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

1C

vj

Изобретение относится к автомати- :е и вычислительной технике и может ыть использовано для связи аналого- )ых источников информации с цифровым (ычислительным устройством.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя путем гменьшения влияния высших гармоник.

На чертеже представлена структур- ая схема преобразователя.

Преобразователь содержит генера- ор 1 импульсов, делитель 2 частоты, юрмирователи 3 и 4 синусоидального апряжения, регистр 5, сннусо-косину ный вращанмцийся трансформатор (СКВТ

, аналого-цифровой преобразователь АЦП) 7, делитель 8 напряжения, ком- утатор 9, аналоговый инвертор 10, нфровой инвертор 11, дешифратор 12, риггер 13, компаратор 14, элемент 5 ИСКЛЮЧАЮи1ЕЕ ИЛИ, элемент 16 И, гиалоговый сумматор 17, элемент 18 I-LTM, реверсивньй счетчик 19, счетчик

О, формирователь 21 синусоидального напряжения. Коммутатор 9 содержит 1;лючи 22-24. Делитель 8 напряжений состоит из последовательно включенных езисторов 25 и 26.

Преобразователь работает в два Цикла.

Во время первого цикла производится измерение угла поворота ротора СКВТ 6 фазовым методом. Во время второго - уточнение результата первого цикла путем исключения влияния вто- 11ОЙ, третьей и кратных гармоник выходного сигнала СКВТб на результат преобразования , Определение величины тгточняющей поправки производится пу- тем интегрирования разности между пыходным сигналом СКВТб и сигналом, ;формированным по результату первого цикла. Интегрирование производится с использованием весовой функции спе- циальной формы. Длительность первого цикла равна usijf кратна периоду входного сигнала СКВТб, второго - не бо- jjiee двум периодам входного сигнала.

Формирование входных напряжений фкВТб производится при помощи формирователей 3 и 4, на выходе которых иырабатываются напряжения синусоидальной формы с периодом Т, сдвинутые по «азе на 90. Управление формировате- лями 3 и 4 производится от генератора импульсов и делителя 2 частоты.

На выходной обмотке СКВТб формируется напряжение синусоидальной

формы с периодом Т, смещенное относительно одного из входных, принятое за опорное, на угол if , соответствующий углу поворота / ротора.

Компаратор 14 формирует из выходного напряжения СКВТ 6 импульсы прямоугольной формы, которые вместе с импульсами старшего разряда делителя 2 поступают на входы элемента 15 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЖ. В течение одного периода опорного сигнала на выходе элемента 15 формируются два импульса длительность каждого из которых прям пропорциональна i.

Регистр 5, управляемый выходными импульсами делителя 2, формирует единичный сигнал в течение первого цикла. Передним фронтом этот сигнал приводит реверсивный счетчик 19 в исходное состояние и дает разрешение на прохождение импульсов заполнения от Генератора 1 через элемент 16 И на вход счетчика 19. Измерение длительности интервалов, пропорциональных cf , происходит путем заполнения их счетными импульсами от генератора 1 с последующим подсчетом при помощи счетчика 19. Количество импульсов, поступающих на вход счетчика за время первого цикла, равно N.

Управление режимом работы реверсивного счетчика 19 производится при помощи триггера 13. На тактовый вход этого триггера поступают импульсы с выхода предпоследнего разряда де- :лителя 2, а на информационный вход- выходной сигнал элемента 15. В случа отрицательной фазы выходного сигнала СКВТ 6 относительно опорного триггер 13 устанавливается в состояние iO и счетчик 19функционирует в режиме Iвычитания. В случае положительной |фазы триггер 13 устанавливается в состояние 1 и счетчик 19 начинает функционировать в режиме суммирования.

Выходной сигнал трансформатора ввиду искажений имеет в своем составе высшие гармоники.

В результате компаратор 14 фиксирует моменты перехода через О с погрешностью, вызванной присутствием высших гармоник. В счетчике 19 накапливается результат N К tf, + с/ М, где d N - составляющая результата измерения, определяемая искажениями выходного сигнала и зависящая от

31

амплитуд и фазовых сдвигов высших гармонических составляющих-.

Исключение этой составляющей из результата измерения существенно уменьшает погрешность измерения. Для этого в преобразователе по результату N формируется вспомогателный опорный синусоидальный сигнал U-, имеющий период Т, а фазовый

сдвиг cj ft-. Затем определяется

разность tf, . и величина N( 4 j-Cfj)K вычитается из N, Эта операция производится во время второго цикла измерения.

