Преобразователь углового положения вала сельсина в код Советский патент 1976 года по МПК G08C9/04 G08C9/08 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для цифровых измерений угловых положений вала.

Известен преобразователь углового положения вала сельсина в код, содержащий сельсин, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со входом сравнивающего устройства, подключенного через блок управления ко входам регистров младщих и старших разрядов, и ключи. Однако известное устройство не имеет высокой точности.

Цель изобретения заключается в повышении точности преобразователя углового положения сельсина в код. Это достигается тем, что в преобразователь углового положения вала сельсина в код введены дополнительный цифроаналоговый преобразователь и дополнительный ключ, причем сельсин через замыкающие контакты ключей соединен со входами цифроаналоговых прео бразователей, управляющие входы которых соединены с выходом регистра младших разрядов, а выход дополнительного цифроаналогового (преобразователя через замыкающий контакт дополнительного ключа соединен со вторым входом. сравнивающ,его устройства.

Функциональная схема преобразователя углового положения вала сельсина в код представлена на чертеже, где 1 - сельсин.

2 - сравнивающее устройство, 3- блок управления, 4 - регистр старших разрядов, 5 - регистр младщих разрядов, 6 и 7 - цифроаналоговые преобразователи, 8 и 9-группы

аналоговых ключей, 10 -шина записи младших разрядов, 11-шина установки в нуль регистров 4 и 5, 12 - щина записи старших разрядов, 13 - шина сигнала «Выдача кода, 14 - дополнительный ключ.

Выходные напряжения сельсина через группу аналоговых ключей 8 подключаются ко входу Цифроаналогового .преобразователя (ЦАП) 7, выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства 2. Эти же

напряжения через группу аналоговых ключей 9 подключаются ко входу ЦАП 6, выход которого через аналоговый ключ 14 соединяется со вторым входом сравнивающего устройства 2. Значения сигнала на выходе сравнивающего устройства определяются следующим образом:

f О при sign z {

0) 1 1 при 2 0

где Z Uio-Uu;

