Преобразователь угол-код Советский патент 1974 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может применяться при создании автоматизированных информационных и управляющих систем с цифровыми вычислительными машинами в преобразователях угла поворота вала в код.

Известные преобразователи угол - код, содержащие синусно-косинусный датчик угла, подключенный к демодуляторам, соединенным с селектором октанта, выход которого через последовательно соединенные суммирующий операционный усилитель, сумматор, компаратор, блок управления, регистр подключен к линейному множительному блоку, к другому входу которого подключен второй суммирующий операционный усилитель, а к выходу - другой вход сумматора, первый и второй входы второго суммирующего операционного усилителя соединены с выходами селектора октанта и через инвертор - со вторым входом первого суммирующего операционного усилителя, к третьему входу которого подключен выход второго суммирующего операционного усилителя, управляющий выход селектора октанта соединен с другим входом регистра, сетевой демодулятор, входы которого подключены к другим входам демодуляторов.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность преобразования при температурных колебаниях среды, окружающей синусно-косинусный датчик угла. Это обусловлено тем, что сигналы от демодуляторов, поступающие в суммирующие масштабные устройства, зависят от коэффициента трансформации синусно-косинусного датчика угла и подвержены температурным изменениям.

С целью повышения точности и стабильности работы преобразователя в преобразователь введены широтно-импульсные модуляторы, генератор напряжения треугольной формы, суммирующий масштабный блок, фильтр низкой частоты и амплитудные модуляторы, причем выход сетевого демодулятора соединен с одним из входов сумлшрующего масштабного блока и с первыми входами широтно-импульсных модуляторов, к вторым и третьим входам которых подключены соответст-. венно выходы демодуляторов и генератора напряжения треугольной формы, выходы широтно-импульсных модуляторов через последовательно соединенные амплитудные модуляторы, суммирующий масштабный блок и фильтр низкой частоты подключены к третьему входу второго суммирующего операционного усилителя, другие входы амплитудных модуляторов соединены с выходами демодуляторов. Функциональная схема предлагаемого преобразователя угол - код представлена на

