Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/48 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления для преобразования углового положения вала объекта в цифровой код

Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота в код за счет использования в качестве опорного напряжения фазо- чувствительного выпрямителя напряжения, сформированного из фазных напряжений синусно-косинусного датчика угла.

На чертеже приведена функциональ- ная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 опорного напряжения, синусно-косйнусный датчик 2 (например, СКВТ), селектор 3 сектора (квадранта),функциональные делители 4 и 5 напряжения, цифровой инвертор 6, реверсивный счетчик 7, суммирующий усилитель 8, фазочувстви- тельный выпрямитель 9, преобразователь 10 напряжения в частоту, усилитель-формирователь 1, фазочувстви- тельные выпрямители 12 и 13, аналоговые инверторы 14 и 15 и суммирующий усилитель 16,

Преобразователь работает следующим образом.

При возбуждении синусно-косинусного датчика 2 угла напряжением от генератора 1 опорного на- пряжения на.выходах его фазных обмоток индуцируются напряжения переменного тока вида

U.-m- sino6sin(Wt + cf) и

0

Uft-m-coso -sin( +),

где U. - амплитуда опорного напряжения;Ы - частота опорного напряже-

ния;

t - сдвиг фазы выходных напряжений датчика 2 относительно фазы опорного напряжения ; m - коэффициент трансформации

датчика 2;

d - угол поворота вала датчика 2 .

Эти сигналы с датчика 2 через селектор 3 сектора (квадранта), управляемого кодом двух старших разрядов реверсивного счетчика 7, поступают на аналоговые входы первого 4 и второго

0

0

.

5

5

0

0

0

функциональных делителей напряжения. На управляющие входы второго 5 функционального делителя напряжения с (п-2) младших разрядов реверсивного счетчика 7 поступает код X в пределах сектора (квадранта).На управляющие входы первого функционального делителя 4 напряжения код X поступает через цифровой инвертор 6. Первый функциональный делитель 4 напряжения реализует функцию cosX, а второй функциональный делитель 5 напряжения реализует функцию sinX. При этом на выходе первого функционального делителя 4 напряжения формируется напряжение Uj-m-sine/- cosX-sin(cot + if) , а на выходе второго функционального делителя 5 напряжения формируется напряжение U8-m-cos«rf-sinX«sin(6Ut ). Эти напряжения поступают на первый и вто- рой входы суммирующего усилителя 8, где происходит их алгебраическое суммирование в соответствии с выражением

Ue-m -sinc(-cosX-sin(a/t + cf) - Ue- m. cosof- sinX -sin( U)t + Cf)

4U.(1)

Напряжение рассогласования dU с выхода суммирующего усилителя 8 поступает на вход фазочувствительного выпрямителя 9, с выхода которого в виде сигнала постоянного тока подается на вход преобразователя 10 напряжения в частоту. Преобразователь 10 напряжения в частоту вырабатывает импульсы с частотой, пропорциональной амплитуде входного сигнала, которые поступают на вход реверсивного счетчика 7. При этом на реверсивном счетчике 7 происходит изменение кода до тех пор, пока сигнал рассогласования ЛU на входе преобразователя 10 напряжения в частоту не станет-равным нулю. При достижении этого условия коц N, установившийся в реверсивном счетчике 7, соответствует угловому положению обвала датчика 2 и является выходным кодом преобразователя.

Формирование опорного напряжения для фазочувствительного выпрямителя 9, которое снимается с выхода суммирующего усилителя-формирователя 16, происходит следующим образом. С выходов фазных обмоток датчика 2 напряжения Ug-га .(u)t +40 и Ue-m- sin(u) t + (f) поступают на входы первого 12 и второго 13 фазочувствительных выпрямителей

1580556 на входы первого 14 и второго 15 аналоговых инверторов соответственно. В качестве опорного напряжения вспомогательных фазочувствительных выпрямителей используется напряжение возбуждения U. sin ait, прошедшее через усилитель- формирователь 11, На выходе первого вспомогательного фазочувствительного выпрямителя 12 образуется напряжение Ug ni sinc, а на выходе второго вспомогательного фазочувствительного выпрямителя 3 - напряжение U-.m-coso/. Эти напряжения поступают на вторые входы первого 14 и второго 15 аналоговых инверторов и являются управляющими сигналами для инвертирования фазных напряжений датчика 2 угла, поступающих на первые входы аналоговых инверторов. При этом напряжение на выходе первого аналогового инвертора 14 описывается выражением U

m

х

втох (sin o() -sin(wt +lf), а на выходе ррго аналогового инвертора 15 выражением Uj- m- (cos oi ) -si.n(6b t +(f) . Ha суммирующем усилителе-формирователе 16 производится их суммирование

