Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/00 

лителя, фазосдвигающий блок и четыре сумматора, второй выход реверсивного счетчика соединен с первым входом второго преобразователя код-напряжение, выходы третьего и четвертого формирователей синусоидального сигнала соединены соответственно через первый и второй масштабные усилители со вторыми входами первого и второго преобразователей код-напряжение, выходы третьего формирователя синусои;дального напряжения и второго преобразователя код-напряжение подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора,первый и второй выходы синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого сумматора, вторые выходы которых соединены соответственно с выходами второго сумматора и управляемого делителя напряжения, выход третьего сумматора непосредственно, а выход четвертого сумматора через фазосдвигагощий блок подключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, выход которого соединен со входом избирательного усилителя, выход задающего генератора подключен ко второму входу формирователя импульса ввода кода, второй выход блока управления соединен со вторым и третьим входами реверсивного счетчика ff .

К недостаткам известного преобразователя следует отнести большую динамическую погрешность из-за наличия фильтра в фазовом детекторе с относительно большой постоянной, которая ограничивает быстродействие преобразрвателя.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя уголкод.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь угол-код введены формирователи временных интервалов, синхронизатор, счетчик, блок памяти и шестой сумматор, третий выход делителя частоты через формирователь временных интервалов соединен с первыми входами синхронизатора и счетчика, выход преобразователя напряжение-частота соединен со вторым входим синхронизатора, выход которого соединен со вторым входом счетчика, выход счетчика через блок памяти соединен с первым входом шестого сумматора-, второй вход которого соединен со вторым выходом реверсивного счетчика, выход шестого сумматора соединен с выходом преобразователя .

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая его работу.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусо-косинусный вращающийся трансформатор 1 (СКБТ), фазосдвигающий блок 2, первый, второй и третий сумматоры 3,4,5 избирательный усилитель б, синхронные детекторы 7,8, пороговый блок 9, преобразователь напряжение-частота 10, блок управления 11, реверсивный счетчик 12, младшие разряды 13 реверсивного счетчика, старшие разряды 14 реверсивного счетчика, задающий генератор 15, формирователь импульса ввода кода 16, блок ввода кода 17, делители частоты 18 и 19, формирователи синусоидального напряжения 20, 21,22,23, дешифраторы 24, 25, масштабные усилители 26, 27, преобразователи код-напряжение 28,29, четвертый и пятый сумматоры 30, 31, интегратор 32, управляющий делитель напряжения 33, формирователь временных интервалов 34, синхронизатор 35, счетчик 36, блок памяти 37, шестой сумматор 38, формирователь 39 питающих напряжений (ФПН) и формиро.ватель 40 компенсирующих напряжений (ФКН).

преобразователь работает следующим образом.

Стабильные по частоте импульсы с задающего генератора 15 поступают на формирователь 39 питающих напряжений (ФПН) и на формирователь 40 компенсрующих напряжений (ФКН); ФПН 39 вырабатывает два ортогональных синусоидальных напряжения для питания СКВТ По информации с трех старших разрядов делителя 18 дешифратор 24 формирет шестнадцать разных по длительност временных участков, которые управляют работой ключей в формирователях синусоидальных напряжений 20 и 21. Формирователи 20 и 21 работают на принципе заряда и разряда конденсатора втекакяцими и вытекающими токами, коммутацию которых осуществляют ключи. В сумматоры 3 и 4 с роторных обмоток СКВТ поступают два ортогональных напряжения, фазовый сдвиг которых равен углу разворота ротора относительно статора. ФКН 40 по импульсам от задающего генератора 15 и импульсу от формирователя импульса ввода кода 16 вырабатывает два компенсирующих ортогональных напряже.ния той же частоты, что и напряжения питания СКВТ 1, но их фазовый сдвиг относительно напряжений питания определяется числом N , записанным в двоичном коде в реверсивном счетчике 12. Баланс в отсчетной части преобразователя угла поворота вала в код наступает при условии, если фазы компенсирующих напряжений равны ( + u( )jT.e. они должны быть строго противофазны сигнала.м с роторных обмоток СКВТ ( дискретность изменения фазы компенсирующих напряжений).

Отработка разбаланса ведется как по фазовому каналу, так и по амп.питудному. Сигналы разбаланса с сумматоров 3 и 4 фазируются при помощи фаэосдвигающего блока 2, который сдвигает на +90° или -90° сигнал с сумматора 3, Знак определяется начальной фазировкой питанвдих напряжений и схемой включения обмоток СКВТ 1. После фазирования сигналы суммируются сумматором 5, усиливаются избирательным усилителем 6, который освобождает тракт от высших гармоник Синхронные детекторы 8 (амплитудный) и 7 (фазовый) вырабатывают сигналы, пропорциональные неравенству амплитуд и разности фаз сравниваемых напряжений. Режим - амплитудный или фазовый - определяется выбором опорных сигналов с дешифратора 25. Сигна пропорциональный неравенству амплитуд, через интегратор 32 воздействует на управляющий вход управляющего делителя напряжения 33 так, что бы составляющая, пропорциональная неравенству амплитуд, становилась минимальной в выходном напряжении с избирательного усилителя б. Напряжение, пропорциональное разности фаз, между сигнальными напряжениями с СКВТ 1 и компенсирующими с ФКН 40 поступает на пороговый блок 9 и преобразователь напряжение-частота 10. Блок управления 11 реверсивным счетчиком по сигналам с блока 9 и преобразователя 10 определяет режим работы реверсивного счетчика 12, т.е. суммирование, вычитание или запрещение прохождения импульсов с преобразователя напряжение-частота 10. Это происходит, когда сигнал рассогласования по фазе становится ниже уровня порогов чувствительности в блоке 9, а число N , записанное в двоичном коде в реверсивном счетчике 12 является числовым эквивалентом угла поворота ротора СКБТ 1. Формирователь компенсирующего напряжения 40 (ФКН) включается и осуществляет преобразование числа N в фазу компенсирующих напряжений.Преобразовние ведется по двум каналам. Первый канал преобразует старшие разряды 14 реверсивного счетчика 12, а второй - младшие разряды 13. Преобразование старших разрядов 14 осуществляется временной задержкой кодовых комбинаций в делителе 19 относительно аналогичных кодовых комбинаций делителя 18 за счет периодического ввода числа из реверсивнего счетчика 12 через блок ввода кода 17 в делитель 19 одни раз за период формируемого напряжения. Второй канал преобразования испод зует принцип изменения фазы результирующего напряжения, получаемого за счет сум14ирования двух,- находящихся в квадратуре напряжений, одно из которых модулировано по амплитуде. Максимальная величина амплитуды модулированного напряжения определяется максимальным значением фазы доворота компенсирукяцего напряжения вторым каналом. Дешифратор 25 совместно с формирователями синусоидальных напряжений 22 и 23 Вырабатывают два ортогональных напряжения. Масштабные усилители 26 и

27осуществляют требуемый коэффициент деления сформированных напряжений и фазирование напряжений доворота. Преобразователи код-напряжение

28и 29 в функции кода младших разрядов реверсивного счетчика 12 выбирают требуемую амплитуду напряжений доворота. Результирующие напряжения с сумматоров 30 и 31 близки ,по амплитудам к величингил основных напряжений с формирователей 22 и 23, а их фазовый сдвиг определяется Числом N , записанным в реверсивном счетчике 12.

Формирователь временных интервало 32 задает эталонный временной интервал, за который счетчик 36 через синхронизатор 35 заполняется импульсами от преобразователя напряжение-частот 10. Число в .счетчике 36 будет пропорционально скоростной погрешности преобразователя, так как интервал времени постоянен и стабилен. С частотой задания временных интервалов число из счетчика 36 записывается в блок пмяти 37 и хранится в нем до завершения следующего цикла измерения частоты преобразователя напряжение-частот 10. В сумматоре 38 суммируются код угла, поступакядий от реверсивного счетчика 12, с кодом из блока памяти 37, который пропорционален скоростно погрешности. Уменьшая временной интервал, можно получить требуемую величину скоростной погрешности. На фиг. 2 дано графическое пояснение осуществляемым операциям. Заштриховано поле-скоростная погрешность.

В момент времени i рассогласование по фазе между фазой напряжения с СКВТ 1, что эквивалентно изменению угла и фазой компенсационного напряжения, вырабатываемой ФКН 40 по ходу : реверсивного счетчика 12, будет составлять А . Если изменение угла прекратить, то входной вал СКВТ 1 остановится, рассогласование Д через некоторое время , уменьшится до нуля. На фиг. 2 это показано изломом прямой ОА в точке А. Преобразователь напряжение-частота 10 при рассогласовании будет вырабатывать частоту заполнения реверсивного счетчика 12 равной 1 .В момент времени in аналогично получим рассогласо.№

вание Д и частоту i. Предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код за временные интервалы, вырабатываемые формирователем 34, .фиксирует счетчиком 36 через синхронизатор 35 частоту преобразователя

напряжение-частота 10. В момент начала второго временного интервала код из счетчика 35 по команде формирователя 34 записывается в блок памяти 37. До окончания второго интвала выходной код угла равен сумме кода реверсивного счетчика 12 и числа, записанного в блоке памяти 37 за первый временной интервал.На фиг.2 выходной код показан ломанной криво ABCDEF.Уменьшая временные интервалы можно значительно уменьшить динамическую погрешность, т.е. повысить точность преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код по авт.св. № 669374, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены формироватали временных интервалов, синхронизатор, счетчик, блок памяти и шестой сумматор, третий выход делителя частоты через формирователь временных интервалов соединен с первыми входами синхронизатора и счетчика, выход преобразователя напряжение-частота соединен со вторым входом синхронизатора, выход которого соединен со вторым входом счетчика, выход счетчика через блок памяти соединен с первым входом шестого сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом реверсивного счетчика, выход шестого сумматора соединен с выходом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 669374, кл. G 08 С 9/00, 1977 (прототип). (fwv) t/SMrnttw«ft e9O напр, e МвТ) уела t/tfttfffnvf л-оЛг / PtVeifcvpffff evfrrfvvffe