Uio - напряжение на входе шины 10; f/ii - напряжение на входе шины 11. Для управления работой всех узлов преоб разователя служит блок управления 3, который обеспечивает выработку последовательности управляющих сигналов. Цикл работы блока управления синхронизирован частотой 1(итающего напрял ения, а входной информацией для него являются сигналы с выхода устройства сравнения. Выходы блока управления 3соединяются с регистром старших разрядов 4и регистром младших разрядоеб, в которых формируется кодовый эквивалент углового положения вала сельсина. Кроме того, выходные сигналы блока управления поступают на управляющие входы аналоговых ключей 8 и 9. Регистр младщих разрядов 5 управляет величиной коэффициента передачи ЦАП 6 и ЦАП 7. При подключении роторной обмотки сельсина к источнику однофазного питающего напряжения.У„81п2 и, где f/n и /п - амплитуда и частота питающего напряжения, со статорных обмоток сельсина можно получать систему трехфазных напряжений такого вида: и, К,рУ„8ш9-8т2 „ ; 2 - К-,рУ„ sin (в + 120°) sin 27гу; и, КгрУп sin (9 - 120°). sin 2яу, где В - угол поворота вала ротора сельсина;/(тр. - коэффициент трансформации. Весь интервал кодирования Тк Тп/2 разбивается на «.-f2 тактов, где 7ri /n -нериод питающего напряжения. Поступающий с входа блока управления по щине 11 сигнал устанавливает триггеры регистров 4 и 5 в нулевое состояние. Одновременно аналоговые ключи 8 и 9 устанавливаются в разомкнутое состяние, а ключ 14 замыкается на «землю. В ЦАП 6 и ЦАП 7 устанавливаются коэффициенты передачи, равные единице. Затем замыкается один из контактов ключа 8, и напряжение U поступает через ЦАП 7 на один вход сравнивающего устройства 2, на другой вход которого ранее был подан нулевой потенциал. Сравнивающее устройство 2 проверяет соотношение и выдает соответствующий сигнал в блок управления, который записывает «1 () в старший разряд регистра 4, если , и записывает «О (), если . После поочередного замыкания и размыкания контактов ключа 8, напряжения U и t/з поступают через ЦАП 7 на вход сравнивающего устройства, которое последовательно проверяет соотношения и и выдает соответствующие сигналы в блок управления. Блок управления на основе этой информации и значения Кп определяет значения on-i и ап-2 и записывает их в регистр старщих разрядов 4. Возможно лишь шесть комбинаций знаков выходных напряжений сельсина. Каждой комбинации можно поставить в соответствие трехразрядное двоичное число, определяющее номер сектора с дугой 60°, в пределах которого лежит значение угла в. Каждая комбинация кодируется в блоке управления тремя двоичнылш разрядами а, ап- и аи-2, веса которых соответственно равны 180, 120 и 60°. При переключении ключа 14 в ЦАП 6 и ЦАП 7 сохраняются коэффициенты передачи, равные единице. Сравнивая выходные напряжения сельсина между собой по модулю, можно по результату сравнения и по значениям аи, an-i и a«-2 определить номер сектора с дугой 30°, в пределах которого лежит значение угла В. В последующих тактах аналого-цифрового преобразования определяются значения младших разрядов кодового эквивалента угла .30°,(3) где т. - номер сектора с дугой 30°, в пределах которого лежит значение угла , 1, 2. .. 11. Кодирование угла В состоит в поразрядном уравновещивании двух однополярных напряжений путем умножения большего по модулю напряжения на коэффициент Ki,i - sinFf, а меньщего - на коэффициент /TV Sin (60°-Г,), i где П 2 , п-5,..., 2, 1 - значение эталонного угла на (п-3-1)-ом шаге кодирования угла В , Yi 30°/2 -MJ-i) - значение основных этало«ных углов, используемых при поразрядном кодировании; а, - инверсное значение Ог-го разряда выходного кода угла В , , 1}. Физический смысл коэффициентов Ki,i и /С2,г состоит В ТОМ, ЧТО ОНИ пропорциональны модулям уравновещиваемых напряжений при значениях или же В т-30°+Гг В зависимости от значения Ок-з сравниваемые иапряжения коммутируются так, чтобы на вход ЦАП 7 подавалось меньщее по модулю напряжение, а на вход ЦАП 6 - больщее. В ЦАП 6 устанавливается коэффициент переачи /Ci,n-4 sinrM-4 sinl5°, а в ЦАП 7- /С2,п-4 -sin(60°-Г„-4)5ш(60°-15°) и организуется проверка предиката. Полученное начение an-t записывается в регистр младих разрядов 5. При этом, если signz 0, то ЦАП 6 устанавливается коэффициент переачи /Ci,n-5-31пГп 5 81п7,5°, а в ЦАП 7- /C2,5 sin|60°-Г„ 5| з{п (60-7,5°), после его организуется проверка предиката и опрееляется значение «n-s- Если же sing , о в ЦАП 6 устанавливается коэффициент пеедачи Ki,n-5-s in (15-f-7,5°) а в АП 7-/C2, (60°-Г„ 5)з1п (60- 5-7,5°), после чего ортаиизуется проверка редиката и определяет1ся значение ап-5.

Остальные коэффициенты с Cn-s по ai определяются аналогично описанному. При этом для т четных (включая и ) в регистре младших разрядов 5 формируется прямой код угла 0, а для нечетных т формируется код, пропорциональный дополнению угла 6 до 30°.

Итак, в регистре старших разрядов 4 записан четырехразрядный двоичный код Сп, txre-b Gn-2, cin-з С весами 180, 120, 60 и 30° соответственно. Этот код можно интерпретировать как двоично-кодированный номер сектора с дугой 30°, в котором лежит значение угла 0. В регистре младших разрядов 5 записан (п-4)-разрядный код a«-4, «71-5,..-, сб1 с весами 15; 7,5; ....30°/2 - соответственно, который при т четном (включая и ) является прямым кодом угла 0 9-т-30°, а при т нечетном - кодом, дополняющим угол 0 до 30°.

Цикл преобразования заканчивается после выдачи кодового эквивалента угла 0 из регистров 4 н 5 по сигналу «Выдача кода, поступающему с выхода блока управления, и устройство готово к новому циклу преобразоваФормула и 3 о б р е т е н ,и я

Преобразователь углового положения вала сельсина в код, содержащий цифроаналоговый преобразователь выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства, подключенного через блок управления

ко входам регистров младших и старших разрядов, и ключи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены дополнительный цифроанслоговый преобразователь и дополнительный ключ, причем сельсин через замыкающие контакты ключей подключен ко входам цифроаналоговых преобразователей, управляющие входы которых соединены с выходом регистра младших разрядов, а выход дополнительного цифроана-логового преобразователя через замыкающий контакт дополнительного ключа соединен со вторым входом сравнивающего устройства.

r