Преобразователь угол-код Советский патент 1976 года по МПК G08C9/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для преобразования переменных напряжений синхронизации сельсина-датчика в цифровые коды угла, синуса и косинуса. Известны преобразователи углового положения вала сельсина в код, содержащие блок фазочувствительных вьшрямителей, подключенньш через последовательно соединенные первый блок компараторов и блок определения сектора к одному из входов коммутатора и через второй блок компараторов - к другим входам коммутатора, и блок памяти. Однако такие преобразователи не позволяют получить одновременно с кодом угла коды синуса и косину са. Кроме того, в них содержится много аналоговых уздов, которые вносят погрешности преобразования, а непосредственное кодирование амплитудных значений напряжений требует сложного аналого-цифро вого преобразователя и накладьшает ограничения на разрешающую способность. Целью изобретения является расширение функи 10нальных возможностей - получение одновременно кодов угла и его синуса и косинуса, а также повышение эффективности преобразования. Эта цель достигается тем, что в предложенный преобразователь введены реверсивные счетчики, коммутаторы кодов блок формирования управляющих импульсов, цифро-аналогов ьш преобразователь, трансформатор, вьшрямитель, блок сравнения, элемент И, генератор тактовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого соединены с первыми входами реверсивных г гетчиков, вторые входы которых соединены с выходами блока определения сектора. Выходы реверсивных счетчиков соединены через первый коммутатор кода с блоком памяти. Первый выход трансформатора подключен через вьшрямитель к блоку сравнения и к цифро-аналоговому преобразователю, второй - к одному из входов блока формирования управляющих импульсов, другие входы которого соединены со входами блока фазочувствительных вьшрямителей, а выход - с блоком определения сектора. Выход блока сравнения и выход генератора тактовых импульсов через элемент И подключены ко входам коммутаторов кода и к блоку подбора кода. a ЯЫХОД цифро-аиалогоБого преобразователя соединен со вторым блоком компараторов. а чертеже представлена блок-схема преобразователя угол-код. Преобразователь угол-код содержит трансформатор 1 питании сельсин-датчика, блок фазочувствитель ных выпрямителей 2, блоки компараторов 3 и 4, блок формироватя управляющих импульсов 5, блок определения сектора 6, коммутатор 7,блок подбора кода 8 Хверсивные счетчики 9 и 10,Тчоммутаторы кодов 11 и i 2, блок памяти 13, цифро-аналоговый преобразовагель 14 (ii4FI), выпрямитель i5 дляЦАП, блок сравнения 16, элемент И 17 генератор тактовых импульсов 8, BijixoMbi статориых обмоток сельсина-дат 1чикц С1х;динсны со входами блоков 2 и 5. Выходьз блока 2 сое/щнеиы с соответствующими входами ком параторов блоков 3 и 4. Выходы блоков 4 и 5 соединены со входами блока определения сектора 6. КажД1.1Й блок 3 и 4 состоит из трех компараторов, в качестве которых могут быть использованы разностные усилители. Блок 5 состоит из усилителей-ограничителей, логических злементов И, НЕ и триггера Блок 5 является дополнением к блоку 6 и служит дня формирования управляющих импульсов, подаваемых в блок 6. Блок 6 состоит из дешифратора сектора и 1Ш|фратора дан нрн;образования позиционного кода начала сектора. Выходы блока 6 соединены с коммутатором 7, блоком подбора кода 8 и вторыми «хошми счетчиков 9 и 10. Блок подбора кода 8 состоит из логических элементов И, ИЛИ и НЕ. Выходы блока 3 через коммутатор 7 подсоединены к блоку 8, Выходом преобразователя угол-код является выход счетчика 9 для значения угла, первый выход ком мутатора кодов 12 для значения синуса и второй выxoji iviH значе1шя косинуса. Ла обмотку ьизбу гУ1,ения сельсин-датчика подается опорное напряжение от трансформатора 1, в кото}к)м предварительно поизводится сдвигфазы напряжения ;uiH устранения систематического фазового сдвига ,y напряжениями опорным и синхронизации. Вып}5ямйтель 15 для ЦАП необходим для уравновешивашзя нестабильности напряжений синхронизации, соответствующим изменением эталонного напря хчсния питания, подаваемого на ЦАП 14. Для исключе sijiK ошибок из-за нелинейности ана/юговых элементов ри небольших значениях мгновенных напряже НИИ сннх{юнизащ и, которые могут привести к выход из синхронизации, применяется блок сравнения 16 « jiioMCHT И 17. )б}изователь угол-код работает следующим .-образом. Ol pcдeJieниe угла б ротора сельсин П1Х.П43ВОДИТСЯ в два этапа. На первом этапе ои(х-,иеляетсй тридцати (чадусный сектор, в пределах которого нахо/штся ротор. Во втором Jraiie определяется код угла внутри найденного сектора, полный угол и одновременно его тригонометрические синус и косинус. После выпрямления в блоке 2 огибающие напряжений синхронизации подаются в блоки компараторов 3 и 4, где они соответственно сравниваются с напряжением, пропорциональным косинусу угла в секторе с ЦАП 14 и друг с другом. Компараторы построены таким образом, что если напряжение на перном входе превышает напряжение на втором входе, то на выходе появляется положительный потенциал. Если напряжения на входах равны, то на вь1ходе будет нулевой потенциал. Полученные после сравнения величины в виде ишротно-импульсных и фазово-временных значений однозначно определяют угловое положение ротора сельсина-датчик а. Весь интервал изменения угла 0-ЗбО° разбивается на 12 секторов, в крторых одно из трехфазных напряжений синхронизации аналогично изменению синуса или косинуса в интервале . На этом участке огибающая напряжений синхронизации имеет достаточную крутизну, что определяет нежесткие требования к характеристикам компараторов, а дрейф нулевого уровня и нелинейность аналоговых злементов незначительно влияют на погреишость. Результат сравне1шя с трех компараторов первого блока 4 подается в блок 6, дещифратор которого определяет сектор. В зависимости от номера сектора происходит выбор фазы напряжения сравне|ния со второго блока компараторов 3 и одновременное преобразование позиционного номера найденного сектора в 1шфровое значение его нижней границы (0, ЗО, 60°, 90°,..., 330°), определение знака наклона (производной) огибающей на данном секторе и в зависимости от положительного или отрицательного знака с блока 6 устанавливается в счетчик 10 код 30° или 60° соответственно. В счетчик 9 записывается цифровой код выбранного сектора. С блока 6 сигнал, подаваемый на коммутатор 7, выбирает соответствующий результат сравнения (сигнал рассогласования) , последний подается на блок 8, предназначенный для пропускания тактовых импульсов на вычитающие или суммирующие входы реверсивных счетчи|ков 9 и 10. Исходя из выщеизложенного, угол поворота ротора сельсина-датчика в пределах тридцатиградусного сектора определяется по той фазе, огибающая напряжения которой изменяется в пределах этого сектора аналогично изменению функции синуса или косинуса Зй-60°. Состояние счетчика 10 определяет величину угла в пределах выбравпого тридцатиградусного сектора. Состояние счетчика 9 определяет угол поворота ротора сельсина-датчика. Коды с выходов счетчикоВ9ТГ 1(0 через коммутатор кодой 11 подаются в качестве адреса в блок памяти 13. На выходе блока памяти 13 появляется код синуса и . ЦАП 14 преобразует код синуса в аналоговую величииу, которая срав}швается в блоке 3 с величиной оги:(

