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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть испопьзсюано в информационно измеритеп ных системах для построения аналогошфровых преобразователей углсжых пере мещений, относяптхся к классу преобразователей неэлектрических величин в код. Известно устройство, содержащее синус но-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выход ные синусная и косинусная обмотки черев два преобразователя напряжения в код и коммутатор - к третьему входу преобразователя кода в код, выход которого является выходом устройства, блок опре деления квадранта угла псжорота, выходы которого подключены в шине питания и выходным обмоткам СКВТ, а вьтход - к одному из входе логического блока, другой вход которого подключен ко второму выходу коммутатора, а выход - к первому и второму входам преобразователя кода в код непосредственно и через блок констант кратных l J. Недостаток известного устройства состоит в сложности конструктивного исполнения, опредепяюшей недостаточно высокую его надежность, и низкой точности преобразования. Наиболее близким по технической cytctности к предлагаемому является устройство, содержащее СКВТ, обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через двухпозиинонный переключатель и преобразователь напр51жения в код - к третьему входу преобразователя кода в код, выход которого авляется выходом устройства, и селектор октанта, входы которого подключены к шина пита - НИН и выходным обмоткам СКВТ, : первый выход - к управляющему входу двухпозииионного переключателя, а второй и третий выходы соответственно - к первому и второму входам преобразоватеяя кода в код непосредс-геенно и через блок констант 2. Недостатком известного устройства является низкая точность прообразе аНия, обусловленная нелинейностью огибающей кодируемого напряжения в пределах ее 45° участка , прилегающего к угловой оси. Цель изобретения - повышение точности преобразованЕЯ. Поставленная дель достигается тид, что преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка.ЛОЭгбужденвя которого подключена к шине niH тания, а выходные синусная и косинусная обмотки - к и второму входам селектора (жтанта, третий вход которого подклкэтен к шине питания, первый выход селйстора октанта подключен к управляюЩему входу коммутатора, а второй и третий выходы соответственно - к пе{жому входу преобразователя кода в код и ко второму входам преобразсжателя кода в код через блок констант, и преобразователь нап ряжения в код, выход которого подклю4«i к третьQvjy входу преобразователя кода в код, выход которого является выходом устройства, введены блок апгфокси маиии, блок деления напряжений и выпрям тели, причем выходные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора через выпрямители и коммутатор со динены со входами блока аппроксимации, выход которого подключен к . из входов блока деления напрятсений, др гой вход которого соединен с одним из выходе KCsvfMyTaTopa, а выход - со входом преобразователя напряжения в код . Кроме того, Б преобразователе угла поворота вала в код блок аппроксимации содержит делители, управляемый деле тель, усилитель и два кгдмпаратора, первые входы которых соединены с первыми входами блока аппроксимапии, вторые входы компараторов соединены через соответствующие делители со вторым входом блока аппроксимации, выходы ком параторов соединены с управляющими вхо дами управляемого делителя, первый вход блока аппроксимашти соединён с первым входом управля«/ого делителя, второй вход аппроксимации соединен со вторым входом управляемого делителя, в Код которого соединен со входом усилите ля, выход которого соединен с третьим входом управлямлого делителя и с выхоflOvi блока аппроксимации. На фиг. 1 и 2 показаны структурные схемы предлагаемого устройства. Преобраз(жатель угла поворота вала в код содержит СКВТ 1, обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выходные синусная и косинут ная обмотки через