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

(54) ПРЕОБРАЗ(ЖАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в информационных и управляющих автоматизированных системах, использующих цифровые информационно-логические машины.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через блок ключей соединены со входами трансформаторов, выходные обмотки трансформаторов соединены между собой через переключатели и подключены через блок ключей к блоку преобразования напряжения в код, управляющие входы ключей и блока преобразования напряжения в код соединены с выходами логического блока управления jlj.

Недостатки известных преобразовате лей - сложность и низкая помехозащишенность.

Наиболее близким к изобретению являetcя преобразователь угла поворота вала

в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через блок демодуляторов соединены со входами блока амплитудных компараторов и входами блока ключей, выход которого соединен со входом блока преобразования напряжения в код, выходы логического блока управления соединены с управляющими входами блока ключей и блока преобразования напряжения в код 1.23.

Недостатком этого преобразователя является его невысокая надежность, вызванная необходи лостъю применения многоразрядного преобразования напряжения в кои.

Цепь изобретения - повышение надежности преобразователя.

Это достигается тем, что в него введены блок нуль-органов и трансформаторы первичные обмотки которых соединены соответственно с выходами синусно-косинус;ного датчика угла, вторичные обмотки трансформаторов соединены между собой и подключены к соответствующим входам блока демодуляторов, выходы которого со динены со входами логического блока управления. На фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого,преобразователя} на фиг. 2 - график зависимости напряжения от угла поворота. Преобразователь содержит синусно-косинусный датчик 1 угла, выходы которог соединены с соответствующими первичными обмотками 2 и 3 трансформаторов 4 ;и 5, которые имеют соответствующие вто ричные обмотки б и 7, число которых выбирается в зависимости от разрядности-преобразуемого кода в грубом отсчете и для пятиразрядного кода грубого от счета равно 7 (см. фиг. 1/. Начала первой, третьей .и пятой и концы шестой и седьмой вторичных обмоток 6 трансформатора 4, а также начало первой и концы второй и четвертой вторичных обмото 7 трансформатора 5 подключены к соответствующим входам блока 8 демодулято ров. Первая, вторая, третья и четвертые вторичные обмотки 6 соединены соответствующими вторичными обмотками 7 согласно, остальные по порядку расположе,ния вторичные обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 - встречно. Свободные концы вторичных обмоток 6 и 7 соединены с общей шиной. Коэффициенты тран формации И трансформаторов 4 и 5 выбираются следующим образом. Трансформатор 4 (индексы после 1 соответствуют порядку расположения вто рииых обмоток 6). 1 22°30 O,3827 45 0,7071 6730, 0,0239 O,3827 45 O,7071 6730 0,9239 трансформатор 5 (индексы после 2 соответствуют порядку расположения вто ричных обмоток 7). о / Vl„„ сое 0,9239 12 112,, ° ° 0,7071 п С09 67°ЗО 0,3827 П25 сое 22°30 0,9239 2t, cos 45 0,7071 n, Cos22°3O 0,3827 Таким образом, коэффициенты VI транс формации и число вторичных обмоток соответствуют синусу или косинусу угла в пределах 2ОЗО от одного значения к другому, что соответствует угловому пре образованию в пределах двух квантов младшего разряда пятиразрядного кода. По этому же принципу может быть построен преобразователь с любым числом разрядов в грубом отсчете. Выходы блока 8 демодуляторов соединены со входами блока 9 компараторов и блока 10 нуль-органов, выходы которого соединены со входами логического блока 11 управления, №1ходы которого являются выходами 5-ти старших разрядов кода и входами блока 12 ключей, другие входы которого соединены с 61-им входом блока 8 демодуляторов, выходы блока 12 ключей соединены со входом блока 13 преобразования напряжения в код. Преобразователь работает следующим образом. С выходов синусно-косинусного датчика 1 угла снимаются напряжения: u Usine-5moL t, U -Uco- B-sinujt , амплитуда питающего напряжения;частота питающего напряжения; угол поворота; UC,Kнапряжения соответственно с синусного и косинусного выхода датчика 1. Напряжения (J и U соответственно подаются на первичные обмотки синусного 4 и косинусного 5 трансформаторов. Для дальнейшего преобразования необходимо получить восемь напряжений, огибающие которых сдвинуты относительно друг друга на 22° 3О.. Некоторые напряжения должны быть взяты противоположной полярности для получения пилообразной кривой (на фиг. 2 утолщенная линия). Напряжение .Sine-n -sma t и sin Ватш снимается с первой вторичной обмоткой трансформатора 4. Другие напряжения, снимаемые с выходов трансформаторов 4 и 5, определяются следующим образом: Ujif U-sine r -siniwt-vU-cosen.sintuts U.ain(9 + 2Z°3O),sin(jotЭто напряжение берется с отрицатель ным знаком. + Uc039n -«slnUJt 23 U9in()-%lnout. U -Usin(e467°30) smcut. , cos0 s nu t V3cosQ-9inu)t. Напряжение U берется с отрицательным знаком. Ug,U-n,gCOsesinujt-Un aineeinart, U.,Ucos(ef45°).9muui 8tn ( 67°30) em cut

