Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/04 

1

Изобретение относится к области а,втоматики и вычислительной техники и может бьггь использовано в информационно-И-змерительных системах и системах обработки информации для преобразования угла поворота ротора электрических микромашин типа синуснокосинусных вращаютдахся трансформаторов (СКВТ) в цифровой код.

Известны преобразователи угла в код развертьшающего уравновешивания, в которых выпрямленное выходное напряжение датчика углового положения сравнивается с его напряжением питания. Такой преобразователь одержит сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряженияпитания, а вторичные обмотки через выпрямители и переключатель - с одним из входов первого компаратора, другой вход которого подключен к источнику напряжения питания, а выход через вентиль - к триггеру, выход которого соединен с управляющим входоключа, связывающего генератор счетных импульсов со входами младших разрядов счетчика, и блок управления, вход которого соединен с источником напряжения питания, а выход - с блоком грубо

го измерения, другим входом вентиля и установочным входом счетчика 1.

Однако этот преобразователь имеет невысок то точность, обусловленн то наличием погрешности от неидентичности компараторов, формирующих импульсы в моменты перехода через нуль напряжения питания, и равенства последнего с выпрямленным выходным напряжением сельсина, а также погрешности от неидентичности выпрямителей.

Известен преобразователь угла в код, который содержит сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные обмотки через выпрямители и переключатель с одним из входов первого компаратора, другой вход которого подключен к источнику напряжения питания, а выход - к триггеру, блок грубого измерения, входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина и источником напряжения питания, а выходы - с первыми входами логических элементов И и входами старших разрядов цифрового отсчетного устройства, :второй компаратор, вход которого подключен к источнику напряжения питания,а выход через вентиль - к триггеру, выход которого соединен с уг1Г)ав. входом ключа, связьтаю1цего генйг;-5тор счетных импульсов, со счетчкко/- .: дополнительные компараторы, которых через логические элементы И и ИЛИ соединены с переключателем и бло.ком преобразования кода, связываюшяй выходы счетчика со входами младших разрядов цифрового отсчетного устройства (2 . Однако этот преобразователь несмотря на меньшее время измерения за счет получения в каждом 60 -ти градусном секторе информации о той его половине, в которой находится искомый угол поворотаJимеет невысокую точность, обусловленного наличием погрешности от неидентичности компараторов и выпрямителей. Наиболее близким по технической сущности к.предложенному является преобразователь, содержаиий СКВТ, выходы которого подключены к блоку формирования кода, генератор импульсов, который подключен ко входам СКВТ и фазоинвертора через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр, а ко входу счетчика - через элемент И, другие входы которо го соединены с выходами одного тригг ра и блока пуска, выпрямитель, выход которого подключен к одному входу ко паратора. Один выход компаратора под ключей к первому входу одного тригге ра, а другой - к второму входу одног триггера, к одному входу блока пуска другой вход которого соединен с кома дой пуск и к входу другого триг гера 3 J. Однако этот преобразователь также имеет невысокую точность, обусловлен ную погрешностью от неидентичности компараторов и выпрямителей. Цель изобретения - повышение точности преобразователя. Это достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала-в код введены два двухпозиционных переключателя, информационные входы одного которых подключены к выходам СКВТ, управляющий вход - к вьишду бЛока фо мирования кода , а выход - к входу вы прямителя. Информационные входы друг го переключателя соединены с выз одами фильтра и фазоинвертора, управляющий вход - с выходом другого тригге ра, выход подключен к другому входу компаратора, а один выход компаратор подключен к второму входу блока пус ка. - На фиг. 1 приведена функциональна схема преобразователя, принцип дейст вия которого иллюстрируется временным диаграммами, представленными на фиг . Преобразователь содержит СКВТ 1, выходы которого подключены к блоку 2 формирования кода и через. последо.вательно соединенные двухпозиционный -: компаратору 5, генератор 6 импульoti; ::;:;од которого через последоваГсльпс:: соедиг енные делитель 7 частоты фклыр 8 подк.гточеи ко входам СКВТ .1. и фазоинвертора 9, а ко входу счетчик-а 10 - через элемент И 11,- другие коды которого соэдикены с выходам риггера 12 и блока 13 пуска, двухпо зицконный переключатель 14, который оедщняет выходы фильтра 8 и фазоинвертора 9 со вторым входом компаратоа 5, выходы которого соединены со входами триггера 12, со входами блока 13 пуска и счетного триггера 15, выход которого подключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя 14. Преобразователь работает следующим образом. Импульсы генератора 6 через делитель 7 частоты поступают на фильтр 8,- где формируется синусоидальный сигнал, подаваемый в обмотку возбуждения СКВТ 3. Напряжения выходных обмоток СКВТ связаны нелинейной зависимостью с углом поворота его ротора: и, - tot 61П 0 L2 (AJtcos(9 гдеИгл -- амплитудное значение и круговая частота сигнала с выхода фильтра 8 напр,шения U, питания СКВТ) ; 0 - угол поворота.ротора СКВТ, К - коэффициент трансформации, постоякный для данного типа СКВТ. Путем сравнения амплитуд и анализа фазы этих напряжений в блоке 2 формирования кода определяются три CTapi.oix разряда выходного кода Мд однозначно определяющие октант угла поворота 9 . В зависимости от номера октанта а вход выпрямителя 4 через двухпозиционный переключатель 3, устанавливаемый в соответствующее положение управляющим сигналом с вьохода блока 2, подается меньшее выходное напряжение СКВТ (напряжение U, синусной обмотки в октантах 1-, 4-, 5и 8-ых или напряжение Up косинусной и 7-ых1 2-, 3-, 6обмотки в октантах U2 2 которое изменяется в пределах в зависимости от угла поворота в этом диапазоне преобразуется в сигнал Ug, постоянного тока выпрямителем 4. Сигнал Ug с выхода выпрямителя 4 подается на один из входов компаратора 5, который в зависимости от положения двухпозицонного переключателя 14 сравнивает его с напря -ением питания СКВТ 1 или с выходным напряжением lilj ,f, фазоинвертора 9. В моменты и, . и равенства Т/е, Up или и - IJ на одном из выходов компаратора 5 формируются импульсы, соответствующие положительному градиенту изменения на.-, пр.яжения U( ( и ) , а на другом - отрицательному. В исходный момент времени триггер 12 находится в положении {фиг.2в), а счетчный триггер 15 - в положении О. На вход компаратора 5 через двухпозицонный переключатель 14 подается напряжение U В. момент времени t , соответствующий равенству напряжений Ua и Up при положительном градиенте U, (фиг. 2, а), на одном выходе компаратора 5 формируется импульс, который перебрасывает триггер 12 в положение О (фиг. 2, в). В момент времениt fO г, 2а) , когда вторично выполнг ется равенство Ifg - -п отрицательном градиенте напряжения Up, , на другом выходе компаратора 5 формируется импульс, который воззрэг.;ает триггер 12 в исходное положение (фиг. 2 в},, одксвремеино этот Штупъс ;поступает на счетчныР; яход триггера d5 и перебрасывает его в положение . Теперь на е;стиичном выходе триггера 15, связанном с управляющим входом двухпозиционного переключателя 14, высокий потенциал, устанавливающий переключатель 14 в положение, при котором на вход компаратора 5 с выхода фазоинвертора 9 подключается напряжение UIT,,

