Устройство для преобразования кода в угловое положение вала Советский патент 1977 года по МПК G08C11/00 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть применено в устройствах вывода информации от управляющих цифровых вычислительных машин (ЦВМ) в тех случаях, ко,гда ЦВМ управляет поворотом вала какого-либо устройства.

Известно устройство вывода информации от управляющих ЦВМ, в которых для преобразования кода ЦВМ в угол поворота вала управляемо.го механизма применено промежуточное преобразование кода в комбинацию двух напряжений, прикладываемых к обмоткам приемника индукциониой следящей системы, например синусно-косинусного вращающегося трансфор.матора (СКВТ) или сельсина 1. В этом устройстве применяют два линейных преобразователя код-напряжение (ПКН), представляющих собой управляемые сетки сопротивлений.

В друго1М извест|Ном устройстве применяют два ПКН, представляющих собой трансформаторы с переключаемыми секциями 2.

В известных устройствах с ПКП выдаются напряжения, пропорциональные тригонометрическим функциям задаваемого угла, выработанные путем линейного преобразования тригонометрических кодов, поступающих от ЦВМ. Например, для СКВТ - приемника эти напряжения пропорциональны соответственно

функциям синуса и косинуса задаваемого угла.

Использование двух ПКН для управления одним приемником требует больщого объема аппаратуры, увеличивает ее вес и стоимость, уменьшает точность и надежность работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для преобразования кода в угловое положение вала, содержащее регистры управления и тригонометрического кода, выходы которых соответственно подключены к управляющему входу октантного переключателя и цифровому входу линейного ПКН, сервоусилитель, инверторы, источник опорного напряжения и исполнительный механизм 3. В таком устройстве угол поворота выходного вала исполнительного механизма олределяется отношением напряжений, поступающих на об..мотки аналогового датчика положения через мощные ключевые схе.мы переключателя и развязывающие усилители, которые снижают надежность устройства и увеличивают его вес и габариты.

