Функциональный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/48 H03M1/62 

Фаг.1

1589394

Изобретение относится.к автомати- Кб и вычислительной технике и может I быть использовано для преобразования угла поворота вала в код его функции для дальнейшей обработки в вычисли- тельной машине.

Цель изобретешя - повьшение быстродействия преобразователя.

На фиг. 1 приведена структурная to схема преобразователя; на фиг. 2 - структурная схема блока определения квадрата амплитуды. : Функциональный преобразователь : угла поворота вала в код содержит си- 15 : нусно-косинусньй датчик 1, источш к ; 2 опорного напряжения, аналоговые пе- i ремножители 3 и 4, блоки 5 и 6 опре- : деления квадрата амплитуды, аналого- ; вый инвертор 7, токоограничивакщи« 20 : элементы 8 и 9, например, резисторы, : дифференциальньй усилитель 10, источник t 1 постоянного напряжения, сумматор 12 и аналого-цифровой преобразователь 13, шину 14 нулевого потенода- 25 ла.

Каждый из блоков 5 и 6 содержит фазосдвигакяций элемент 15 j перемно жители 16 и 17 и сумматор 8,

Функциональньй преобразователь ра; ботает следумцим образом.

: На вход датчика 1 поступает опорный гармонический сигнал с амплитудой V и частотой ia , вьфабатываемый источником 2, На первом и втором выходах датчика 1 формируются совпадаю- щие по фазе гармо1шческие сигналы той же частоты с амплитудами, пропорциональными, соответственно, синусу и ко- синусу преобразуемого угла 0 пйворота .

ротора датчика 1, из меняющегося в преде- лах от О до /Г/2. Сигнал U V-sin Эх xsin iJt, где t - текущее время, с первого выхода датчика 1 поступает на

ветствукщим 1. На выходе сумматора 12 формируется аналоговый сигнал с уровнем, соответствующим некоторой безразмерной величине 1 - v, измен ющейся в пределах от 1 до О при из нении величины (р; в пределах от О д 1. Сигнал с выхода сумматора 12 пос тупает на второй, вход перемножителя 4.

На выхбдах перемножителей 3 и 4 формируются Сигналы Uj и U соотве ственно, пропорциональные произведе ниям сигналов на их входах:

i Uj (j/V sin 9 sinwt;

U4 (1- y)v cos,e sinuJtj

Сигналы иди поступают на входы блоков 5 и 6, соответственно. На выходах блоков 5 и 6 формируются аналоговые сигналы, уровни которых пропорциональны квадратам амплитуд сигналов , соответственно Это осуществляется следующим образо

С входа блока 5 сигнал Uj поступ ет на входы элемента 15 и перемножи тепя 16. На вькоде элемента 15 форм руется сигнал и,. , сдвинутый по фа

11/2 относительно, сигнала U.. (f V sine cosco t.

UT4

Сигнал поступает на вход пере множитепя 16. На выходе перемножителей 15 и 16 формируются сигналы

и

Ц соответственно, пропорциональные

и, is

квадратам сигналов на их входах V.

/V sin e

COS u,t.

первый вход перемножителя 3, а сигнал 45 у г V cos б sincAJt с второго выхода датчика 1 поступает на первый вход перемножителя 4.

На выходе усилителя 10 и на аналоСигналы и /5 и и суммируются в сумматоре 18, и на его выходе формируется аналоговый сигнал U

и/г

t5и,

(1)

говом выходе преобразователя формиру- сигнал через резистор 8 посАТГ О а Ча n-,fr-. .jU .T НЯ г ИИО-ПТ-ТЛ-Т ТтггатгЛ -.

ется аналоговый сигнал с уровнем, со- ответствукящм некоторой безразмерной величине ц/ , изменякяцейся в пределах от О до 1. Этот сигйал поступает на вход АЦП 13, на второй вход перемножителя 3 и на второй (инверсный) вход сумматора 12, на первый (прямой) вход которого поступает от источника 11 постоянное напряжение с уровнем, соот55

тупает на инвертярунщий вход усили-. теля 10.

Аналогично на вьгходе блока 6 форми руется аналоговый сигнал U

и (1-v)v2cosl9.(2)

Этот сигнал через аналоговый инвер тор 7 и резистор 9 поступает на инвертирующий вход усилителя 10.

ветствукщим 1. На выходе сумматора 12 формируется аналоговый сигнал с уровнем, соответствующим некоторой безразмерной величине 1 - v, изменяющейся в пределах от 1 до О при изменении величины (р; в пределах от О до 1. Сигнал с выхода сумматора 12 поступает на второй, вход перемножителя 4.

