Способ преобразования угла поворота вала в код Советский патент 1978 года по МПК G08C9/00 

дополнительно сформирозанные нап|ряжен:ия лреобразуют в напряжения, сдвинутые по фазе, определяют сдвиг фаз этих капряжепий н преобразуют его в код дололнительпого точного отсчета лриращения угла от начала нзнере шя с понижекпой дискретностью.

Такой способ Позволяет значительно снизить дискретноегь iii яо.иысать точность нреобраосаання угла в .код.

Сущность нредло кенного способа поясним на примере однофазного фазомращатсчя.

Если угол новорота иреобразовать в два нерел1еин:)1х напряжения, .модулнропанных ио а.мцЛитуде ;в функции синуса и косинуса угла iTOiBOipOTa, а модулированные по амнлитуде надряже:мм преобразовать в надряжения, модулирозанлые ino фазе (например, с помощью двух С-11,епочек), то можно заметить, что -при изменении меньшего из модулнроваиных но амплитуде |1 апряжекий от нуля в обе стороны до совпадення но модулю с большим из модулированных но амплитуде нанряженнй, измене;-кие сдвига фаз :модулированных по -фазе сигаосолютного значения сравниваемых сигналов, а зависит только от их соотношения.

Если нскусств-енно сфо-рминовать два сигчала иерел1ен1юго тока, один из которых имеет постоянную а-мплитуду, а другой изменяется :то а мнлнтуде от нуля в обе стороны до совпаде« - я но олодулю с сигналом с ностоя-нной а.мплнтудсй, и н.реобразовать оба упом якутых окглала в сдвиг -по фазе двух на пряженнй, то

величина сдвига фазы также составит ± . .

При это-м ло сравнению с преоб1р-азованиеМ синусоидальных сигналов появляется погрещiiocTb нелинейности, вызванная заменой большего из м о дул и ров а ни ых по амплитуде иаиряжений ностоянным уров/нем и линеаризацией меньшего из Модулированных но амплитуде напряжений.

Если аМНлитуда сформированных сигналов соответствует приращению меньшего Из мо;дуЛИрованных по амилитуде нереМенных напряжений, вызывающему изменение выходного кода на единицу, то преобразование иокусственмо сформированных сигналов в сдвиг фазы я далее В код знaчитev ьнo повысит ip-азрешающую способность преобразования угл.а в код. При этом максималыное значение погрешности нелинейности будет меньше нового значительно уменьшенного .кванта входной величины, что 3 целом повышает точность преобразо.вания.

На чертеже приведена структурная электрическая схема одного из в-оаможных вариан. ТОВ прео.бразователя, который может реализовать нредложенный способ. Преобразогязтель угла в код содержит блок синусоидального ннтания 1, подключенный к нреобраЗОзателю 2 угла в одно или несколько переменных напряжений, модулированных по -амплитуде в функ. ции угла поворота. Преобразователь 2 подключен к преобразователю 5 модулированных по

амплитуде неременных .напряжений в КОД и к фор:мирователю 4 меньшего из модул.ирован ;ых по амплитуде напряжений и знака произБС|Дной этого напрягкения при увеличении угла 1ю;50рота. Выход блока / через у;1р:авляемый ;ОтепЦИ.ометр 5 .подключен к сум.матору 6 неременных сигналов, другой -вход которого сое;; нон с.выходом фо.рМ1Ирователя 4. Выход сумматора 6 подключен к одНОму входу блока 7

для преобразования амнлнтудно-модулирован. ных сигналов в фазомодулирозаниые сигналы и через ключ 8 к управляющелгу -входу ::стенiUiOMeTpa 5. Блок питания / через делитель 9, у.пргвляющнй вход которого соединен с выходом формирователя 4, нодключен .к другому Г;ход,у блока 7, выход которого подключен к преобразователю /О сдвига фазы в код. УправляющИе вх:7ды ключа 5 и фОрмирователя 4 СОед-инены с выходом источника 7/ кома.нды

об измерении угла с нонижен:юй .дискреткостью.

ПреобразоВЯтель работает следую.щнм образом.

Блок нитания 1 -вырабатывает синусоидальный с-пг-иал,поступающий .на обмотку возбуждения -нреобраз-ователя 2, иа выходе которого вырабатываются сигналы, мо-дулированные по ампл-итуде в функции угла поВОрота. Преобразователем 2 моясет быть линейный потенциометр, синусно-косинусный датчик, сельс1;н т т. д. В преобразователе 3 из амплитудно-модулированных сигнало-в формируется код. ПреСбразователь 3 может быть выполнен .на осюве НепОСредственного преоб-разования амнлктуды на.нряжения в код с промежуточным преобразованием в сдвиг фаз.

