Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1991 года по МПК H03M1/18 

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

Цель изобретения - повышение точности и упрощение преобразователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - иллюстрируется работа преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 опорного напряжения, синусно-косинусный датчик 2 (типа СКВТ), функциональные делители 3, 4 напряжения, блок 5, 6 цифровых инверторов, реверсивный счетчик 7, суммирующий усилитель 8, вычитающий усилитель 9, переключатель 10, фазосдвигающий элемент 11, фазовый детектор 12, преобразователь 13

напряжение-частота, цифровой инвертор 14, компаратор 15.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. Генератор 1 опорного напряжения возбуждает двухфазный датчик 2 угла типа СКВТ. На выходах фазных обмотках датчика 2 угла -индуцируются напряжения переменного тока Ue- k-sin / и Ug-k cosfc , где Uц - напряжение возбуждения, k - коэффициент передачи датчика угла. Эти выходные сигналы датчика 2 угла поступают соответственно на аналоговые входы второго функционального делителя 3 напряжения и первого функционального делителя 4 напряжения.

На управляющие входы функциональных делителей напряжения через первый 6 и второй 5 блоки цифровых инверторов поступает код X (код в

о

4ь

О 00

о

пределах квадранта) с п-2 младших разрядов реверсивного счетчика 7.

Функциональный делитель 4 напряжения реализует функцию sinX, a функциональный делитель 3 напряжения - функцию cosX.

Напряжения с функционального делителя 4 напряжения Ug-k cosO(sinX и с выхода второго 3 функционального делителя напряжения sinflfcosX поступают на суммирующий усилитель 6 и вычитающий усилитель 9. Суммирующий усилитель 8 и вычитающий усилитель 9 позволяют получить сигнал, описываемый выражением

U6- k- sintf.cosX - U& k CosOt- sinX - flU(1)

на всех четырех квадрантах фазных сигналов датчика 2 угла без инвертирования последних. Для этого сигнал Д U снимается или с суммирующего усилителя t 8 или с вычитающего усилителя 9 через переключатель 10 аналогового сигнала в зависимости от значения кода во втором старшем разряде реверсивного счетчика 7.

Работа переключателя 10 аналогового сигнала и блоков цифровых инверторов 6 и 5 в зависимости от значения кода второго старшего разряда реверсивного счетчика 7 поясняется таблицей на фиг.2.

Установка переключателя 10 аналогового сигнала на выходе суммирующего 8 и вычитающего 9 усилителей снимает высокие требования к нему по точности передачи сигнала, т.к. он пропускает сигнал, равный разности двух фазных сигналов датчика 2 угла, который в рабочих режимах не превышает величины, соответствующей 1-2 единицам младшего разряда преобразователя.

Напряжение / U через переключатель 10 аналогового сигнала поступает на фазовый детектор 12, управляемый по первому входу напряжением Ue через фазосдвигающий элемент 11. С фазового детектора сигнал Ди в виде напряжения постоянного тока поступает на преобразователь 13 напряжение-частота, который вырабаты- / вает импульсы с частотой, пропорци-г овальной величине этого напряжения. Импульсы с преобразователя 13 напряжение-частота, поступая на ре-

1640816 4

версивный счетчик 7, изменяют его код в сторону увеличения или умень- k шения в зависимости от полярности

с сигнала ftU до тех пор, пока этот сигнал на входе преобразователя напряжение-частота не станет равным нулю.

При этом код N., установившийся

Ю на реверсивном счетчике 7, соответствует угловому положению в( датчика 2 угла и является выходным кодом. Как видно из фиг.2, полярности

15 сигналов датчика 2 угла в диапазоне углов 180-360вобратны полярностям этих сигналов в диапазоне углов 0-180°. Это означает, ч.те полярность сигнала рассогласования flU на

20 выходе фазового детектора 12 при движении датчика угла в одну сторону в диапазоне углов в 180-360° обратив полярности в диапазоне углов 0-180. Поэтому для правильной отработки

25 напряжения рассогласования UU в диапазоне углов 180-360 сигнал управления, поступающий на знаковый вход реверсивного счетчика 7 с фазового детектора 12 через компаратор 15,

30 инвертируется в цифровом инверторе 14 в зависимости от значения старшего разряда реверсивного счетчика 7.

35

40

45

50

55

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинус- ный датчик, входы которого подключены к выходам генератора опорного напряжения, а выходы соединены с аналоговыми входами первого и второго функциональных делителей напряжения соответственно, один выход генератора опорного напряжения через фазосдвигающий элемент соединен с одним входом фазового детектора, выход которого через преобразователь напряжение-частота соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выходы п-2 младших разрядов которого соединены с входами первого блока цифровых инверторов, выходы которого соединены непосредственно и через второй блок цифровых инверторов с информационными входами первого и второго функциональных делителей напряжения соответственно, выход второго старшего разряда реверсивного счетчика соединен с управляющим входом первого

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинус- ный датчик, входы которого подключены к выходам генератора опорного напряжения, а выходы соединены с аналоговыми входами первого и второго функциональных делителей напряжения соответственно, один выход генератора опорного напряжения через фазосдвигающий элемент соединен с одним входом фазового детектора, выход которого через преобразователь напряжение-частота соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выходы п-2 младших разрядов которого соединены с входами первого блока цифровых инверторов, выходы которого соединены непосредственно и через второй блок цифровых инверторов с информационными входами первого и второго функциональных делителей напряжения соответственно, выход второго старшего разряда реверсивного счетчика соединен с управляющим входом первого

блока цифровых инверторов, суммирующий усилитель, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в него введены вычитающий усилитель, переключатель, цифровой инвертор и компаратор, вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход - к информационному входу цифрового инвертора, управляющий вход которого подключен к выходу старшего ра зряда реверсивного счетчика, а выход соединен с входом направления счета последнего,

выход первого функционального делителя напряжения соединен с первыми входами суммирующего и вычитающего уси- „ лителей, а выход второго функционального делителя напряжения - с вторыми входами суммирующего и вычитающего усилителей, выходы которых соединены с соответствующими информационными вхо- дами переключателя, управляющий вход которого подключен к выходу второго старшего разряда реверсивного счетчика, а выход соединен с другим входом фазового детектора.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления для преобразования углового положения вала объекта в код. Целью изобретения является повышение точности и упрощение преобразователя. Для достижения поставленной цели в преобразователь, содержащий генератор 1 опорного напряжения, синусно-косинусный датчик 2 угла, функциональные делители 3, 4 напряжения, блоки 5, 6 цифровых инверторов, суммирующий усилитель 8, фазосдвигаю- щий элемент 11, фазовый детектор 12, преобразователь 13 напряжение-частота, реверсивный счетчик 7, введены компаратор 15, цифровой инвертор 14, переключатель 10. 2 ил.

U Sinai

USin-CO&X

/ / k

Фиг.1

С/#ш. ptymWftct углсг

itfX CoS.tfrX-SLfict

0°

90°

. ре&СЧегпчике1

О

Ход уп/навл.

ФАН4.

Аод ДОосгёЗ.

Фдн а

/-Х

РвЗотаКхций усилитель

Выч.ус.

Сум.ус.

Фиг. 2

$6О

%00С

О

/-Х

Вь/Ч. /с.

СУ/Ч.&.