бающей напряжений каждой фазы синхроитаиии. В случае если наггряжение с ЦАП 14 больше oi иОающей выбранного напряжения, на выходе коммутатора 7 появляе1ся положительный потенциал и блок 8 пропускает тактовые импульсы на суммирующий вход счетчика 10, содержимое ею увеличивается, и растет напряжение с ЦАП 14. Если напряжение ЦАП 14 меньше (или равно) величине огибающей, то тактовые импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 10 и процесс протекает в оО(1тном порядке. При положительном знаке наклона огибающей реверс счетчиков 9 и 10 одинаковый, при отрицательном - противоположен. Реверс счетчика с прямого на обратный происходит в момент, когда огибающая напряжения выбранной фазы проходит через экстремалные точки. Полное значение угла поворота ротора сельсина-датчика определяется по содержимому счетчика 9 путем суммирования значений нижней границы сектора со значением угла в секторе. При неподвижном роторе сельсина-датчика система обратной связи соверщаёт колебания около истинного значения угла на единицу младщего разряда стетчика 9. Коммутатор кодов 11 через период тактовых импульсов пoдключaef к блоку памяти 13 в качестве адреса содержимое либо счетчика 9, либо счетчика 10. На выходе блока памяти 13 появляется соответственно код синуса в пределах 30°-60°, затем код синуса и косинуса угла поворота ротора сельсина-датчика. Коммутатор кодов 12, жестко синхронизированный с коммутатором кодов 11, подает первое значение в ЦАП 14, вторые значе1шя на выход преобразователя, куда одновременно подается код угла поворота.сельсина-датчика из счетчика 9. При вращении ротора сельсина-датчика происходят соответствующие измерения состояния дешифратора блока 6 и описанный выше процесс слежения.

Формула изобретения

б

Преобразователь угол-код, содержащий блок фaJO

чувствительных выпрямителей, подключенный чере j последовательно соединенные первый блок компараторов и блок определения сектора к одному из вхо0 дов коммутатора и через второй блок компаратрров к другим входам коммутатора, и блок памяти, о iличающийся тем, что, с целью расширения фуик циональных возможностей, в него введены рсверсинные счетчики, коммутаторы кодов, блок формирона8 ния управляющих импульсов, цифро-анало Ч)ный преобразователь, трансформатор, выпрямитель, блок сравнения, элемент И, генерашр тактовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого иосдиисны с первыми входами реверсивньгх счетччков, вторые входы которых соединены с выходами блока определения сектора; выходы реверсивных счстчикон соединены через первый коммутатор кода с блоком памяти; первый выход трансформатора подключен

|через выпрямитель к блоку сравнения и к цифроаналоговому преобразователю, второй к одному из входов блока формирования управляющих импульсов, другие входы которого соединены со входами блока фазочувствительных выпрямителей, а выход с блоком определения сектора; выход блока сравне кия и выход генератора тактовых импульсов через элемент И подключены ко входам коммутаторон кода и к блоку подбора кода, а выход цифро-аналогового преобразователя соединен со вторым блоком

колшараторов.