Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/06 

ь

СП Ч

vl

ел

00

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровыми вычислительными устройствами. Цель - повышение точности - достигается тем, что в преобразователь, содержащий генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4, преобразователь 7 фаза-временной интервал и интегрирующий АЦП 11, введены функциональный преобразователь 5 кода в код, источник 6 опорного напряжения, умножающий ЦАП 8, ключ 9, аналоговый сумматор 10. Введенные элементы и связи между ними позволяют выделить постоянное напряжение на выходе ЦАП 8, пропорциональное погрешности временного интервала, которое, суммируясь с эталонным напряжением источника 6, корректирует выходной код АЦП 11. Поскольку интегрирование осуществляется за один период питающего напряжения, то синусоидальные составляющие напряжения на выходе ЦАП 8 исключаются, так как их среднее значение равно нулю. 2 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может 5ыть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровыми вычислительными устройствами.

Целью изобретения является повышение точности преобразования угла Поворота вала в код.

На фиг.1 приведена схема устройства, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая принцип работы преобразователя.

Преобразователь содержит генера- frop 1 импульсов, делитель 2 частоты, |блок 3 питания j фазовращатель 4, функциональный преобразователь 5 ко- а в код, источник 6 опорного напря- кения, преобразователь 7 фаза - вре- |менной интервал, умножающий ЦАП 8, ключ 9, аналоговый сумматор 10, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь i 1 .

Преобразователь работает следующим образом

Импульсы генератора поступают на делитель частоты, в котором формируется код для выработки квадратурных напряжений в блоке питания (БП). Напряжения БП подключены к фазовращателю, фаза выходного напряжения кот о- рого относительно напряжения старшего разряда делителя частоты содержит информацию об угле поворота, которая преобразуется в длительность выходного угла поворота, которая преобразуется в длительность выходного импульса, поступающего на управляющий вход ключа.

Выходной сигнал U., с фазовращателя имеет вид

U I В .sin( ч),

где Вk - амплитудное значение К-той

гармоники сигнала Ul , (f1 - фазовый сдвиг К-той гармоники.

Угол поворота (J ротора фазовращателя относительно статора определяется как ц, - фазовый сдвиг между первой гармоникой выходного сигнала фазовращателя и опорным напряжением, снимаемым с делителя частоты.

Преобразователь 7 фаза - интервал времени формирует импульс прямоугольной формы, длительность которого равна tj-t-2 разности интервалов времени

между одинаковыми переходами через ноль выходного и опорного напряжений. Из-за неидеальности выходного сигнала фазовращателя имеет место равенство

. „ + „,

(1)

где Т - период напряжения запитки фазовращателя;

ДЦ -погрешность определения фазы из-за искажения формы выход- , кого сигнала фазовращателя.

В момент t,j функциональный преобразователь кода в код 5, управляемый по тактовым импульсам от генератора 1, начинает формировать коды N- с ша- том ut, причем

21Г. N. cos --1,

где i - номер такта;

n - число тактов, равное периоду

формируемого кода. Преобразователь кода в код может быть выполнен на основе постоянного запоминающего устройства путем про2V .

щивки кода cos-, 1. n

Для каждого момента времени t2 t t выходной код преобразователя 5 имеет значение

2V t-t N cos- ent ---. n jr

Выходное напряжение умножающего ЦАП 8 ивь,л равно

UBfr(x U,- N,

где U - напряжение на аналоговом

входе умножающего ЦАП, N - входной код умножающего

ЦАП, поступающего с блока 5.

U8blx() ZB

sin(Kw t + q) .

При достаточно большой величине n первый член произведения в скобках можно заменить его огибающей, равной

51

cos(tot+йф, тогда выходное напряжение ЦАП имеет вид

UBk, cos(w )J. f:Bfc.

|ч-1

sin(Kui t + diff) .

Далее сигнал с выхода ЦАП 8 через аналоговый сумматор 10 поступает на вход интегрирующего АЦП 11, время интегрирования преобразуемого сигнала которого равно Т - периоду напряжения запитки фазовращателя, На второй вход сумматора поступает импульс амплитудой U0,.длительность которого равна , причем

ч - ч

(±L.lJLҐl-l

21

Выходной код интегрирующего АЦП N равен

N: к S W dt + К Ua-dt.

Относительно момента времени t фазовый сдвиг сформированного сигнала cosuit равен нулю, фазовый сдвиг первой гармоники выходного сигнала фазовращателя равен dq . Учитывая это, получим

.|-sinaif1+KU0(t3-t1).

, Остальные составляющие интеграла

5 UBMX-dt образуют сумму синусоиtt

дальных сигналов, период которых кратен Т. Поэтому их среднее значение з время T t4-t4 равно нулю.

С учетом (1) последнее выражение можно записать

К -Т в N, --™-s in и

(JЈ+ /w) Т о 21Г

При малых значениях Л ц допустимо /3tf sin4ifи выполнение равенства В,

Uo

-- получим 1Т

Если

., - .

к-т-и

W 1 Т° N

17586

Запуск АЦП производится в момент времени t7 передним фронтом выходного импульса преобразователя фаза - , интервал времени.

Как следует из выражения (2), результат преобразования определяется только фазовым сдвигом между опорным напряжением и первой гармоникой вы- Ю ходного сигнала фазовращателя. Влия-. ние высших гармоник на результат преобразования исключается.

В предлагаемом устройстве преобразование угла поворота вала в код мо- 15 жет производится в течение одного периода напряжения запитки фазовращателя. Это обеспечивается тем, что определение поправки происходит одновременно с преобразованием в код 20 интервала времени между переходом

через нулевое значение выходного сигнала фазовращателя и аналоговым переходом опорного напряжения.

25

ормула изобретения

аза

)

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, первый выход которого сое30 динен с входом делителя частоты, выход старшего разряда которого соединен с первым входом преобразователя фаза - временной интервал, а выходы разрядов делителя соединены с входа35 ми блока питания, выходы которого соединены с входами фазовращателя, выход которого соединен с вторым входом преобразователя фаза - временной интервал, интегрирующий аналого-циф-.

40 ровой преобразователь, выходы кото- рого являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в преобразователь введены аналоговый

45 сумматор, ключ, умножающий цифроана- логовый преобразователь, функциональный преобразователь кода в код, источник опорного напряжения, выход которого соединен с аналоговым вхо50 Дом ключа, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, выход которого соединен с информационным входом интегрирующего аналого-цифрового преобразователя, пер- 55 вый выход преобразователя фаза - временной интервал соединен с управляющим входом ключа, второй выход - с управляющим входом интегрирующего аналого-цифрового преобразователя,

71571758

а третий выход преобразователя фаза - временной интервал соединен с лхо- дом запуска функционального преобразователя кода в код,, выходы которого соединены с цифровыми входами умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с

а

чч M c0sJЈ.i/

.31/1{Л-№

и

ff

8

вторым входом аналогового сумматора, выход фазовращателя соединен с аналоговым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, второй выход генератора импульсов соединен с тактовым входом функционального преобразователя кода в код.

/

U

-t

t: