Функциональный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, а именно к устройствам преобразования угла поворота вала в цифровой код угла и тригонометрических функций этого угл с синусно-косинусными вращающимися трансформаторами, работаинцими в ампл тудном режиме. Известен преобразователь угол-код содержащий синусно-косинусный трансформатор, замкнутые в кольцо два интегрирующих и один инвертирующий уси лители. Работа преобразователя происходит в два такта. На первом такте производится задание начальных условий на интеграторах по выходным напряжениям трансформатора, пропорциональным синусу и косинусу угла, на втором такте преобразователь переводится в режим осциллирования, причем время от начала осциллирования до перехЬда выходного напряжения одного из интеграторов нуль прям пропорционально арктангенсу отношени начальных условий интеграторов, а, следовательно, углу поворота вала. Цифровой эквивалент угла получается после преобразования временного интервала в Недостатком этого преобразовате-. ля является зависимость значений выходного кода от постоянных времени интеграторов, изменение которых,вследствие температурной и временной нестабильности времязадающих резисторов и конденсаторов ведет к довольно значительным погрешностям. того, преобразователь не позволяет получить с достаточной точностью код синуса и косинуса угла поворота вала. Наиболее близким по технической сущности является функциональный преобразователпь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, определитель октантов, формирующий три старших разряда кода угла, аналоговый коммутатор, пoдкJИOнaкмций в нечетных октантах си нусную обмотку трансформатора и измерительному входу аналого-цифрового преобразователя, косинусную - к опорному входу, а в четных октантах - наоборот. С выхода преобразователя код тангенса угла поворота вала(или допол нительного угла) поступает на генератор арктангенса, где преобразуется в код 2. Недостатками этого преобразователя являются сложность генератора арктангенса для получения высокой точности преобразова ния и невозможность формирования зтим же устройством цифровых кодов синуса и косинуса угла. . Цель изобретения - упрощение и расширение функциональных возможносте преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого соединены с первыми двумя входами аналого-цифрового преобразователя через аналоговый коммутатор и непосредственно со входами определителя октантов, выход которого соединен с третьим входом аналогового коммутатора и выходом старших разрядов кода угла преобразователя, введены формирователь констант, мультиплексор, три накапливающих сумматора, два дешифратора и блок управ ления, первый и второй входь которого соединены соответственно с выходами первого и второго дешифрато{ а, третий вход - с тактовым входом преобразователя, первый выход - с тактовыми входами трех накапливающих сумматоров, второй выход - с установочными входами первого и второго Накапливающих сумматоров, третий выход - с первым входом формирователя констант и первым входом мультиплексора, второй вхо которого соединен с выходом адалогоцифрового преобразователя, третий с nepBbiM выходом формирователя констант, а выход - с первым инфор ационным входом первого накапливающего сум матора, второй информационный вход ко торого соединен с одним выходом второго накапливающего сумматора, а выход - с выходом кода синуса угла преобразователя входом первого дешифратора и одним информационньм входом второго накапливающего сумматора, другой информационный вход которого соединен с вторым выходом формирователя койстант, а другой выход - с вы1ходом кода косинуса угла преоб|разователя, второй вход формирователя констант соединен с выходом определителя октантов, а третий выход формирователя констрант соединен с информационным входом третьего накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом второго дешифратора и выходом младших разрядов кода угла преобразователя. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого.функционального преобразователя. Преобразователь содержит синуснокосинусный вращающийся трансформатор 1, определитель 2 октантов, выход 3 старших разрядов кода угла, . аналоговый коммутатор 4, аналогоцифровой преобразователь 5, мультиплексор 6, накапливающие сумматоры 7 и 8, тактовый вход 9, блок 10 управления, дешифратор 11, накапливающий сумматор 12, выход 13 младших разрядов кода угла, формирователь 14 констант, дешифратор 15, выходы 16 и 17 кода синуса и косинуса угла. Преобразователь работает следующим образом. Если выходной код сумматора 12 равен нулю, при этом по сигналу дешифратора 15 блок 10 управления формирует команду, по которой разрешается прохождение кода тангенса угла oi в нечетных октантах или угла () в четных октантах с выхода преобразователя 5 через мультиплексор 6 на первый вход(старших разрядов) сумматора 7, и формирователь 14 констант присваивает константе В значение В 1. Одновременно блок 10 управления формирует импульс записи на установочные входы сумматоров 7 и 8, записывающий в них выходной код преобразователя 5 и констранту В соответственно. Вслед за этим по импульсам. Поступающим с выхода блока 10 управления на тактовые входы сумматоров 7 и 8, производится вращение исходного вектора с начальными координатами (tgc, 1) или tg(-oi), 1 . Замкнутые в кольцо сумматоры 7 и 8 представляют собой Цифровой осциллятор, работа которого описывается системой разностных уравнений lf|Cn «f Cn-l -f2 n - К ,.ч lf2Cn fi :n-i f,n - п- к, где решетчатая функция, соответствующая выходному коду сумматора 7; fjtn - решетчатая функция, соот ветствующая выходному ко ду с,умматора 8;, - число, равное отношению цен разрядов выходов и вторых входов (младших разрядов ) сумматоров 7 и 8; m - смещение разрядной сетки между выходами и вторыми входами сумматоров 7 и 8 п - число импульсов, поданны на тактовые входы сумматоров 7 и 8. Решение системы уравнений (1) (1 /f4fjLo f Co. ж sin(n-arctgK-farctg- - . (2) где f,p3, начальные условия. Пользуясь выражением (2.) можно опред лить число импульсов п, поданных на тактовые входы сумматоров 7 и 8 с йомента начала вращения вектора до момента равенства нулю выходного кода сумматора 7 1fi О - TZtiK -ГcoT

