Преобразователь угла в код Советский патент 1976 года по МПК G08C9/04 

блок 12 управления, лреобразонатель 13 на пряжение- код. Работает преобразователь следуюп.и-1м образом. Напряжения на синусном и косинусном выходах синусно-косинусного датчика 1 угла определяются выражениями и Ки„ sin wt sin 0 и„ sin в, и2 Ки,п sin ш/ cos 0 - ,„ cos в, где Lm, ш - амплитудное значение и круговая частота напряжения питания датчика; / - время; в - угол поворота ротора СКД; К-коэффициент передачи; --- Ки,ц sin со/. Выходы датчика 1 подключены к селектору 2 октанта, который, как известно, формирует три старших разряда кода, определяющих искомый октант, и в соответствии с этим подключает выходные напряжения датчика к входу вычитателя 9 и входу блока 3 масштабирования. Блок 12 управления в зависимости от значения («О или «1) младшего разряда кода октанта и состояния счетчика 11 (первоначально он в нуле) выдает сигнал, который поступает на управляющий вход соответствующего ключа в блоке 3 масштабирования. Ключ 7 замыкается, и через соответствующий делитель 5i наиряжения на второй вход вычитателя 9 подается другое напряжение с выхода селектора 2 октанта. На выходе вычитателя 9 образуется первое в пределах искомого октанта разностное напряжение Ну, (см. фиг. 2, линия I), огибающая которого описывается уравнением ;yp. /(;sin(e-0j. Это напряжение подается на сигнальный вход фазового детектора 10, а на опорный его вход поступает напряжение И датчика 1. Нри этом синфазиости указанных напряжений соответствует возникновение «1 на одном из выходов, а противофазности - «1 на другом выходе фазового детектора. В зависимости от этого протекает дальнейщая работа устройства. При наличии «1 на первом выходе фазового детектора 10 эта «1 поступает на вход п разрядного счетчика 11. В счетчике образуется код, соответствующий углу АО. Нри этом блок 12 управления выдает следующий сигнал, поступающий на управляющий вход соответствующего ключа в блоке 3 масщтабирования. Это ключ (предыдущий размыкается) подключает свой делитель напряжения к второму входу вычитателя 9. На выходе вычитателя образуется новое разностное напряжение (7р, A 2sin(0-62) (см. фиг. 2, линия II), фаза которого определяется фазовым детектором 10. При возникновении «1 на первом выходе фазового детектора (напряжения Uy, и U сипфазны) процесс повторяется, т. е. эта «1 суммируется в счетчике И, образуя в нем код, соответствующий углу 2 Ав, блок 12 управления выдает следующий управляющий сигнал, замыкающий соответствующий ключ в блоке 3 масп1табирования. Вследствие этого к второму входу вычитателя 9 подключается соответствующий делитель напряжения в блоке 3 масштабирования. На выходе вычитателя образуется следующее разностное напряжение Uf, (см. фиг. 2, линия III) и т. д., до тех пор, пока очередное разностное напряжение /7р. не окажется в противофазе с напряжением U. Этому соответствует возникновение сигнала «1 на втором выходе фазового детектора, соединенном с управляющим входом преобразователя напряжение-код. К этому моменту в счетчике 11 очевидно зафиксируется число (1-1), соответствующее углу (i-1) Ав; код этого числа отображает последующие п старших разрядов кода исходного угла. Младшие разряды кода искомого угла формируются в результате линейного кодирования напряжения U. полученного делением напряжения t/p. на выходе вычитателя, равногоР. ::/C;.f/,,,Sin(0-e,) на коэффициент /(«. Для этого разностное напряжение бр. через соответствующий ключ в блоке 4 масштабирования, управление которым происходит одновре.менно и аналогично управлению блока 3 масштабирования, подается на соответствующий делитель 6 напряжения. Этот делитель напряжения соответствует коэффициенту , и в.результате на выходе блока 4 масштабирования действует напряжениеР. - sin(0-0,). Напряжение И. по сигналу с второго выхода фазового детектора 10 линейно кодируетя преобразователем 13 напряжение-код, работающим но одному из принципов уравноешивания. Во избежание влияния колебаний напряжения питания t/n датчика 1, в качестве сточника компенсирующего напряжения в реобразователе 13 используется напряжеие Уд. Очевидно, что кодирование напряжения р/ происходит в пределах элементарного частка Ав 0г-вг-1 -- и приходится на ачальный интервал синусоиды, поскольку апряжение Ур. пересекает угловую ось в очке вг. Положим искомый угол 6 30°. Выберем ,25, отсюда , а п 2 (двухазрядный счетчик). Разностные напряжения Up. образуются в направлении увеличения угла, причем огибающие Up. должны пересекать угловую ось в последовательных точках, значения которых определяются по формуле г-Ав, где , 2, 3, 4, т. е. в точках со значениями 01 11,25°; 62 22,5°; вз 33,75°; 04 45° (см. фиг. 2). Значение младшего разряда (2) кода октанта (оно