выпрямители 2 к 3, коммутатор 4 и блок 5 аппроксимации - к одному вз входов блока 6 деления напряжений, другой вход которого подключен к одному вз выходов кся-гмутатора, а выход - ко входу преобразс ателя 7 напряжения в код, выход которого соединен со входом 8 преобразсюателя 9 кода в код, состоящего из последсжательно соединеншдх блока Ю передачи кода и блока 11 сложения кодов, и селектор 12 октанта, входы которого подключены к шине питания и выходным обмоткам СКВТ 1, выход - к управляющему входу коммутатора , а выходы 14 и 15 соответственно - ко входам 16 и 17 преобразсюателя 9 непосредствевенно и через блок констант, кроме тотО, в состав блока 5 аппроксимации (фиг. 2) входят блок 19 определения узловых точек аппроксимирующей кривой, содержащей делители 20 и 21 напряжении и компараторы 22 и 23 , а также кусочно-линейвый аппроксиматор 24 на оснсже операционного усилителя 25 с дискре- ноуправляемым коэффициентом усиления, который обеспечивается за счет управляемого делителя 26 . Преофазсжатель угла поворота вала в код работает следующим образсж. Анализ знака фазы (относительно нагиряження и питания) и соотношения амплитуд напряжений косинусной и синусной обмоток СКВТ 1 дает возможность разделения полногч диапазона О-36О изменения угла псжорота С) на восемь участке по 45 каждый. Номф (признак) уч1астка определяется селектором 12 октанта, сигнал с вывода 15 устанавливает блок 18 констант в положение, при котором ко входу 17 преобразователя 9 кода в код, т.е. к первому входу входящего в его состав блока 11 сложения кодов подключается код М., постоянный для данного участка и соответствующий его границе. Одновременно сигнал с вьххода 13 того же селектора подается на управляющий вход коммутатора 4, устанавливая его в положение, при котором к соответствующим входам блока 5 аппроксимации подключается меньшее Uj и большее U из выпоямпенных (посредством линейных выпрямителей 2 и 3) выходных напряжений и и и сквт 1 . Блок 5 аппроксимации , содержащий (фиг. 2) блок 19 определения узлсжьцс точек аппроксимирующей кривой и кусочно-линейный аппроксиматор 24, предназнЕ чен (сс«местно с блоком 6) для уменг шення погрешности нелинейности характер ристики преобразования, вызванной нели- нейной зависимостью кодируемого напряжения 0( и g ) от угла поворота Q . С этой целью функция вида в (и О/Кв аппроксимируется кусочно-ломаной кри вой Ч (XQ/.,./IT) таким образом, чтобы на каждом интерваледХ . . ограниченном узловымр точкамн)у(|Х|,абсолю твоё значение максимальной погрешности приближения не превьпиало некс торого ,гимого значения(Г( . Выберемrf( O,l% - . Тогда для достижения требуемой точности приближенна достаточно иметь три интервала аппроксимации ДХ 0-23, ДХа 23,3-35,2° и 35,45. Узловые точки, ограничивающие эти интервалы -О , 23,3° 35,2° и 45. Две и& них (Хо О и Х 45° ) принадлежат Ъктанту и выделяются селекторсм 12, остальные лежат на аппроксим рующей кривой и определяются блоком 19 В состав данного блока входят компа раторы 23, 22 и делители 21 и 2О на№ ряжения. Узлсжой точке Х соответствует срабатъюание компаратора 22, а узловой точке срабатывание компаратора 23, поэтому в точке Q 23,3° условие срабатывания компаратора 22 выбирается из соотношения KcosQ , где коэффициент K.f t 23,,4 ЗО устанавливается равным коэффициенту деления делителя 2 О напряжения, а в точке 0( 35,2- условие срабатьтания компаратора 23 - из соотношения, аналошчно го по форме записи Si И 0 К2Со5,гда K,tg35,2 6,7О54, устанавли вается равным коэффициенту деления делителя 21 напряжения. Сработавший компаратор формирует на выходе потенциал высокого урсжня, в соответствии с которым устанавливаются в замкнутое положение определенные ключи на входе и в цепи обратной связи операционного усилителя 25 кусочно-ли нейного аппроксиматора 24, изменяя двскретно коэффициент усиления этого усилителя, т.