В начале второго цикла по спаду выходного сигнала регистра 5 счетчи 20 по входам предварительной установки устанавливается в состояние N. Счетчик 20 и формирователь 21 рботают в режиме дискретного фазо- сдвигателя. Формирователь 21 нач ина генерировать сигнал синусоидальной формы с искажениями, аналогичными вносимыми формирователями 3, 4, и

N

С фазой cf. п-. К

Выходные напряжения СКВТ 6 и формирователя 21 поступают на входы сумматора 17, выполняющего функцию вычитания. Выходной сигнал сумматора 17 поступает на вход АЦП 7, выпоненного по методу двухтактного интгрирования.

Длительность первого такта интегрирования равна периоду опорного сигнала Т, интегрирование производится с учетом весовой функции, которая реализуется при помощи коммтатора 9, инвертора 10, делителя 8 напряжения и дешифратора 12. Ключ 22 на интервале О-Т/2 подключает к входу делителя 8 прямой сигнал сумматора 17, а ключ 23 на интервале Т/2-Т - проинвертированный сигнал сумматора 17. Ключ 24, управляемый от дешифратора 12, на интервалах Т/6-Т/3 и 2/ЗТ-5/6Т устанавливает коэффициент деления делителя 8, равный 1, а на остальных интервалах - коэффициент деления, равный 2,

Запуск АЦП производится выходным сигналом счетчика 20 в момент изменения состояния его старшего разряд

На вьтходе АЦП 7 формируется в виде числа импульсов код Ni

который прямо пропорционален разности фаз между первой гармоникой выходного сигнала СКВТб и вспомогательным опорным сигналом с выхода формирователя 21 , имеющим фазу (

Импульсы с выхода АЦП 7 че -i- К,

рез элемент 18 ИЛИ поступают на вход реверсивного счетчика 19, где происходит суммирование результатов пер- вого и второго циклов

М-,

к.

,-N,-- - + №- JN --. 1л,

В случае (что производится вы- бором коэффициента преобразования - If АЦП 7) N п- -, т.е. конечный резуль 1

I

тат не содержит составляющих, опре- деляемых искажениями, вносимыми СКВТб.

Формула изобретения

0

0

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты и первому входу элемента И, выходы делителя частоты подключены к входам первого и второ- 5 го формирователей синусоидального напряжения, выходы которых подключены к входам синусо-косинусного вращающегося трансформатора, выход которог о подключен к входу компаратора, счетчик, триггер, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены реверсивный счетчик, регистр, третий формирователь синусоидального напряжения, аналоговый сумматор, де- шифратор, аналого-цифровой преобразователь, делитель напряжения, коммутатор, аналоговый и цифровой инверторы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИЖ, выход старшего разряда делителя частоты подключен к входу регистра и к одному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу KOMnapatopa, а выход подключен к второму входу элемента И, к информационному входу триггера, тактовый вход триггера подключен к выходу предпоследнего

5

0

5

таршего разряда делителя частоты, а выход подключен к управлякяцему входу реверсивного счетчика, выход регистра подключен к третьему входу элемена И, к устанорочному входу ревер- сивного счетчика и входу разрешения счетчика, выходы элемента И и аналого цифрового преобразователя через элеент ИЛИ подключены к счетному входу Йеверсивного счетчикаj выходы разрядов которого подключены к установочным входам счетчика, счетный вход цчетчика подключен к выходу генератора импульсов, а выходы разрядов счет- подключены к входам дешифратора

третьего формирователя синусоидального напряжения, выход которого и вы- лод синусо-косинусного трансформатора подключены к входам аналогового

сумматора, выход аналогового сумматора непосредственно и через аналоговый инвертор подключены соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, выход старшего разряда счетхшка подключен к первому управляющему входу коммутатора и входу синхронизации аналого- цифрового преобразователя, а через цифровой инвертор подключен к второму управляющему входу коммутатора, выход дешифратора подключен к третьему управлякяцему входу коммутатора, первый выход коммутатора подключен к входу делителя напряжения , выход которого соединен с вторым выходом коммутатора и подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано,для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повышения точности путем уменьшения влияния высших гармоник в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, формирователи 3 и 4 синусоидального напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)6, триггер 13, компаратор 14, элемент И 16, счетчик 20, введены регистр 5, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 7, делитель 8 напряжения, коммутатор 9, аналоговый 10 и цифровой 11 инверторы, дешифратор 12, элемент ИСКЛЮЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ 15, аналоговьй сумматор 17, элемент ИЛИ 18, реверсивный счетчик 19 и формирователь 21 синусоидального напряжения. Преобразователь работает в два цикла. В первом цикле формируется код N фазовым методом. Во втором цикле формируется поправка путем интегрирования в АЦП 7 разности мезвду выходным сигналом СКВТ 6 и сигналом, сформированным формирователем 21 из кода N. Интегрирование производится с использованием весовой функции, сформированной дешифратором 12, инвертором 11 и коммутатором 9. В конце второго цикла преобразования поправка из АЦП 7 через элемент ИЛИ 18 вводится в реверсивный счетчик 19. 1 ил. i (Л