Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/48 

Stn(-8,.

Ot)

о

б

(Л

СХ)

(ЦЭ

достигается тем, что в преобразова- тель угла поворота вала, содержащий синусно-косинусный датчик 1 угла, синусно-косинусный ЦАП 2, ЦАП 3, усилитель 5, демодулятор 7, фильтр 9, преобразователь 11 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 13, причем синусно-косинусный ЦАП 2 содержит селектор 16 квадрантов, ЦАП 17, 18, 19, 20, усилители 21, 22, блок 23 синусно-косинусного преобразования кодов, представляющие в совокупности основной канал измерения угла поворота, вводится корректирующий канал, бразованный ЦАП 4, усилителем 6, деодулятором 8, фильтром 10, преобразователем 12 напряжения в частоту, реверсивным счетчиком 14. В динамическом режиме на выходе усилителя 5 основного канала выделяется напряжение, пропорциональное динамической погрешности основного канала преобразователя, а корректирующий канал изменяет ее величину. Код угла N формируется сумматором 15 путем суммирования кода счетчика 13, содержащего динамическую погрешность, и код динамической погрещности, формируемого в счетчике 14. В результате суммирования кодов динамическая погрешность корректируется. 1 з.п. ф- лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи источников информации с ЭВМ в управляющих и информационных системах. Цепью изобретения является повышение точности преобразователя в динамическом режиме его работы. Поставленная цель

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи источников информации с ЭВМ в управляющих и информационных системах.

Цель изобретения - повьппение точности преобразователя в динамическом режиме работы путем измерения динамической погрешности и коррекции результатов измерения.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синусно- косинусный датчик 1 угла, синусно-ко синусный цифроаналоговый преобразо- тель (ЦАП) 2, умножающие ЦАП 3 и 4, усилители 5 и 6, демодуляторы 7 и 8, фильтры 9 и 1C, преобразователи 11 и 12 напряжения в частоту, реверсивны счетчики 13 и 14, сумматор 15. Синусно-косинусный ЦАП 2 содержит селектор 16 квадрантов, умножающие ЦАП 17-20, усилители 21 и 22, синусно- косинусный преобразователь 23 кода.

Преобразователь работает следукг- щим образом.

Синусно-косинусный датчик I угла вырабатывает на выходе два напряже и

Uj.(t )и-cos sinu)t, U5(t)lJ sin «( sinwt,

где ai - угол поворота вала датчика I U - частота напряжения во збуждения датчика 1.

5

5

0

5

Напряжения Uy(t) и Uc(t) преобразуются синусно-косинусным ЦАП 2, причем селектор 16 приводит эти напряжения в первый квадрант of, после чего в ЦАП 17 и 19 эти сигналы умножаются на sin0,, а в ЦАП 18 и 20 - на cos ,. Указанные функциивырабатываются блоком 23 из кода Ng старших разрядов счетчика 13. В результате попарного суммирования выходных напряжений ЦАП на выходах усилителей 21 и 22 образуются соответственно

и, и sinort,( 6,-cose -sin6, ) U sin(e - e,)-sinut; Uj U sin(jt(coso(-cos,+sin /-sin9, ) U cos() sinu) t.

Второе из напряжений через ЦАП 3 с коэффициентом передачи fij, пропорциональным коду N gj, младших разрядов счетчика 13, поступает на усилитель 5, где суммируется с напряжением Uji , в результате суммирования

sinuitCsin(of-eJ- 0, cos(, )3 .

(1)

Приведенное выражение является приближенной реализацией операции нахождения синуса разности углов о(- 0, и в и более точно выглядит следуюшлм образом;

s:ii(w - в,)- (o/-e,) COS01- (e(-ej-sinej.(2)

в пределах малого угла

ределяемого пеной младшего из 1+2 разрядов, управляющих ЦАП 2, с доста-- точной точностью (т.е. с погрешностью менее цены младшего из п 2+1-Ип разрядов) выполняются равенства cos02 1 , S in PI 07.

Указанные .соотношения выполняют10

ся, например, для 17-разрядного преВыходной код преобразователя, формируемый на выходе сумматора I5 суммированием кода счетчика 13 и кода счетчика 14, не содержит динамической погрешности ().

