Преобразователь угла поворота вала в тригонометрические функции Советский патент 1979 года по МПК G06G7/22 

из операционного усилителя с множктельяым устройством в цепи обратной связи. На . 1 показана функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 триведены временные дааграммы, поясняющие принцип формирования управляющих сигналов. Преобразователь содержит вращающийся трансформатор (ВТ) 1, ротор которого механически связан с входным валом (на фиг, 1 не показан), а статорная 2 и роторные - синусная 3 и косинусная 4: - обмотки через коммутатор 5, содержащий щесть пар ключей .подключены к выпрямителям 7 и 8; выход вы-, прямйтеля 8 соединен со входом операционного усилителя 9, а выход выпрямителя 7 - со входом блока 10 умножения, включенного в цепь обратной связи этого усилителя. Коммутатор 5 связан по управляющим входам с задающим блоком 11 функциональных модулей, 1 состав которого входят щесть идентичных мо)гупек 12 (. синусный 121, косинусный П,, тангенсный 12з, котангенрный 124, секансный 12$ и косекансный 12 логйческйёэлёмёнты ИЛИ 13|:-13б, и триггеры HI-14б; каждый из модулей содержит (обозначения даны по раскры той схеме модуля 12)) кнопку 15, инверторы 1ё, 17, 18, конденсатор 19; на чертеже позицией 20 обозначена цепь установки схемы преобразователя в исходное состояние. Как известно, напряжения статорной 2 и роторных (синусной 3 и косинусной 4) обмоток ВТ 1 определяются следующим образом: UCT U Up kU sintJt sin0 ; kU sinwt COS0 , где и , со - амплитудное значение и круговая частота напряжения питания ВТ; в - угол поворота ротора ВТ; k - коэффициент трансформации, постоянный для данного типа датчика ( const). : в собтветствий с управляющими сигналами задающего блока 11 функциональных модулей, выходьГ которого связаны с управляющими вхо дами ключей 6i-6б, входящих в состав коммутатора 5, лара напряжений (1) в той или иной комбинации, определяемой признаком требуемо функции, подключается к выпрямителям 7 и 8. После выпрямления одно, из напряжений подает ся на вход операционного усилителя 9, а другое на вход блока 10 умножения, включенного в цепь обратной связи этого усилителя. Как из ШстЙЬГвключение множительного устройства в цепь обратной связи операционного усилителя образ У1т компенсационную схему, выходной сиг нал которой в общем зиде может быть записан . М (2) где А - коэффициент пропорциональности; Uj, и - сигналы на входе операционного усилителя (делимое) и блока умножения (делитель) соответствен но. Зависимость (2) положена в основу формирования всех тригонометрических функций: sin, cos, tg, ctg, sec, cpsec. В момент времени, соответствующий началу цикла измерения (но не в процессе работы преобразователя, когда возникает необходимость перейти от одной функции к другой ), короткий импульЬ, поданный на входную клемму цепи 20 извне., про ходит через элементы ИЛИ 13i-136 и устанавливает все триггеры 14i-146 в положение О, при котором ключи 6, -6б коммутатора5, связанные по ущ)авляющим входам с единичными выходами указанных триггеров,, разомкнуты, а это значит, что обмотки ВТ1 отключены от выпрямителей 7 и 8„ Схема преобразователя находится в исходном положении. В зависимости от вида требуемой функции в блоке И для формирования управляющих импульсных сигналов используется тот или иной модуль 12 (рабочий модуль): 12, если необходимо получить синусную функцию, 122-косинусную, 12з-тангенсную, 124-котангенсную, 12s-ceкансную, 12б-косекансную. Принцип формирования управляющих сигналов для всех модулей один и тот же (см.фиг.2). При замыкании кнопки 15 на выходе инвертора 16 формируется импульс определенной длительности (фиг. 2,а). В момент времени, соответствующий переднему фронту этого импульса, на выходе инвертора 17 высокий потенциал - порядка 4,5 В (что соответствует - здесь и далее - условной логаческой единице), до которого заряжен конденсатор 19 (фиг.2,6), -а на выходе инвертора 18 дазкий потенциал (фиг, 2,в), Перепад напряжения (с низщего на высокий уровень) на выходе инвертора 16 должен вызвать обратный перепад (с высокого на низкий уровень) на выходе инвертора 17, Однако этого не происходит наличия конденсатора 19: напряжение на его обкладках не мойсет скачком упасть до нуля, оно уменьщается по экспоненте (фиг.2,6). В момент времени t экспоненциальное напряжение Достигает уровня и , необходамогр и достаточного для срабатьгаания инвертора 18; потекциап на выходе последнего скачкообразно меняется и принимает значение порядка 4,5 В (фиг,2,в). Нетрудно заметить, что срабатьшание инвертора 18 относительно инвертора 16 происходит с некоторой задержкой TI, величина которой зависит от емкости С конденсатора 19: VVrT ,. (3) В момент времени 1з, соответствующий заднему фронту импульсного сигнала Ui (фиг,2,а), конденсатор 19, который к этому моменту времени полностью разряжен (фиг.2,6), начинает заряжаться, но опять-таки не скачком, а по экспоненте. Поэтому уровень U срабатьтвания инвертора 18 будет достигнут не сразу, а с некоторой задержкой, величина т которой также зависит от емкости С конденсатора 19 C(,4,5Unof,) gf,(A) 2 ЧЬ , Bbsx.cfj Таким образом, каждый рабочий модуль фор мирует (при замьпсании кнопки 15) два управляющих импульсных сигнала: один из них (Ui на фиг.2,а) используется для сброса Bdex триггеров 14 (кроме рабочего) в исходное положение О, а другой (УЗ на фиг.2,в) - для установки рабочего триггера в положение 1, при котором на его выхода, связанном с управляющим входом соответствующей пары ключей 6, есть потенциал, устанавливающий упомянутые ключи в замкнутое состояние Рассмотрим более подробно образование одной из тригонометрических функций, например синусной. При замыкании кнопки 15 синусный модуль 12) формирует два управляющих импульсных сигнала (так, как это было описано выше). Один из них (и,) проходит через элементы ИЛИ и задаим фронтом устанавливает триггеры 142-14б в положение О. Введение этой операции обусловлено тем, что при переходе от одной функции к другой, например от тангенсшй к.рас сматриваемой синусной возникает необходимость в сбросе на предыдущего рабочего триггера (в данном примере - триггера 14э, участвовавшего в образовании тангенсной функции), а так Kajc порядок перехода от функции к функции произвольный (к синусной функции можно перейти не только от тангенсной, но и от любой другой тригонометрической функции - по желанию оператора, и наоборот, - от синусной функции можно перейти к любой другой тригонометрической функции), сигнал Uj одновременно подается на соответствующие входы других триггеров 14, 144-14б через элементы ИЛИ 132,134-П. Задним фронтом другого сигнала (Us) устанавливается Е положение 1 рабочий триггер 14); высокий потенциал на единичном выходе последнего подается на управляющий вход пары ключей 6j коммутатора 5, Ъ результате чего эти ключи замыкаются и ко входам вьшрямителей 7 и 8 подключаются напряжения . и U статорной 2 и синусной 3.обмоток ВТ 1 соответственно. После выпрямления указанные напряжения поступают на входы компенсационной делительной схемы, состоящей из операционного усилителя 9 с блоком 10 умножения в цепи обратной связи и формирующей в соответствии с выражением (2) выходное напряжение следующего вида КК„ и sine : flf АЗ(пе, (5) где и kS2 - передаточные коэффициенты выпрямителей 8 и 7 соответственно. Как видно из выражения (5), колебания частоты и амплитуды напряжения питания ВТ1 в равной степени влияют на изменение U, и U, в результате этого точность преобразования не зависит от них как в данном случае, так и при образова1щи остальных функций. Последовательность действий, ь соответствии с которой получают другие функции (косинусную, тангенсную, котангенсную, секансную, косекансную), аналогична описанной выше для синусной функции- изменяются только позиционные номера элементов блока Пи коммутатора 5 (см. таблицу).

