Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и может быт использовано в цифровых следящих приводах и преобразователях информации для преобразования угла поворота вала в код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла, линейные делители напряжения, буферные усилители, блок управления, выходы которого подключены к счетным входам реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены к управляющим входам линейных делителей напряжения.

Недостатком известного преобразователя является его невысокая точность, вызванная необходимостью балансирования выходов линейных делителей напряжения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является преобразователь, содержащий синуснокосинусный датчик угла, выходы которого через последовательно соединенные селектор квадранта, вычитающие усилители, линейные делители напряжения, буферные усилители, сумматор

и блок управления подключены к счетному входу реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены соответственно к управляющим входам селектора квадранта и линейных делителей напряжения.

Недостатком известного преобразователя является его невысокая точ0ность, вызванная применением нелинейного интерполирования.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

Данная цель достигается тем, что в него введены управляемые делители

5 напряжения, подключенные соответственно к общим точкам соединений цепей обратных связей вычитаюших и буферных усилителей, а управляющие входы управляемых делителей на0пряжения подключены к выходам младщих разрядов реверсивного счетчика.

Сущность изобретения поясняется

5 чертежами.

На фиг. 1 приведев1а структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - пример реализации управляемого делителя напряжения.

0 Преобразователь содержит (см. фиг) синусно-косинусный датчик 1 угла, выходы которого через последо вательно соединенные селектор 2 ква ранта, вычитающие усилители 3, линейные делители 4 напряжения, буфер ные усилители 5, суммирующий усилитель 6, блок 7 управления подключен к счетному входу реверсивного счетч ка 8, выходы разрядов которого подключены соответственно к управляющи входам селектора 2 квадранта и линейных делителей 4 напряжения. Выхо ды младших разрядов реверсивного счетчика 8 подключены к управляющим входам управляемых делителей 9 наП1 яжения, которые подключены соотве ственно к общим точкам соединений цепей 10 и 11 обратных связей вычитающих 3 и буферных 5 усилителей. Работа предпагаемого преобразова теля происходит следующим образом. На выходах синусно-косинусного датчика 1 угла при повороте на угол оС появляются напряжения, пропорциональные соответственно синусу и косинусу угла oL которые выделяются селектором 2 квадранта в зависимости от квадранта преобразуемого угла oL. На входах вычитающих усилителей 3 их значения сравниваются и вычитаются из значений угла бС2 ы рабатываемого интерполирующей схемой, включающей усилители 3, 5, 6 и линейные делители напряжения 4 и из кода младших разрядов реверсивного счетчика 8 в соответствии с выражением: - 1где X - текущее значение кода млад ших п разрядах; J. - коэффициент включения i-ro разряда, принимающий значения О или-1. Нулевому значению кода во всех п разрядах (все ) соответствует значение , а единичным состояние всех п разрядов (все j 1) соответ ствует значение: .. В соответствии с этим, величина угла oL выраженная в виде кода в младших п разрядах реверсивного счетчика, будет равна: . tc оt) rt-2 Х 90%,«) а коэффициенты деления линейных делителей 4 напряжения будут соответственно равны: К 1-х; Kg- X Так как коэффициенты передачи усилителей 3, 5 и б по абсолютной величине приняты равными единице, то напряжение на выходе усилителя 6 равно: -- .- (5) Bb. (1-Х) где: U -sincO U cosoC - напряжение на выходе селектора 2 квадрантов;Up U -sini4jt - напряжения возбуждения синусо-косинусногодатчика 1 угла. Коэффициент передачи цепи обратной связи Кр равен: где: R - резистор в цепи 10 обратной связи вычитающего усилителя 3; 00 сопротивление цепи 11 обратной связи буферного усилителя 5. В момент, когда схема сбалансирована О и напряжения на входах суммирующего усилителя б равны, т.