чертеже. Каждый из двух выходов синусно-косинусного датчика угла 1 соединен с последовательно включенными демодулятором 2, широтноимпульсным модулятором 3 и амплитудным модулятором 4. Генератор напряжения треугольной формы 5 и сетевой демодулятор 6, подключенный двумя входами к сети и другим входам демодуляторов 2, соединены соответственно с первым и третьим входами шнротноимпульсных модуляторов 3. Выходы демодуляторов 2 соединены с другими входами амплитудных модуляторов 4 и с селектором октанта 7. Первый суммирующий операционный усилитель 8 подключен к первому выходу селектора октанта 7, а второй суммирующий операционный усилитель 9 - к первому и второму выходам селектора октанта 7. Последовательно с суммирующим операционным усилителем включены сумматор 10, компаратор II, блок управления 12 и регистр 13, который соединен с управляющим выходом селектора октанта 7. Инвертор 14 включен между вторым выходом селектора октанта 7 и вторым входом суммирующих операционных усилителей 8 и 9. Выход второго суммирующего операционного усилителя 9 соединен с третьим входом первого суммирующего операционного усилителя 8 и входом линейного множительного блока 15, другой вход которого подключен к выходу регистра 13. Выход линейного множительного блока 15 соединен с другим входом сумматора 10. Выходы амплитудных модуляторов 4 через последовательно соединенные суммирующий масщтабный блок 16 и фильтр низкой частоты 17 подключены к третьему входу второго суммирующего операционного усилителя 9. Выходы амплитудных модуляггоров 4 нодключены к другим входам сум1мирующего масщтабного блока 16. Работает устройство следующим образом. При повороте вала синусно-косинусного датчика угла 1 на некоторый угол а в выходных обмотках его вырабатываются напряжения, амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу угла а поворота вала. Эти напряжения и сетовое напряжение, питающее синусно-косинусный датчик угла 1, поступают соответственно в демодуляторы 2 и в сетевой демодулятор 6, которые вырабатывают три напряжения постоянного тока бд-А-СОЗ cp-sina, f/aA-COSf-COsa И U, где ф -- сдвиг по фазе между выходными напряжениями синусно-косинусного датчика угла 1 и сетевым напряжением, определяемый параметрами датчика угла, ни - коэффициент трансформации синусно-косинусного датчика угла 1. Широтно-импульсные модуляторы 3 принимают эти напряжения, а также сигналы от генератора напряжения треугольной формы 5, и, используя в качестве опорного напряжения демодулированное напряжение сети f/д, формируют щиротно-импульсные сигналы. Амплитудные модуляторы 4 осуществляют с использованием этих сигналов амплитудную модуляцию демодулированных напряжении бдА-cos 9-sin 7. и Ф008 а, после чего они поступают в суммирующий масщтабный блок 16, куда также поступает выходное напряжение /7д с сетевого демодулятора 6. Суммирующий масштабный блок 16 суммирует указанные напряжения с масщтабным коэффициентом /2, а фильтр низкой частоты 17 выделяет постоянную составляющую этого сигнала. Выходные сигналы синусно-косинусного датчика угла .1 и напряжение /7д-/г-со5ф с выхэда фильтра низкой частоты 17 поступают в суммирующ,ий масщтабный усилитель 9, а в суммирующий масщтабный усилитель 8 подают сигнал /д-й-со5ф-5 па, сигнал с инвертора 14 /д-А-созф-соза, а также выходной сигнал суммирующего операционного усилителя 9. Суммирующие операционные усилители 8 и 9 суммируют указанные напряжения с некоторыми масщтабными коэффициентами а, Ъ и с, значения которых определены из условия наиболее точного приближения кода р. получаемого в преобразователе, к углу а поворота вала синусно-косинусного датчика угла 1 в соответствии с выражением: г, с а + 6 (sin а + cos а) + (sln а - COS (х) а + Ь (sin се + COS а) Линейный множительный блок 15 умножает сигнал с выхода суммирующего операционного усилителя 9 на значение кода р, установленное в регистре 13,-а сумматор 10 и компаратор Ы сравнивают этот результирующий сигнал с выходным сигналом суммирующего операционного усилителя 8. Блок управления 12 производит подбор кодов в регистре 13 до тех пор, пока выходное напряжение компаратора 11 не станет равным нулю. В этот момент подобранный код р в регистре 13 соответствует значению угла а поворота вала синуснокосинусного датчика угла 1. Независимость получаемого кода в. предлагаемом преобразователе от параметров синусно-косинусного датчика угла приводит к повышению точности преобразователя и стабильности его работы в щироком температурном диапазоне. Папример, при использовании в преобразователе синусно-косинусного датчика угла с ф 10° и при изменении Аф на 3° при повыщении температуры окружающей среды ощибка преобразователя увеличивается всего лищь на 20. Предмет изобретения Преобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, подключенный к демодуляторам, соединенным с селектором октанта, выход которого через последовательно соединенные суммирующий операционный усилитель, сумматор, компаратор, блок управления, регистр подключен к линейному множительному блоку, к другому входу которого подключен второй суммирующий опера-.

ционный усилитель, а к выходу - другой вход сумматора, первый и второй входы второго суммирующего операционного усилителя соединены с выходами селектора октанта и через инвертор - со вторым входом первого суммирующего операционного усилителя, к третьему входу которого подключен выход второго суммирующего операционного усилителя, управляющий выход селектора октанта соединен с другим входом регистра, сетевой демодулятор, входы которого подключены к другим входам демодуляторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности работы преобразователя, в него введены широтно-импульсные модуляторы, генератор напряжения треугольной формы, суммирующий масштабный блок, фильтр низкой частоты и амплитудные модуляторы, причем выход сетевого демодулятора соединен с одним из входов суммирующего масщтабного блока и с первыми входами щиротноимпульсных модуляторов, к вторым и третьим входам которых подключены соответственно выходы демодуляторов и генератора напряжения треугольной формы, выходы щиротно-импульсных модуляторов через последовательно соединенные амплитудные модуляторы, суммирующий масщтабный блок и фильтр низкой частоты подключены к третьему входу второго суммирующего онерационного усилителя, другие входы амплитудных модуляторов соединены с выходами демодуляторов.