В момент времени 1 . соответствующий равенству напряжений Ъц и Up

(фиг. 2, б)г импульс с одного выхода компаратора 5 перебрасывает триггер 12 в положение О (фиг. 2в) . Е момент времени t (фиг. 2, б),- когда i вторично выполняется paBeHCTsol/g lJ

(при отрицательном градиенте изменения напряжения У ) импульс с другого выхода компаратора 5 возвраглает триггер 12 в исходное положение

(фиг. 2, в)г а триггер 15 в исходно положение О- . На твход компаратора 5 подключается напряженке 11 г| . Дальнейшая последовательность операций аналогична описанной вьиле, Таким образолМ на выходе триггера 12 формируется последовательность импульсов

(фиг о 2 в), д-лительность которых пропорциональна удвоенному значению угла поворота 0 . На время действия этих импульсов элемент И 11 (при условии наличия разрешающего потенциала с выхода блока 13 пуска) открыт, и импульсы от генератора 6 проходят на счет-- чик 10, который формирует код младших разрядов угла поворота 8 (фиг.2,е) Измерение начинается по команде пуск ,- поступедашкй на один из входов блока 13 пуска (фиг, 2 г) . Моменты начала и конца работы этого блока синхронизируются импульсами с выхо дов компаратора 5, которые задают про рамму определения кода угла по двум временным интервалам Фиг. ) , или по нескольким временным интервалам: Блок пуска в этом случае может состоять из нескольких триггеров, соединенных между собой по с5хеме делителя частоты. При увеличении угла поворота 9 код младших разрядов в печатных октантах увеличивается, а в четных - хт ченьшается. Чтобы исключить возникшу неоднозначность, в четных октантах, истинное значение кода младших разрядов угла поворота 0 определяют в виде дополнения кода до величины М а равной отношению частот «ь и w, где (jj частота импульсов генератора 6. Признак четности октантов определяют по состоянию младшего разряда блока 2 формирования кода. Общий код угла определяется по выходному коду блока 2 (три старших разряда) и прямому или дополнительному коду счетчика 10 (младшие разряды), Таким образом, в состав предлагаемого устройства входит один выпрямитель, используек№1й для преобразования в напряжение постоянного тока сигналов Uj и U,, и один компаратор, используемый для формирования коротких импульсов моменты равенства напржкения Ug и (и|,) . Такое техническое решение позволяет исключить погрешность от неидентичности компараторов и выпрямителей, повысив тем самым точность устройства .

Формула.изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращаюкийся трансформатор, выходы которого подключены к блоку формиров.ани кода,, генератор импульсов, который подключен ко входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора и фазоинвертора через Последовательно соединенные делитель частоты-и фильтр, а ко входу счетчика-через элементИ, другие входы которого соединены с выхода ш одного триггера и блока пуска, выпрякжтель, выход которого подключен к одному входу компаратора, один выход компаратора подключен к первому входу одного триггера, а другой - к второму входу одного триггера, к одному входу блока пуска, другой вход которого соединен с командой пуск и к входу другого триггера, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два двухпозиционных переключателя, информационные входы одного из которых подключены к выходам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, управляющий вход - к выходу блока формирования кода, а выход - к входу выпрямителя, информационные входы другого йереключателя .соединены с выходами фильтра и фазоинвертора, управляющий вход - с выходом другого триггера, выход подкльэчен к другому входу компаратора, а один выход компаратора