12,

Синусная

12s

14s

Секансная

Косекансная

UcT

Uc Ucr

UK UK УС Uc,

UK

UK UCT

и С

Ucr

Таким образом, предлагаемое H3o6peteiiVie ЙШ 1бзй6 ность получения значительно большего числа тригонометрических фукнций.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в тригонометрические функции, содержащий враща- кнцийся тpaнcфopмatopv ротор которого меха ШёШ ШдИём вШяым вотВмГ вь прямителя, вькод первого нз которых соединен cTiepBfeiM входам бдойаумйЬ ёШЙ, и второгб с выходом блока умножения и со входом oneрЩиойМого усилителя, выход которого гЬдключен ко второму входу блока УмйбЛенмя и явл. ется выходом преобразователя , отличающий Й; : ;-,.

ся тем, что, с целый расширения класса воспроизводимых преобразователем функций, он содержит задающий блок функциональных модулей и коммутатор, три группы информационных вхШов которого соединены соответственно со статорной, синусной и косинусной обмотками вращающегося трансформатора, группа управляjbuiHix входов гюдкличена к соответствующим 8й1Ходам задающего блока функциональных модулей, а два в ь &содаподсоединеиы ко входам пёрВЬго и второго выпрямителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

К Авторское свидетельство СССР № 415665, кл, G 06 G 7/22, 1972.

t