е. i-n . х )o- ... X откуда ipr. M.,x±kQcXcKfluii-, (t,) COSA 1-.. Ошибка преобразования будет равна разности между значением угла записанным в виде кода младших п разрядах реверсивного счетчика, и действительным значением угла об в пределах квадранта, при котором наступает баланс схемы: ЛЛ -f- X-Orctg . . 2 1-X K X-k xПри К -,с 0,555 эта ошибка не превышает величину 154. Для того, чтобы ошибка преобразования равнялась нулю во всем диапазоне изменения кода х, при изменении кода в п младших разрядах, необходимо изменять величину коэффициента обратной связи по следующему закону: -H-x)-tg-(ic;2X) ос XCl-iO tgW2iO-1J Выражение (10) получается, если приравнять нулю правую часть выражения (9) . Эту зависимость можно достаточно точно воспроизвести если, например, в качестве сопротивления обратной связи использовать цепь, образованную двумя последовательно включенными резисторами R и Rg (см.фиг.2), между общей точкой которых (точи-а А) и общей шиной включена проводимость с,управляемая кодом младших разрядов. Из чертежа на фиг,2 видно, что -уммарная проводимость резисторов подключенных к точке А определяетс уравнением: J jL 1. J VA 12t- 24 - 58r мг -- ir- ii2- y.,2...)-- О ч ti -ч ч It -f-S2X-b.T.e. где X - текущее значение кода в младших п разрядах (см.выражение 1) Аналогично проводимость ветви, состоящей из резисторов, подключенных к шине Отбудет равна; При подаче в точку В (см.фиг.2) напряжения с выхода усилителя 5 напряжение холостого хода в точке А будет равно; .. r.R2ni-M-( при подключении точки С к суммирующему входу усилителя 3 составляю щая напряжения на выходе усилителя 3, обусловленная действием цепи общей отрицательной обратной связи канала будет равна: 1, где Т ,2 5 -rRi- R2-bBiK2X(bK-) 2 Ф -ч-Т12з,Ч-(-М с учетом значений R и ид пол чим : 1Гн (15 Таким образом, при использовани в цепи обратной связи цепочки, пок занной на фиг.2, коэффициент перед чи цепи обратной связи равен: ., . .В °с- И - рГ ЛО-Х1 Для того, чтобы методическая ош ка преобразования равнялась нулю, необходимо величины R , R, R и г выбрать такими, чтоб выражение (16 было тождественно выражению (10). Это осуществляется следующим образом. Наложим условия: во-первых, при нулевом коде младших разрядов () должно выполняться равенство U ,57079 К„ где величина К Q 0,57079, есть значение К ос определяемое выражением (10) для значения , во-вторых; подставляя в выражение (16) значение ,5 потребуем, чтобы выполнялось равенство: К -0.54b5f6--K , . т h где 0,547516, значение К ос определяемое, из выражения 10 для значения ,5. Задавшись, из соображений практической реализации, величинами R и г из выражений 17 и 13 находим требуемые значения R и R 2. Приняв, например, R 10 ком, г 3,0 ком, из выражений (17) и (18) найдем, что R 16,97 ком, R 0,55 ком. Подставляя в (16) значения R и R 2 получим выражение для К ос , удобное для практической реализации: 17,52+3,111166-х(1-х) Полученное выражение (19) с высокой точностью воспроизводит зависимость (10), а так как последняя была получена из условия равенства нулю погрешности преобразования (), то предлагаемое устройство не имеет методической погрешности. В этом также можно убедиться,если вычислять погрешность преобразования, подставляя в выражение (9) вместо KOC значение К, из. выражения (19), изменяя при этом аргумент X от О до 1. Для упрощения реализации схемы управляемая проводимость с (см. фиг,2) может содержать меньшее количество разрядов по сравнению с общим количеством младших разрядов реверсивного счетчика 8, характеризующих значение угла oL в пределах квадранта. В этом случае кривая будет возпроизводиться с большей дискретностью, чем дискретность формируемого кода, но резкого увеличения погрешности преобразования не происходит. Так, например, при величине дискрета управляемой проводимости равном - от - и величине дискрета формируемого кода младших разрядов равным методическая погрешность преобразова.ния не превышает +15 угловых секунд. Предлагаемое техническое решение для устранения методической погрешности преобразования несложно при практической реализации и расчетные соотношения хорошо согласуются с практическими данными. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинус