импульсов по длительностям третьих импульсов, в процессе преобразования по текущему значению длительности первого импульса формируют сигнал поправки в виде четвертого импульса, длительность которого определяется суммированием по гармоническому закону амплитуд и фаз пространственных гармоник погрешностей преобразований длительностей вторых и сдвинутых на li первых импульсов, по полусуммам длительностей первого, второго и четвертого импульсов формируют выходной код, пропорциональный перемещению.

Изобретение относится к области автоматики и вьмислительной техники. Целью изобретения является повышение точности преобразования угла поворота вала в код. Для достижения поставленной цели в известном способе, основанном на том, что поворачивают вал на равномерно расположенные углы в диапазоне преобразования, преобразуют угол поворота вала с помощью первого датчика в дтервое напряжение с первым спектром пространственных гармоник погрешностей преобразования, определяют амплитуды и фазы пространственных гармоник погрешностей преобразования, формируют сигнал поправки и выходной код, дополнительно преобразуют угол поворота вала одновременно и с помощью второго датчика во второе напряжение с вторым спектром пространственных гармоник погрешностей преобразования преобразуют первое и второе напряжение в первый и второй импульсы, длительности которых пропорциональны углу поворЬта вала, формируют эталонные значения длительностей первых импульсов в точках, соответствующих равномерно расположенным углам в диапазоне преобразования. Перед началом преобразования при повороте вала на равномерно расположенные углы в диапазоне преобразования по совпадениям длительностей первых импульсов с эталонными формируют третьи импульсы, длительности которых соответствуют разностям между длительностями первых и вторых импульсов. Определяют амплитуды и фазы пространственных гармоник погрешностей преобразования первых и вторых импульсов по длительностям третьих импульсов, в процессе преобразования по текущему значению длительности первого импульса формируют сигнал поправки в виде четвертого импульса, длительность которого определяется суммированием по гармоническому закону амплитуд и фаз пространственных гармоник погрешностей преобразований длительностей вторых и сдвинутых на if первых импульсов. По полусуммам длительностей первого, второго и четвертого импульсов формируют выходной код, пропорциональный перемещению. 1 ил. сл 00 00