е. наклон кусочно-ломаной кривой в пределах даннга о интервала. ДХ таким образом, чтобы выпотпшлось 84 2 Jfe Jov- сигнал на выходе операционного усилителя 25, отображающий функцию коэффициенты , значения которых могут бытьнайдены любым из известных методов. Воспользуемся методом натленьших квадрантсв. Тогда с учетом принятого значения допустимой погрешности получаем интервала 0.23,3° 0,1555 0,8618 23,3-35,2° 0,275 2 0,800О 35,2-45° - 0,3617 О, 734 О Коэффициенты айв устанавливаются путем выбора соответствующего значения сопротивления каждого резистора ВХОАной цепи и цепи обратной связи операп онного усилителя 24, Сигнали0 с выхода блока 5 пода ется на один из входов блока 6 деления напряжений, который.реализует операцию UVYI/U, вида U vn / UQ. Напряжение .снвм емое с выхода этого блока, изменяется линейно в функции от угла поворота, noi решность нелинейности характеристики ,преобразсюания при этом не превышает 5 , что более , чем на порядок мень ше соответствующего значения в взвеет ном. Преобразователь 7 формирует 1ш|)ровой эквивалент N поданного на его вход Hattряжения, который передается далее черве блок 1О передачи кода на второй вход блока 11 сложения кодов в прямой (в нечетных октантах) или инверсной форме (в четных октантах). Управление блоком 10 осуществляется сетналом с выхода 14 селектора 12 октанта, подаваемым на управляющий вход 16 преобразователя 9 кода в код. Блок 11 реализует рпврацию сложения кодов Щ и NU (или Kj), отображающих соответственно октант и угол поворота Q ротора СКВТ 1 в пределах этого октанта. Таким образом, в предлагаемом уст ройстве достигается положительный эффект, так как обеспечивается уменьшение погрешности нелинейности характеристик преобрасжания до 5 (дальн шее уменьшение озможно путем увеличения числа интервал лс ЛХ аппроксвмации, что, очевидно, дает лучшее приближение к искомой функции, но усложняет конструкцию устройства ). Для сравнения укажем, что в известном стройстве соответствующее значение погешности превышает . 784 Формула изобретения 1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-койинуоный врашаюшийса трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к шине пнтанна, а выходные синусная н косинусная обмотки - к пе{юому и второму селектора октанта, третий вход которого подключен к шине питания, первый выход селектора октанта подключен к управляющему входу коммутатора а вто« рой и третий выходы соответственно - к первому входу преобраз(жателя кода в код и ко второму входам преобразсжателя кода в код через блок констант, и преобраз ватель напряжения в код, выход которого подключен к третьему входу преобразоввтеля кода в код, выход которого соединен с выходсзм преобразсжателя, о т л и чающийся тем, что, с целью повы шения точности преобразовани51, в него введены блок аппроксимации, блок депе ния напряжений и выпрямители, причем выходные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора через выпрямитепи и ксялмутатор соединены со вхо дами блока аппрсжсимашш, выход которого подключен к одному из входов блока деления напряжений, другой вход 2 которого соединен с одним из выходе коммутатора, а выход - со входом преобразсвателя напряжения в код. 2. Преобразсжатель по п. 1, о т л ичающийся тем, что блок аппроксимадии содержит делители, управляемый делитель, усилитель и два компаратора, входы которых соединены с пар4 вымн входами блока аппроксимации вторые входы компараторов соединены через соответствующие делители со вторым входом блока аппроксшигашт выходы компараторе соединены с управляю щими входами упрбюляемого делителя, первый вход блока аппроксимации соединен с первым входом управляемого делителя, второй вход блока аппроксимации соединен со вторым входем управляемого делителя, выход которого соединен со входом усилителя, выход которого соединен с третьим входем управляви{ого делителя и с выхоаом блока аппроксимации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 332488,кл.еО8 С 19/28,О4.О5.7О. 2.Авторское свидетельство СССР № 591900 кл. G08 С 9/04,21.05.76 (прототип).

Иб

ui.Z