Преобразователь угла поворотаВАлА B КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансфо 1атор, синусный и косинусный выходы которого соединены со входс1ми селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входами первых двух старших разрядов выходного регистра, введены преобразователь кода в код, два цифро-аналоговых преобразователя, формирователь младших разрядов кода и фОЕч трователь стардих разрядов кода, два входа которого соединены с соответствующими входами цифроаналоговых преобразователей и аналоговыми выходами селектора квадрантов , а выходы - с входами старших разрядов выходного регистра и входами прямого кода цифроанало- говых преобразователей, а через преобразователь кода в код - со входами дополнительного кода цифроанало-;- говых преобразователей, выходы которых соединены со входами формирователя младших разрядов кода, выходы которого соединены со входами младших разрядов выходного регистра.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя угла поворота в-ала в код (в качестве примера изображен одноотсчетный преобразователь на 8 двоичных разрядов); на фиг. 2 - схема формирователя старших разрядов; на фиг.Зсхема цифроаналогового преобразователя рассогласования между углом и кодом.

Преобразователь угла поворота в код содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор 1, селектор 2 квадранта, выходной регистр 3, формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте, цифроаналоговые; преобразователи 5 и б рассогласования между углом в квадранте и его кодом, преобразователь 7 кода в код, формирователь 8 младших разрядов кода угла в квадранте.

Формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте содержит компараторы 9, резисторы 10 и 11, соединенные со входами 12 и 13, фазовые дискриминаторы 14, формирователь 15 опорных импульсов, шифратор 16, имеющий выходы 17, 18 и 19.

Цифроаналоговые преобразователи 5 и б рассогласования между углом в квадранте и его кодом содержат операционный усилитель 20, резистор 21 обратной связи, выходы 22, входы 23 и 24, резисторы 25, разрядные резисторы 26-28 и разрядные ключи 29

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) il, ротор :которого развернут от нулевого положения на угол oL , выдает напряжения, амплитуда которых пропорциональс на синусу и косинусу угла ot . Эти напряжения поступают на входы селектора 2 квадранта, который формирует . два старших (в пределах полного оборота) разряда выходного кода (код

квадранта) и переключает обмотки датчика угла таким образом, чтобы выходные напряжения датчика соответствовали первому квадранту при любом угле оС . Значения кода квадранта записываются в выходной регистр 3,,

5 а напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла оС , поступают на входы формирователя 4 старших разрядов кода.

На выходе формирователя 4 образуется двоичный код, который переписывается в выходной регистр 3 и, кроме того, поступает на цифровые входы преобразователей 5, б рассогласования между углом и кодом, на анас лотовые входы которых поступают

напряжения с выходов селектора кйадранта.

Для работы преобразователей рассогласования необходимо наличие на их цифровых входах прямого и дополнительного кодов. Для получения дополнительного кода служит преобразователь 7 прямого кода в дополнительный.

На выходе преобразователя 5 формиРУется переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна синусу разности между кодируемым углом aL и углом |i , соответствующим коду на выходе формирователя 4. Навыхо0 де преобразователя б формируется косинусная составляющая разности об -ft.

Выходные напряжения преобразователей 5 и 6 поступают на входы формирователя 8 младших разрядов кода,

с на выходе которого образуется код угла -(%, который переписывается в регистр 3 и вместе с кодом угла Я и кодом квадранта образует полный код угла oL .

д Формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте содержит ряд компараторов 9 (см. фиг. 2, на которой изображена для примера схема трехразрядного формирователя), число которых в общем случае равно

5 , где п --число разрядов формирователя. Каждый компаратор одним входом соединен с общей шиной, а другим через резисторы 10 и 11 соединен с входными зажимами 12, 13

0 формирователя. На выходе каждого компаратора формируются импульсы, частота следования которых равна частоте напряжения питания датчика 1угла 1, а фаза зависит от соотно5 1шения сопротивлений резисторов 10 и 11 и угла ct . Если входные напряжения разнопрлярные, а отношение сопротивлений: , то входной ток компаратора; -1 J-11 , Uyx -SAncLUnKCQSdl ftv -ОiS f 11 CQSi где. sindL- напряжение на синусном входе 12 ф мирователя ; и и К cosd/- напряжение на кос нусном входе 13 формирователя; 0 -, - сопротивления резисторов 10, 11; и„ - напряжение питани датчика угла; К - коэффициент перед чи датчика угла. Следовательно в диапазонах углов arctc|; d o M.arctcj;- d 90° ЛЛI полярности выходных импульсов компа ратора 9 противоположны. Каждый ком паратор производит смену фазы выход ных импульсов при угле: -i - где i - порядковый номер компаратора (, 2, 3,,..). Формирователь старших разрядов содержит логических фазовых дискриминаторов 14. Выход каждого компаратора 9 соединен с первым входом логического фазового дискриминатора 14, имеющим одинаковый с компаратором порядковый номер. Вторые входы всех логических фазовых дискриминаторов объединены и подключены к выходу формирователя 15 опорных импульсов. В результате на выходе тех фазовых дискриминаторов для которых сС , присутствует уро вень логической единицы, а на выходах остальных фазовых дискриминаторов - уровень логического нуля. Тем самым осуществляется квантование кодируемого угла d по уровню. Для формирования кода угла oL служит ши фратор 16, на выходах 17-19 которог получается требуемый код. Так как устройство работает на переменном токе, частота обновления информации на выходе формирователя старших разрядов не превышает удвоенной час тоты напряжения , питающего датчик угла (один раз за полупериод несуще частоты датчика). Цифроаналоговые преобразователи 5 и 6 рассогласования между углом и кодом служат для выработки переменных напряжений, пропорциональных синусу и косинусу разности между ко дируемым углом ( и выработанным в Цифровом виде формирователем стад|ших (в пределах квадранта) разрядот. углом (b . Преобразователи рассогласования работают в соответствии с формулами: I Sin((i.-P)siii oLtOSfb-sinRjCOSd. (1) COsU-tb) COS decs |b- 9indLSin (i (l) В соответствии с формулами (1) (2) каждый преобразователь 5 и 6 рассогласования содержит операционный усилитель 20 с резистором 21 обратной связи. Назначение усилителя суммирование входных токов и преобразование их в пропорциональное выходное напряжение, снимаемое с зажима 22. Функций stncCH cos формируются датчиком угла в виде напряжений. Эти напряжения поступают на входные зажимы 23, 24 преобразователя рассогласования. Функция S i п fb формируется в виде проводимости, образованной постоянным резистором 25 и разрядными резисторами 26-28, включаемыми разрядными ключами 29 в соответствии со значениями разрядов кода угла li (на фиг. 3 показано для примера три разрядных резистора, в общем случае число их определяется разрядностью выходного кода формирователя старших разрядов). Функция co5pi sin( -(%) формируется аналогично функции s i п 3, с той лишь разницей, что разрядные ключи замыкаются в соответствии со значениями разрядов дополнительного кода угла Р ,что равносильно заданию аргумента f -р. Произведения: s i п dL cosfi, cosoLx xsinfi, cosoC-cosj, s i n i n ft формируются в виде сумм разрядных токов, поступающих с выходов разрядных ключей, управляемых прямым, либо дополнительным кодом. Для получения разности произведений, один из сомножителей (со5о1или sinci) предварительно инвертируется с помощью аналогового инвертора. Таким образом, используя для преобразователя рассогласования, получаем синусную и косинусную составляющие разностного угла сС -р, которые поступают на входы формирователя младших разрядов кода . Формирователь младших разрядов кода имеет структуру такую же, как и формирователь старших разрядов. Различие лишь в величинах сопротивлений резисторов, определяющих углы, при. которых происходит,смена фазы выходных импульсов компараторов. Использование формирователей старших (младших) разрядов кода и преобразователей рассогласования между углом и кодом существенно повышает быстродействие предлагаемого преобраэователя по сравнению с известным (в число раз, равное половине числа разрядов выходного кода у известного) . Кроме того, .предлагаемый преобразователь требует значительно меньших затрат аппаратуры. Формула изобретения Преобразователь угла поворота ва ла в код, содержащий синусно-косинусный вращакицийся трансформатор, синусный и косинусный выходы которо го соединены со входами селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входгьми первых двух старших разрядов выходного регистра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены преобразователь кода в код, два цифроана логовых преобразователя, формирователь мпадших разрядов кода и формир ватель старших разрядов кода, два .входа которого соединены с соответствуюиикш входами цифроаналоговыхпреобразователей и аналоговыми выходймк селектора квадрантов, а выходда - с входами старших разрядов выходяого регистра и входами прямого кода цмфроаналоговых преобразователвй, а через преобразователь кода в код -. со входами дополнительного кода цифроаналоговых преобразователеЛ, выходы которых соединены со входами формирователя младших разрядов кода, выходы которого соединены со входами младших разрядов выходйого регистра, .Источники информации, примятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 385304, кл. G 08 С 9/04, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 501407, кл. G 08 С 9/04, 1974. (прототйп).

Фаг.2

гг