равно «О, поскольку искомый угол располагается в первом октанте) определяет прямой порядок подключения делителей напряжения в блоках 3 и 4 масштабирования. Подключение, как указывалось, осуществляется блоком управления, входы которого, подсоединены к соответствующим выходам счетчика 11 и младшему разряду октанта. Разностные напрял ения Up. вырабатываются в направлении увеличения угла в пределах любого октанта. Работает преобразователь следующим образом. Поскольку 6 30°, то селектор октантов формирует код 000 и подключает напряжение Ui к первому входу вычитателя 9, а напряжение f/2 - к входу блока 3 масштабирования. Первоначальное состояние счетчика 11 нулевое. Поскольку младший разряд кода октанта также имеет нулевое значение, то очевидно, что блок 12 формирует управляющий сигнал, который замыкает ключи 7i и 8i в блоках 3 и 4 масштабирования, коммутируя делители 5i и 6i напряжения, соответствующие коэффициентам К и Kl. При этом на второй вход вычитателя 9 поступает напряжение KiUz. На входе вычитателя образуется разностное напряжение Up,, равное Up, и,- К,и, и sin 9 - tg в, 0 - созесЭ;, ит sin (-Q,} Ki (в - в,). Разностное напряжение f/p, подается на сигнальный вход фазового детектора 10, где оно сравнивается по фазе с напряжением t/i. Поскольку напряжепия f7p, и Ui синфазиы (точка а фиг. 2), фазовый детектор вырабатывает на первом выходе единичный сигнал, который поступает на вход счетчика 11. В счетчике образуется код 01, вследствие чего управляющий сигнал возникает в блоке управления, который замыкает ключи 72 и 82 в блоках 3 и 4 масштабирования. Аналогично описанному в этих блоках масштабирования коммутируются делители 52 и 62 нанряжения, соответствующие коэффициентам Kz и К2, а на выходе вычислителя образуется новое разностное напряжение t/p,, равное Р, и, KJJ, Kz sin (9 - в,). Напряжение Uy, поступает на вход фазочувствительного детектора, который на втором выходе вырабатывает единичный сигнал, так как напряжения Ур, и t/i синфазны (точка Ь, Фиг. 2). Этот единичный сигнал подается на вход счетчика, образуя в нем код 10. При этом появляется управляющий сигнал в блоке 12 управления, который замыкает ключи 7з и 8з в блоках 3 и 4 масштабирования. Аналогично описанному, замыканию ключа соответствует появление на выходе вычислителя разностного напряжения (Ур, равного f/P, и, К,и, к, sin (в - 0з), фазовый детектор определяет фазу Up., относительно t/i; они находятся в противофазе (точка с, фиг. 2), вследствие чего фазовый детектор вырабатывает единичный сигнал на втором выходе. Этот сигнал запускает преобразователь напряжение- код, на измерительный вход которого с выхода вычислителя поступает разностное напряжение f/p., через замкнутый ключ 8з и делитель 6з напряжения в блоке 4 масщтабирования. Делитель напряжения соответствует коэффициенту К.ъ- Поэтому очевидно, что на измерительном входе преобразователя действует разностное напряжение t/p,, равное (см. фиг. 2). ;.sin(9-93). (УЗ Напряжение Lp, линейно кодируется преобразователем напряжение-код, в результате чего формируются младшие разряды кода. Старшими разрядами кода является код октанта - 000 и код в счетчике (последующие я старщие разряды кода). При этом коду в счетчике соответствует угол поворота вала, равный 22,5°. Такпм образом, вместо аппроксимации тангенсной зависимости в пределах октанта осуществляется линейная аппроксимация начального интервала синусоиды, притяженность которого определяет точность преобразователя. Практически при Д6 11,25° достигается точиость, превышающая указанную в прототипе. При А 5,625° точность получается на порядок выше по сравнению с известными преобразователями. Кроме того, реализация линейного кодирования проще функционального кодирования искомого параметра. Формула изобретения Преобразователь угла в код, содержащий синусио-косинусный датчик угла, соединенный с селектором октантов, выходы которого, одии непосредственно, а другой через блок масштабирования, подключены к входам вычитателя, линейный преобразователь напряжение-код, блок управления и счетчик, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности преобразования, в него введены фазовый детектор и доиолнительный блок масштабирования, выход вычитателя соединен с сигнальным входом фазового детектора и входом дополнительного блока масштабирования, выход которого подключен к измерительному входу преобразователя напряжение - код, управляющий вход которого соединен с одним из выходов фазового детектора, опорный вход которого соединен с одним из выходов синусно-косинусного датчика угла, а другой выход - с входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт. св. № 217076, кл. G 08с 9/00, 1969.

2.Авт. св. № 209038, кл. Q 08с 9/00, 1966 (прототип).

PzJZ.Z