с одновременным усилением результирующего сигнала, т.е. сигнал на выходе суммирующего усилителя-формирователя 16 равен U оп Uem-sin(oot + q) л х ( IcosoM Ж, где К -.коэффициент усиления.

Это напряжение, которое является опорным для фазочувствительного выпрямителя 9, всегда синфазно с выходными напряжениями датчика 2 угл.а независимо от его углового положения, поэтому в преобразователе угла пово- рота вала в код отсутствуют погрешности, порождаемые появлением фазового сдвига между напряжением возбуждения и выходными напряжениями синусно- косинусного датчика при изменении температуры окружающей его среды, и нет необходимости применения фазо- сдвигающего элемента.

Отсутствие частотно-зависимых элементов в цепях аналоговых инверторов 14 и 15 схемы формирования опорного напряжения выпрямителя 9 обеспечивает работу преобразователя угла поворота вала в код при различных частотах напряжения возбуждения датчи- ка 2 угла и исключает необходимость проведения регулировочных работ в процессе эксплуатации.

0556 10

15

20

Предлагаемый преобразователь в части формирования опорного напряжения фазочувствительного. выпрямителя из фазных напряжений датчика угла может быть использован и в других устройствах, например в преобразователях код-угол и в приводах, базирующихся на аналоговых трансформаторных системах передачи угла.

Параметры фильтров, стоящих на выходах вспомогательных фазочувствительных выпрямителей, выбираются исходя из значения частоты напряжения возбуждения датчика угла. Если предполагается использование схемы преобразователя угла поворота вала в код с датчиками угла, имеющими разную частоту возбуждения, то параметры фильтров выбираются исходя из значения наиболее низкой частоты.

Формула изобретения

5

0

0

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор опорного напряжения, выходы которого соединены с входами синусно-косинусного датчика, выходы которого через селектор сектора соединены с аналоговыми входами первого и второго функциональных делителей напряжения соответственно, выходы которых соединены с соответствующими входами первого суммирующего усилителя, выход которого соединен с 5 информационным входом первого фазочувствительного выпрямителя, выход которого через преобразователь напряжения в частоту соединен с входом реверсивного счетчика, выходы п-2 младших разрядов которого через цифровой инвертор и непосредственно соединены с цифровыми входами первого и второго функциональных делителей напряжения соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены усилитель-формирователь, второй и третий фазочувствительные выпрямители, первый и второй аналоговые инверторы и второй суммирующий усилитель, один выход генератора опорного напряжения через усилитель-формирователь соединен с опорными входами второго и третьего фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены с управляющими входами первого и второго аналоговых инверторов соответственно, информационные входы

5

0

5

715805568

второго фазочувствительного выпрями-аналоговых инверторов соединены с теля и первого аналогового инверторавходами второго суммирующего усилите- подключены к первому выходу синусно-ля, выход которого соединен с опорным косинусного датчика, информационныевходом первого фазочувсгвительного входы третьего фазочувствительноговыпрямителя, выходы двух старших раз- выпрямителя и второго аналоговогорядов реверсивного счетчика соединены инвертора подключены к второму выходус управляющими входами селектора сек- синусно-косинусного датчика, выходытора.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления для преобразования углового положения вала объекта в цифровой код. С целью повышения точности преобразователя, содержащего генератор 1 опорного напряжения, синусно-косинусный датчик 2 угла, селектор 3 сектора, функциональные делители 4,5, цифровой инвертор 6, суммирующий усилитель 8, фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ) 9, преобразователь напряжения в частоту 10, реверсивный счетчик, в него введены усилитель-формирователь 11, два ФЧ0в 12, 13, два аналоговых инвертора 14, 15 и суммирующий усилитель 16. В преобразователе в качестве опорного напряжения ФЧВ 9 используется напряжение, сформированное вновь введенными элементами из фазных напряжений датчика 2. 1 ил.