Целью изобретения является новыщение надежности и упрощение устройства. Для этого в предлагаемое устройство введен блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом линейного ПКН, а выход через сервоусилитель- с одним из входов исполнительHoro механизма, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения. Выходы исполнительного механизма соединены непосредственно и через инверторы с входами октантного переключателя, один из выходов которого соединен с аналоговым входом линейного ПКН, а другой выход - с другим ВХОДО.М блока сравнения. При этом угол поворота вала исполнительного механизма определяется отношением напряжений, снимаемых с обмоток аналогового датчика положения, а инвертирующие усилители (инверторы) и ключевые схемы октантного переключателя участвуют в формир01вании маломощного сигнала рассогласования индукционной еледящей системы, что позволяет отказаться от применения мощных усилителей и ключевых схем и этим повысить надежность устройства, снизить его вес и габариты. На чертеже приведена структурная схема устройства для преобразования кода в угловое положение вала. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, исполнительный механизм 2, инверторы 3 и 4, регистр управления 5, октантный переключатель 6, регистр тригонометрических кодов 7, преобразователь 8 код-напряжение (НКН), блок сравнения 9, сервоусилитель 10. Исполнительный механизм содержит аналоговый датчик 11 положения, а октантный переключатель - ключевые схемы 12-19. Источник 1 опорного напряжения соединен с входом исполнительного механизма 2, второй вход которого соединен с выходом сервоусилителя 10. Выходы исполнительного механизма непосредственно и через инверторы соединены с аналоговыми входами октантного пере1ключателя 6, цифровой вход которого подключен к выходу регистра управления 5. Выходы октантного переключателя соединены соответственно с входом блока сравнения 9 и аналоговым входом ПКН 8, цифровой вход которого соединен с регистром 7 тригонометрических кодов, а его выход с вторым входом блока сравнения. Выход последнего подключей к входу сервоусилителя 10. Вход датчика 11 положения индзкционной следящей системы соединен с входом исполнительного механизма 2, а его выходы подключены к выходам исполнительного механизма. Входы ключевых схем 12, 13 и 14, 15 соединены с в.ходалш октантного переключателя 6, а их выходы попарно соединены с входами ключевых схем 16, 18 и 17, 19, выходы которых подключены к выходам окантного переключателя Работа предлагаемого устройства для преобразования кода в угловое положение вала основана на формировании напряжения переменного тока, являющегося мерой рассогласования индукционной следящей системы, которое сводится с помощью исполнительного механизма к нулю. Устройство работает следующим образом. С обмоток аналогового датчика 11 положения, в качестве которого может быть применей, например, СКВТ, снимаются напряжения Ui kUnSma; U2 kUnCo&a, где k - коэффициент пропорциональности, f/n - напряжение питания СКВТ, а - угловое положение вала. Эти напряжения поступают на входы октантного переключателя 6 непосредственно и через инверторы 3 и 4 с коэффициентом усиления, равным -1, что необходимо для обеспечения работы устройства в диапазоне изменения угла от О до 360°. ЦВМ определяет октант, в котором находится заданный угол ф, и вводит номер этого октанта в регистр 5, который управляет работой октантного переключателя. Номера октантов, соответствующие им значения угла ф и кодов регистра 5 управления приведены в табл. 1. Таблица 1 В зависимости от октанта, в котором находится угол ф, регистр 5, в соответствии с табл. 2, управляет ключевыми схемами октантного переключателя 6, подключая к аналоговому входу ПКН и к первому входу блока сравнения 9 напряжения в нужной фазе. Одновременно с определением номера октанта ЦВМ вычисляет код, пропорциональный модулю тригонометрической функции тангенса или котангенса заданного угла ф поворота вала и вводит его через регистр 7 тригонометрических кодов в ПКН 8 в соответствии с табл. 2. Состояние ключевых схем в ПКН определяется кодом регистра 7. Таким образом, напряжение на выходе ПКН пропорционально коду регистра 7. Блок сравнения 9 осуществляет алгебраическое суммирование двух напряжений, поступающих на его входы, при этом на его выходе появляется напряжение рассогласования f/ следящей системы. Например, для нулевого октанта напряжение Up, как это следует из простых тригонометрических преооразований, равно t/p ft (7п (sin а-cos а tg ф).

Таблица 2

Таким образом, в О, 3, 4, 7-ом октантах напряжение Up изменяется пропорционально функции sin а-cosatgф, а в октантах 1, 2,5, 6 - пропорционально cos а-sin actg qx Приведенные выражения равны нулю при +я«, где , п - любое целое число. Напряжение f/p через сервоусилитель 10 подается на исполнительный механизм 2 следящей системы, которая сводит его к нулевому значению. Таким образом, если , в системе осуществляется изменение углового положения СКВТ (по цепи обратной связи) до выполнения условия , при этом t/p Предлагаемое устройство работает с маломощными сигналами (низкое опорное напряжение, малые токи), что позволяет отказаться от применения мощных развязывающих усилителей и ключевых схем и выполнить всю электронную часть его на интегральных схемах. Это существенно повышает наден ность устройства и снижает потребляемую им мощность, его габариты и вес. Формула изобретения Устройство для преобразования кода в угловое положение вала, содержащее регистры управления и тригонометрического кода,выходы которых соответственно подключены к управляющему входу октантного переключателя и цифровому входу линейного преобразователя код-напряжение, сервоусилитель, инверторы, источник опорного напряжения и исполнительный мехаиизм, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, в него введен блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом линейного преобразователя код-напряжение, а выход через сервоусилитель - с одним из входов исполнительного механизма, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выходы исполнительного механизма соединены непосредственно и через инверторы с входами октантного переключателя, один из выходов которого соединен с аналоговым входом линейного преобразователя код-напряжение, а другой выход- с другим входом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3134098, кл. 340-347, 1966. 2.Патент США № 3662379, кл. 340-347, 1971. 3.Авторское свидетельство № 358775, кл. Н ОЗК 13/02, 18.07.69.