в нечетных октантах п oi/arctgK, в четных - п (у-о)/arctgK

Для формирования двоичного кода угла Ы сумматор 12 производит по тактовым импульсам суммирование константы С, которой присваивается формирователем J 4 констант в нечетньп октантах значение С arctgK, а в четных С -arctgK в дополнительном коде. Таким образом при переходе выходного кода сумматора 7 через нуль, что фиксируется дешифратором П, на выходах 3; и 13 формируется двоичный код углаЫ.

После того, как в сумматоре 12 сформировался код углао, приведенного в первый октант, по сигналу дешифратора 11 блок О управления Формирует команду, по которой разрешается прохождение через мультиплек сор 6 константы А, и формирователь 14 констант присваивает констрантам значение А В fT/2 в нечетных октантах и А 1 , В О в четных октантах.Одновременно блок 10 управления формирует импул| с записи qa установочных входах сумматоров 7 и,8

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого соединены с первыми двумя входами аналого-цифрового преобразователя через аналоговый коммутатор и непосредственно со входами определителя октантов, выход которого соединен с третьим,входом аналогового коммутатора, и выходом старших разрядов кода угла преобразователя, отличающийс я тем, что, с целью упрощения и

расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены формирователь констант, мультиплексор, три накапливающих сумматора, два дешифратора и блок управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго дешифраторов, третий вход - с тактовым входом преобразователя, первый выход - с тактовыми входами трех накапливающих сумматоров, второй выход - с установочными входами первого и второго накапливающих сумматоров, третий выход - с первым входом формирователя констант и первым входом 1 записывающий в них константы А и В соответственно. Вслед за этим по импульсам, поступающим с выхода блока 10 управления на тактовые входы сумматоров 7, 8 и 12, производится вращение исходного единичного вектора с начальными координатами {т2/2, {2/2) или (1,0-) при одновременном суммировании в сумматоре 12 константы, С. Причем константе С на этом этапе присваивается значение С arctgK независимо от октанта. Тактовые импульсы продолжают поступать до тех пор, пока уголО, полученный на первом этапе работы в сумматоре 12, не дополнится до fC/4, что фиксирует дешифратор 15. При этом исходный единичный вектор повернется на у1;ол (lt/Ц -oL) , а на выходах 16 и 17 сформируются коды модулей синуса и косинуса угла поворота вала трансформатора 1 соответственно. Знаковый разряд кода синуса совпадает со старшим разрядом кода угла, а значковый разряд кода косинуса легко получить суммированием по модулю 2 двух старших разрядов кода угла. Формула изобретения 7 мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, третий - с первым вы ходом формирователя констант, а выход - с первым информационным входом первого накапливающего сумматора, вто рой информационный вход которого соединен с одним выходом второго накапливающего сумматора, а выход - с выходом кода синуса угла преобразователя, входом первого дешифратора и од ним информационным входом второго накапливающего сумматора, другой информационный вход которого соединен с вт рым выходом формирователя констант, ,а другой выход - с выходом кода косинуса угла преобразователя, второй вхо 1 формирователя констант соединен с выходом определителя октантов,а третий выход формирователя констант соединен с информационным входом третьего накапливающего сумматора, выход которого соединен со входом второго дешифратора и выходом младших разрядов кода угла преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шмид Г. Интегральные схемы вместо электро-механического решающего прибора. - Электроника, 1966, т. 39, № 1 , с. 3-8, 2.Авторское свидетельство СССР № 550664, кл, G 08 С 9/04, 1975(прототип).