При движении вала по более сложному закону (i((t) -,- напряжение расобразователя с и (т.е. с объемом памяти синуса 32 слова).Соответственно, выражения (2) и (1) различаются не более чем на единицу 15 согласования Uj(t) и динамическая псмладшего разряда, т.е. в пределах уг- ., , , / И

2Я

20

25

30

35

грешность (t) 5:- -t изменяются

Лц

во времени. Погрешность основного канала отслеживается корректирующим каналом с погрешностью, обратно пропорциональной коэффициенту усиления корректирующего контура V.

ii

7 Kj, К

Таким образом, преобразователь представляет собой устройство с аста- тизмом второго порядка, т.е. не имеет погрешности по первой производной закона изменения углового положения вала. Добротности преобразователя по высшим производным пропорциональны произведению коэффициентов усиления основного и корректирующего каналов.

Формула изобретения

В установившемся состоянии коррек- 50 торого через последовательно соединенные демодулятор, фильтр и преобразователь напряжения в частоту соединен с входами первого реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к цифровому yfTT

U U-sin((3/- )sirnjO{,

Напряжение рассогласования U выпрямляется демодулятором 7, пульсации выпрямленного напряжения подавляются фильтром 9, а постоянная составляющая управляет выработкой импульсов в преобразователе 11, .которые изменяют код счетчика 13 в сторону уменьшения Uj. В установившемся режиме код счетчика 13 соответствует входному углу 0 б

При вращении вала датчика 1 с постоянной ; скоростью преобразователь преобразует угол в код с некоторой скоростной погрешностью , т.е. NgEii-jc/a, причем

л

° к .

где К - коэффициент усиления разомкнутого контура основного канала,

и на выходе усилителя 5 напряжение

40

sin4o a sinuJ t.

Напряжение рассогласования поступает на усилитель 6 корректирующего контура, этот контур отслеживает рас- согласование, изменяя код в счетчике 14 в сторону уменьшения напряжения,

cos(e/-е,)-40 sinoJt,

тирующего контура 1), что достигается при sin/5o j 40 ccs(,).

Аналогично рассуждениям для 0 для можно считать sindo d c и cos(o/-e,; l при Тогда при

о скоростях вала установившееся

2 f состояние достигается при Ло/()Лв, код

55

ду синусно-косинусного умножающего цифроаналогового преобразователя, а выходы младших разрядов реверсивно I оп1+2 доста-- шностью разos02

1418904

счетчика 14 соответствует кой погрешности основного

Выходной код преобразователя, формируемый на выходе сумматора I5 суммированием кода счетчика 13 и кода счетчика 14, не содержит динамической погрешности ().

При движении вала по более сложному закону (i((t) -,- напряжение рассогласования Uj(t) и динамическая пс20

25

30

35

40

50

55

ду синусно-косинусного умножающего цифроаналогового преобразователя, а выходы младших разрядов реверсивного счетчика - к цифровому входу первого умножающего цифроаналогового преобразователя, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя в динамическом режиме, в него введены вторые умножающий цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, демодулятор,фильтр, преобразователь напряжения в частоту, реверсивп й счетчик и сумматор, второй выход си- нусно-косинусного умножающего UHj)po- аналогового преобразователя подключен к аналоговому входу второго умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, выход второго суммирующего усилителя через последовательно соединенные вторые демодулятор, филь и преобразователь напряжения в частоту соединен с входами второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому входу второго умножающего цифроаналогового преобразователя и к первой группе входов

сумматора, вторая группа входов кото- ЗО вторым выходами преобразователя, цифрого подключена к выходу первого реверсивного счетчика, выход сумматора является выходом преобразователя,

второй выход селектора квадрантов

подключен к аналоговым входам третьего и четвертого умножающих цифроаналоговых преобразователей, цифровые входы первого и третьего цифроаналоговых преобразователей соединены с первым выходом синусно-косинусного преобразователя кодов, а цифровые входы второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей соединены с

вторым выходом синусно-косинусного преобразователя кодов, выходы первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей подключены к входам первого суммирующего усилителя, а выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключены к входам второго суммирующего усилителя, выходы первого и второго суммирующих усилителей являются первым и

35

ровые входы селектора квадрантов и синусно-косинусного преобразователя кодов объединены и являются цифровым входом преобразователя, первый и второй входы селектора квадрантов являются первым и вторым входами преобразователя.