Восемь сформировапйых напряжений подаются на блок 8 демодуляторов, H/J выходе которого выделяются огибающие напряжения, сдвинутые относительно друг друга на угол. (см. фиг. 2).

и. - u-sin е

и, U-siM (е+ 22°ЗО ) и, и-Sin (0+ 45°)

-sin (0+ )

05 и-COS е

и и С05 (0 + )

U U-COi (0+ 45)

Ug U- cos (б + 67°30 ). Демодулированные напряжения попарно сравниваются компараторами блока 9.

Нуль-органы блока 10 определяют полярность огибающих напряжений в зависимости от угла поворота вала датчика 1.

Зная полярность каждо1Х) из восьми напряжений, а также зная соотношения между амплитудами напряжений, можно сформировать пять старших разрядов. Выходные сигналы компараторов и нуль-органов поступают на логический блок 11 управления, на выходе которого формируются пять старших разрядов грубого отсчета.

Пять старших разрядов поступают на управляющие входы блока 12 ключей. Цена младшего разряда пятиразрядного ко- : Ii°i5, т.е. каждому угда

2 ,,oir./

ловому сектору в 11 15 соответствует

свой код. При поступлении на управляющие входы ключей кода на вход блока 13 преобразования напряжения в код включается Соответствующее напряжение с выхода блока 8 демодуляторов на интервале максимальной линейности, т.е. при переходе огибающей через нулевой уровень. Например напряжение Ujj (см. фиг. 2) вклчается на вход преобразователя напряжения в код в интервалах 11°15, и 19115 - .

Отклонение от прямой на этих участках составляет 30 угловых секунд. Таким образом, в преобразователе происходит формирование пяти старших разрядов, а остальные разряды определяются с помощью блока 13.

В преобразователе можно увеличить число старших разрядов путем увеличения

числя вторичных обмоТок трансформаторов и нуль-органов, а именно в двп раза на каждый разряд. Пять старших разрядов используются для подключения ко входу блока 13 линейного напряжения. Преобразуемое напряжение подключае1ся к блоку 13 преобразования напряжения в код в пределах от О до 11° 15, где линейность очень высока, в отличие от известного, в котором преобразуемое напряжение подключается к аналогичному блоку в пределах от О до 45 . Это позволяет применять многоразрядные блоки преобразования напряжения в код, т.е. позволяет увеличить разрядность преобразователя угла поворота вала в код в целом. Кроме того, формирование пяти и более старших разряппг позволяет уменьшить требования по юнности к блоку преобразования напрткения в код.

Формула изоб. ретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, блок демодуляторов, выходы которого соединены со входами блока амплитудных компараторов и входами блока ключей, выход которого соединен со входом блока преобразованр1Я напряжения в код, выходы логического блока управления соединены с управляющими входами блока ключей, отли.чающи йся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него введены блок нульорганов и трансформаторы, первичные обмотки которых соединены соответственно с выходами синусно-косинусного датчика угла, вторичные обмотки трансформаторов соединены между собой и подключены к соответствующим входам блока демодуляторов, выходы которого соединены со входами логического блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 47О841, кл. G О8 С 9/ОО, опублик. в 1975 (прототип).