Преобразователь угловых перемещений в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/04 

вый выход переключателя октантов под ключен к первому входу суммирующего усилителя и второму входу сравнивающего устройства, второй выход переключателя октантов подключен к третьему входу сравнивающего устройства непосредственно и через развязывающий усилитель ко второму входу суммирующего усилителя и.первому входу дополнительного преобразователя коднапряжение, второй вход которого сое динен со вторым выходом регистра управления, а выход - с третьим входом суммирующего усилителя. Функциональная схема преобразователя угловых перемещений в код изображена на фиг. 1; на фиг, 2 приведена временная диаграмма, поясняющая работу этого преобразователя. Преобразователь {фиг.1) угловых перемещений в код содержит синуснокосинусные вращающиеся трансформаторы 1 (СКВТ), являющиеся датчиками уг ла поворота, и последовательно соединенные с ними переключатель 2 кана лов и переключатель 3 октантов. Переключатель 3 октантов состоит из двух пар последовательно соединенных развязывающих усилителей 4, 5 и 6,7, причем входы усилителей 4 и 6 служат входами переключателя 3 октантов, и электронных ключей 8-15, входы которых присоединены к выходам развязывающих усилителей 4-7, Выходы ключей 8, 10, 12 и 14, а также 9, 11, 13 и 15 объединены в две цепи, являющиеся выходами переключателя 3 октантов . Выход переключателя 3 октантов от ключей 8, 10, 12 и 14 соединен с последовательно включенными развязывающим усилителем 16 и дополнительным преобразователем 17 коднапряжение (ПКН). Выход переключателя 3 октантов-от ключей 9, 11, 13 и 15, а также выходы развязывающего усилителя 16 и преобразователя 17 код-напряжение присоединены ко входа суммирующего 18 усилителя, последовательно с которым включены преобразователь 19 код-напряжение, сравнивающее 20 устройство и регистр управ ления 21, Второй и третий входы срав нивающего устройства 20 присоединены к выходам переключателя 3 октантов. Выходы регистра 21 управления присоединены ко входам управления преобразователями 17 и 19 код-напряжени Выход сравнивающего 20 устройства (С присоединен также к блоку 22 определения октантов, выход которого соединен с переключателем 3 октантов, Влок 23 управления, выходы которого присоединены ковходу переключателя 3 октантов, входам блока 22 опре деления октантов и регистра 21 упра ления, вырабатывает сигналы управле ния работой многоканального преобра зователя угловых перемещений в соот ветствии с диаграммой (фиг,2), Блок 24 питания вырабатывает напряжение UnSin ы1 , которое поступает на вход блока 23 управления и на первичные входные обмотки СКВТ, Переключатель 2 каналов управляется от внешнего источника адресных сигналов, включающих выбранный для преобразования канал. Блок 22 определения октантов и регистр 21 управления имеют выходы, с которых снимаются коды, соответствующие преобразованному углу поворота СКВТ. Преобразователь работает следующим образом. Напряжение, питающее первичные обмотки СКВТ, подведено к блоку управления (БУ) 23, где определяется момент прохождения этого напряжения через ноль, В этот момент времени в БУ включается времязадающее устройство, которое вырабатывает временной интервал U (фиг.2), по окончании которого начинается выработка рабочих интервалов-тактов tj -in Рабочие интервалы t - t, подаются на блок определения октантов 22 и регистр управления 21, Работа собственно преобразователя начинается с такта ta . Длительность временного интервала t, выбирается такой, чтобы весь процесс кодирования от t до tn располагался бы симметрично относитель- . но вершины напряжения L/m -Sj, cot питающего датчики СКВТ (фиг„2). Первоначально определяется октантj в котором расположен кодируемый угол. Напряжение с синусной и косинусной обмоток СКВТ через переключатель каналов- (ПК),.управляемый из внешнего устройства задачи адреса, поступает на входы развязывающих усилителей 4 и 6 переключателя октантов и далее на ключи 10, 11, 12, 13 и через усилители 5 и 7 на ключи 8, 9, 14, 15. Определение октанта происходит следующим образом. Известно, что знаки функций - синуса и косинуса угла зависят от четверти, в которой расположен .рассматриваемый угол. Определив мгновенные полярности напряжений, снимаемых с обмоток СКВТ, можно определить область расположе ния угла с точностью до п/2 Если, например, знак синуса угла (+), а знак косинуса того же угла (-), то искомый угол расположен во второй четверти, т.е, в пределах отп./2 Доh , Для определения угла с точностью до 71/4 необходимо сравнить между собой модули функций. в первом октанте т,е, от О до п./4 модуль косинуса больше модуля синуса того же угла, во втором октанте - модуль синуса больше модуля косинуса угла и т,д В соответствии с изложэнным проис-ходит определение октанта в предлагаемом преобразователе. По такту Ij включается ключ 8, соединяющий синусную обмотку СКВТ в прямой фазе со входом СУ. На лругле входы СУ в это момент подается нулевой потенциал, В СУ происходит определение мгновенной полярности напряжения синусной обмотки СКВТ, и результат сравнении записывается в старший разряд регист ра октантов, расположенного в схеме определения октантов 22, по правилу -если напряжение положительно, то р, О -если напряжение отрицательно, то р, 1, где , - значение старшего разряда регистра октантов. По следующему такту tj ключ 8 выключается и включается ключ 14, чем обеспечивается присоединение ко входу СУ напряжения с косинусной обмотки СКВТ в прямой фазе. Результат сравнения записывается во второй раз ряд Эа регистра октантов по правилу аналогичному изложенному выше. По такту U включается такая пара ключей переключателя октантов, которая обеспечивает подключение ко входам СУ модулей напряжений с обмоток СКВТ. Необходимая пара ключей определяется анализом значений Э, и в блоке определения октантов 22. Результат сравнения записывается в тре тий разряд регистра октантов р , Все три значения составляют код октанта кодируемого угла 8 в соответствии :С.табл. 1. Код октанта бокт представляется согласно табл. 1 кодом Грея. При не|Обходимости код Грея может быть пере веден в нормальный двоичный код любы известным образом. Таблица I По такту Is на основании определе ного кода бокт включается такая пар ключей, которая обеспечивает присоединение к дополнительному развязывающему усилителю, а через него ко входу дополнительного ПКН и вход СУ, таких выходов развязывающих уси лителей 4-7, которые обеспечивают знаки и виды функций. Для предлагаемого преобразователя выбранные пары ключей в зависимости от октанта, в котором расположен кодируемый угол, приведены в табл. 2,