На выхбдах перемножителей 3 и 4 формируются Сигналы Uj и U соответственно, пропорциональные произведениям сигналов на их входах:

i Uj (j/V sin 9 sinwt;

U4 (1- y)v cos,e sinuJtj

Сигналы иди поступают на входы блоков 5 и 6, соответственно. На выходах блоков 5 и 6 формируются аналоговые сигналы, уровни которых пропорциональны квадратам амплитуд сигналов , соответственно. Это осуществляется следующим образом,

С входа блока 5 сигнал Uj поступает на входы элемента 15 и перемножи- тепя 16. На вькоде элемента 15 формируется сигнал и,. , сдвинутый по фазе

11/2 относительно, сигнала U.. (f V sine cosco t.

UT4

Сигнал поступает на вход пере- множитепя 16. На выходе перемножителей 15 и 16 формируются сигналы

и

Ц соответственно, пропорциональные

и, и is

квадратам сигналов на их входах V.

/V sin e

COS u,t.

Сигналы и /5 и и суммируются в сумматоре 18, и на его выходе формируется аналоговый сигнал U

и/г

t5и,

(1)

сигнал через резистор 8 посTVTI P.T НЯ г ИИО-ПТ-ТЛ-Т ТтггатгЛ -.

тупает на инвертярунщий вход усили-. теля 10.

Аналогично на вьгходе блока 6 формируется аналоговый сигнал U

и (1-v)v2cosl9.(2)

Этот сигнал через аналоговый инвертор 7 и резистор 9 поступает на инвертирующий вход усилителя 10.

Цель обратной связи усилителя 10 разомкнута. Поэтому при одинаковых проводимостях резисторов 8- и 9 сум- марньш сигнал на инвертирующем входе / усилителя 10 в установившемся режиме равен нулю. Учитьшая, что сигнал U/ поступает fta вход усилителя 10 через инвертор 7, можно записать Uy - Ug 0.

С учетом уравнений (1) и (2) получают

.,2

Ч; V sin e- (1-v) О

иди

tse i;-.

(3)

Таким образом, на выходе усилителя Ч О, а следовательно, и на аналоговом выходе функционального преобразователя в установившемся режиме формируется аналоговый сигнал ц , функционально связанный с углом ё уравнением (3).С.

Этот сигнал преобразуется преобразователем 13 в соответствующий цифровой код. который поступает на цифровой -выход функционального преобразователя.

Таким образом, в предлагаемом функциональном прербразователе, как и в прототипе, формируется цифровой код безразмерной величины , котоцая связана с преобразуемым углом © уравнением (3), однако в предлагаемом преобразователе, в отличие от прототипа, величина ц; формируется не только в цифровом, но и в aнaлot o- вом виде.,

В предлагаемом функциональном преобразователе, в отличие от прототипа, в контуре слежения за углом в отсутствуют инерционные элементы, осущест- вляюш;ие двойное преобразование аналог код и код-аналог.

1589394

и

Р е т е и и я

0

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник опорного напряжения, выход которого соединен- с входом синусно-ко- синусного датчика, дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первому выводу первого токоограничивающего Элемента, а неин- вертируншщй - к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия

5 пре.образователя, в него введены два ана ло1чэвых перемножителя, два блока определения квадрата амплитуды, аналоговый инвертор, второй токоограничи- вающий элемент, сумматор, источник

0 постоянного напряжения и аналого-цифровой преобразователь, выходы синусно- косинусного датчика соединены с первыми входами соответственно первого и второго аналоговых перемножителей,

5 выход первого из которых через первый блок определения квадрата a mлитyды соединен с вторым выводом первого то- коограничивакщего элемента, а выход второго - через последовательно соедиQ ненные блок определения квадрата амплитуды и аналоговый инвертор соединен с первым выводом второго токоогра- ничивакщего элемента, второй вывод которого соединен с первым выводом первого токоограничивающего элемента, выход дифференщального усилителя является первым выходом преобразователя и соединен с вторым входом первого аналогового перемножителя, одним входом cyi iMaTopa и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого является вторым выходом преобразователя, выход источника постоянного напряжения соединен с другим входом сумматора,

ц выход которого соединен с вторым входом второго аналогового перемножителя.

5

0

азЗ(

к т

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код его функции. С целью повышения быстродействия преобразователя, который содержит датчик 1, источник 2 опорного напряжения, первый токоограничивающий элемент 8, дифференциальный усилитель 10, введены два аналоговых перемножителя 5, 6, аналоговый инвертор 7, второй 9 токоограничивающий элемент, сумматор 12, источник 11 постоянного напряжения и АЦП 13. Дифференциальный усилитель 10 включен в совокупности с аналоговыми перемножителями 3, 4 по схеме делителя типа "инвертированный умножитель", что позволяет поддерживать на его выходе аналоговый сигнал, функционально связанный с углом поворота датчика 1. 2 ил.

Фиг. г