ФормирОватель 4 непрерывно вы.деляет меньший ио абсолютному значению амплитуды ,вхо.дной сигнал, который поступает на сумMiaTOp 6. В то же время по Соотношению амплитудных и фазовых значений входных сигналов формирователь 4 вырабатЫВает знак ДроизаоДНой выделенного сигнала для полоЖительного напряжения вращения вхо.дного

вала (уВеличение угла поворота). При этом каждо-му участку выдеЛеиного ф-ормирователем 4 сигнала будет однознач.но соответствовать определенный знак производной независимо от направления вращения входного ва.ла.

С блока питания 1 через управляемый Потенциометр 5 на второй ВХ.О.Д сумматора 6 поступает сигнал, равный по абсолютному значению выходному -сигналу формирователя 4, но противоположный ему по фазе. В результате выХОД1НОЙ сигнал суммато-ра 6 равен нулю.

При изменении угла поворота преобразователя на выходе сумматора 6 появляется сигнал разбаланса, который, зоз.действуя через открытый ключ 8 на потенциометр 5, регулирует

выходной сигнал потенциометра 5, возвращая систему в сбалансиров-анное состояние.

Делитель 9 фОр.мирует из выходного сигнала блока питания 1 переменное -па.пряжение с постоянной ампл-итудой. Фаза выходного напряжения делителя 9 ИЛИ совпадает с фазой 5 выходного напряжения блока / при положительнэЛ производной выделгн; ого срормлрозателем 4 .напряжения или нроткволололла :tpH отрицательной прокЗЗодной. ЕслИ в качестве преобразователя 2 .выбран линейный лотен.цкометр, то знак лроиззодной не;пмсняется за все время работы преобразователя. Если ,3 качестве преобразователя 2 выбран синусно-кооннусный датчик, то ироизводпая ноложительна s 1, 6, 7, 8 октаатах и отрицательна в 2, 3, 4, 5 октантах. Для сельсина знак производной выделен-ного .сигнала из.меияется через ка.ж.дые 60°. образом, в отсутствии команды от источника 11 выходные сигналы блока 7 не я-зменяются по фазе, а «од преобразователя W не изменяется по величине. С пр иходо.м команды от источника // о начале измерений с пониженной дискретностью ключ 8 закрывается, и сигнал с выхода потенциометра 5 остается .на все время измерей-шй равным по ампл.итуде ,и противоположньш по фазе выходному сигналу формирователя 4 в момент прихода команды от источника 11. В результате на .выходе суММатора 5 .вырабатывается переменное напряжение, являю, щееся прира.щетшем меньшего из людулир.оваиных по амплитуде напряжений, начина.я от нуля в начале измерений с пониженной дискретностью. В то же время команда от источника 11 блокирует на время из.мерения с пониженной дискретностью возможные переключения в формирователе 4, связанные с выделением меньшего по абсолютному з.начению а мплитуды сигнала и знака его производной. С выхода делителя 9 на другой вход блока 7 поступает напряжение переменного тока с ностоя.няой амплитудой и определенной фазой. В результате в режиме измерения с пониженной дискретностью выходные сигналы блока 7 сдвигаются один относительно другого по фазе в соответствии с изменением угла поворота входного вала иреобразователя угла в код. В преобразователе 10 сдвиг фаз преобразуется в код приращения угла от начала измерения с пониженной дискретностью. При этоМ увеличению угла поворота соответствует увеличение выходного кода дреобра1зователя 10. Техническое преи мущество предложенного способа преобразования угла (В код по сравне60пкю с известными способа ми .аналогичного назна енпя выражается в ионил енной дискретности преобразования угла, что было подтвер/кдемо рас-летами и экспериментальными исследозаниями преобразователя угла в код, макет которого был изготовлен в соответствии с представленной на чертеже структурной схемой. Эко.помическпй эффект от использования предложенного способа обусловлен указанным.и выше его техническими преимуществами. Ф о р М у л а изобретения Способ лреобразования угла поворота вала в код, основанный на преобразовааиИ угла в одно или несколько переменных напряжений, модулированных по амплитуде в функции угла поворота и преобразовании этих напряжений в ход, отличающийся тем, что, с целью уменьшения дискретности нреобразования, допо.Л1Нительно формируют два переменных напряжения, амплзггуда одного из которых постоянна и равна максимально возможному приращению амплитуды меньшего из модулированных по а-мплитуде наарял ений в диапазоне измереаий угла с пониженной дискретностью, а его фаза соответствует производной меньшего из модзлиро,ванных по амплитуде налряжений при увеличении угла поворота, 2Мплр1туда другого напряжения соответствует приращению амплитуды мепьшего из модулированных напряжений от нуля в начале из.мерений с пон.ижепной дискретностью, .дополнительно сформированные напряжения преобразуют в напряжения, .сдвинутые но фазе, определяют сдвиг фаз этих напряжений и преобразуют его в .код дополнительного точного отсчета приращения угла от начала Измерения с пониженной дискретностью. Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе: 1.Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств, «Энергия, 1970. с. 256-293 2.Патент США № 3188627, кл. 340-347, 08.06.63. 3.Патент США № 3505669, кл. 340-347, 07.04.70.