О

При этом

остаются в положении Таблица Последующее преобразование; происходит, начиная с такта is и до такта tn с применением цепи обратной связи, состоящей из дополнительного развязы.вающего усилителя идополнительного ПКН, суммирующего усилителя, .вного ПКН, СУ и регистра управлением. Оба ПКН как основной, так и дополнительный являются совершенно одинаковыми устройствами, широко применяемыми в технике аналого-цифрового преобразования. ПКН осуществляет операцию умножения напряжения, приложенного к его аналоговому входу, на код, подаваемый на его цифровой вход. Выходное напряжение ПКН при изменении кода от нуля до максимального значения принимает соответственно значения от нуля до величины входного напряжения с дискретностью, определяемой числом разрядов кода управления, В регистре управления 21 по алгоритму поразрядного кодирования вырабатываются сигналы упрайления для дополнительного ПКН. Эти же сигналы в инвертированном виде подаются на управление основным ПКН 19, Процесс кодирования заключается в подборе такого кода &, . Кодирование происходит следующим образом, В первый такт кодирования, т.е, в такт tj старший разряд регистра управления ставится в состояние Ч. Все остальные разряды при этом в дополнительном ПКН включается старший разряд, чем устанавливается его коэффициент передачи, равный 1/2, а в основном ПКН выключается старший разряд и включаются все остальные разряды. В зависимости от ответа сравнивающего устройства в следующем такте предыдущее состояние старших разрядов ПКН основного и дополнительного может быть оставлено или снято, и кроме того принудительно ставится в Ч следующий разряд дополнительного ПКН и в О следующий разряд основного ПКН и т.д. Таким образом, предлагаемый преобразователь угловых перемещений в код обладает высокой точностью, составляющей по максимальному значению 0,003% как это Видно из таблицы 1

настоящего описания, или порядка 0,002% среднеквадратичного отклонения в пределах полного изменения аргумента от О до 2 ri , что по сравнению с точностью технических решений аналогичного назначения - в т.ч. и прототипа, у которого точность в пределах оборота достигает всего 0,01% значительно лучше.

Формула изобретения

Преобразователь угловых перемещений в код, содержащий синусно-косинусвые вращающиеся трансформаторы, рыходы которых подключены через пере ключатель каналов к переключателю октантов, сравнивающее устройство, ,выход которого соединен с одним из входов регистра управления и блока определения октантов, блок питания, подключенный к синусно-косинусным вращакядимся трансформаторам и блоку управления, выход которого соединен с другим входом блока определения октантов и регистра управления, выходы блока управления и блока определения октантов соединены с другими входами переключателя октантов, суммирующий усилитель, выход которого

соединен с первым входом преобразователя код-напряжение, второй вход которого соединен с первым выходом регистра управления, а выход преобразователя код-напряжение соединен с первым входом сравнивающего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены раэвязывакяций усилитель и дополнительный преобразователь код-напряжение, первый выход переключателя октантов подключен к перйбму входу сумм рующего усилителя и второму входу сравнивающего устройства, второй выход переключателя октантов подключен к третьему входу сравнивающего устройства непосредственно и через развязьшающий усилитель ко второму входу cy 1миpyющeгo усилителя и первому входу дополнительного преобразователя код-напряжение, второй вход которого соединен со вторым выходом регистра управления, а выход - с третьим входом суммирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторскоесвидетельство СССР 260979, кл. 608 С 9/00, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР № 355640, кл.G08 С 9/04, 1970.