Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/04 

(50 ДВУХОТСЧЕТНЬШ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

I

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для высокоточных измерений угловых координат в быстродействующих вычислительных комплексах.

Высокоточные (16 двоичных разрядов и более) преобразователи угол - код выполняются двухотсчетными. Известны двухотсчетные преобразователи, в которых в качестве датчиков угла грубого и точного отсчетов используются соответственно двухполюсные и многополюсные синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) в режиме фазовращателей, а отсчетные части выполнены по колпенсационному способу измерения фазовых сдвигов, позволяющему получить наибольшую точность Cl.

К недостаткам устройства следует отнести большую динамическую погрешность, определяемую ограничительной добротностью фазовой следящей системы (00 1/с),.а также низкие допустимые скорости вращения входного вала датчика угла. При этом следует отметить, что в двухотсчетных преобразователях изменение фазы на выходе датчика точного отсчета происходит в р раз быстрее, чем на выходе датчика грубого отсчета, где р - число пар полюсов датчика точного отсчета. Поэтому допустимые скорости вращения входного вала преобразоваtoтеля в р раз меньше допустимых скоростей измерения фазы точного отсчета, определяемых быстродействием точного отсчета.

Цель изобретения - повышение

15 точности путем уменьшения динамической погрешности преобразователя к увеличение допустимых скоростей вращения входного вала вращающегося трансформатора при сохранении высо20кой разрешающей способности и статической точности прототипа.

В основу изобретения положен итерационный принцип, сущность

которого заключается в том, что обработку сигнала фазовращателя точного отсчета ведут по двум каналам - грубому и корректирующему. При этом отработка рассогласования по грубому каналупроизводится путем введения фазового сдвига фазовращателя грубого отсчета, умноженного на р, в фазовый сдвиг напряжений, питающих фазовращатель точного отсчета, где р - число пар полюсов фазовращаУеля точного отсчета. Остаточное рассогласование по фазовращателю точного отсчета, определяется погрешностью грубого канала, отрабатывается корректирующим каналом. Выходной код угла поворота датчика получается суммированием кодов грубого и корректирующего каналов.

Поставленная цель достигается тем, что в двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформаторi выход грубого отсчета которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход которого через первый блок управления соединен с входом первого реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого преобразователя код-фаза, второй вход которого объединен с первым входом опорного преобразователя код-фаза и подключен к выходу кварцевого генератора, выход первого преобразователя код-фаза соединен со вторым входом первого преобразователя кодфаза, выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора, выход опорного преобразователя код-фаза соединен с входом грубого отсчета двухотсчетного синусно-косинусного преобразователя, введены второй фазовый детектор, второй и третий преобразователи код-фаза, второй блок управления, второй реверсивный счетчик и сумматор, выход точного отсчета двухотсчетного синусно-косинусного вращающегося трансформатора соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через второй блок управления соединен с входом второго реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом второго преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, а выход - со вторым входом второго фазового детектора, второй выход первого реверсивного счетчика соединен с первым входом

третьего преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, третий выход первого реверсивного счетчика и выход второго реверсивного счетчика подключены ко входам сумматора.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого двухотсчетного преобразователя.

Преобразователь содержит кварцевый генератор 1, опорный преобразователь 2 код-фаза, двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) точного 3 и грубого 4 отсчета, первый реверсивный счет0 ик 5, первый преобразователь 6 кодфаза, первый фазовый детектор 7, первый блок О управления, второй преобразователь 9 код-фаза, второй реверсивный счетчик 10, третий преобразователь 11 код-фаза, второй фазовый детектор 12, второй блок 13 управления, сумматор I.

Выход кварцевого генератора 1 соединен с первыми входами опрного

Q 2 и управляемых Ь и 9 и 11 преобразователей код-фаза. Выход опорного преобразователя код-фаза 2 соединен с входом СКВТ k грубого отсчета, выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора 12, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя 9 кодфаза, а выход - через второй блок 13 управления соединен со входом второго реверсивного счетчика 10. Первый выход реверсивного счетчика 10 соединен со вторым входом второго преобразователя 9 код-фаза, а второй выход - со вторым входом третьего преобразователя 11 код-фаза, выход которого соединен со входом СКВТ грубого отсчета.

Первый вход первого фазового деTfeKTOpa 7 соединен с выходом СКВТ i

0 грубого отсчета, втодой вход - с выходом первого преобразователя 6 кодфаза, а его выход через блок управления соединен со входом первого реверсивного счетчика 5, выход которого соединен со вторым входом первого преобразователя 6 код-фаза. Третий выход второго реверсивного счетчика 10 и второй выход первого реверсивного счетчика соединены со входами сумматора I двоичного кода Устройство работает следукнцим образом. Стабильные по частоте импульсы кварцевого генератора 1 подаются на четыре преобразователя 2 и 6, 9 и 11код-фаза. Опорный преобразовател 2 код-фаза вырабатывает синусоидаль ные напряжения с постоянной фазой для питания грубого отсчета СКВТ, ф за выходного напряжения которого пропорциональна углу поворота входного вала. Преобразователь 9 код-фа за вырабатывает синусоидальное напр жение, фаза которого определяется кодом реверсивного счетчика 10. Нап ряжение рассогласования, вырабатываемое фазовым детектором 12, через блок 13 управления счетчиком и реверсивный счетчик 10 изменяет фазу преобразователя 9 код-фаза до тех пор, пока она не станет равной фазе сигнала грубого отсчета СКВТ. Таким образом, совокупность блоков 9 и 10 12и 13 представляет собой фазовую систему следящего уравновешивания грубого отсчета. Преобразователь 11 код-фаза вырабатывает синусоидальные напряжения для питания фазовращателя точного отсчета, фаза которых изменяется со скоростью изменения фазы сигнала СКВТ точного отсчета. Для этого преобразователь 11 код-фаза управляется числомМлад ших разрядов счетчика 10, равным (n-logrj p), .где п - число разрядов в счетчике. 10, р - число пар полюсов вращающегося трансформатора точ ного отсчета. В результате фаза выходного напряжения вращающегося трансформатора k точного отсчета определяется величиной погрешности системы грубого отсчета и отрабатываётся с обратным знаком фазовой сл дящей системой корректирующего канала включающей в себя фазовый детектор блок 8 управления, реверсивный счет чик 5 и преобразователь 6 код-фаза. После суммирования результатов преобразования грубого отсчета и корректирующего канала на выходе сумматора 14 устанавливается скорре тированный код угла поворота входного вала. Динамическая погрешность преобразователя предлагаемой структуры .при равномерной скорости заводки входного вала и отсутствии стати6ческой погрешности СКВТ грубого отсчета будет отсутствовать, поскольку такой преобразователь представлйет собой систему с астатизмом BToiDoro порядка. Действительно, динамическая погрешность грубого отсчета при равномерной заводке будет представлять собой постоянную величину и поэтому будет отрабатываться корректирующим каналом до величины его зоны нечувствительности. Наличие же статической погрешности СКВТ грубого отсчета приводит к появлению на входе корректирующего канала переменной составляющей, которая отрабатывается корректирующим каналом с высокой точностью. Поскольку корректирующий канал отрабатывает только остаточное рассогласование, тоскорость вращения входного вала предлагаемого устройства может быть доведена почти до максимально допустимой для фазовой следящей системы в то время, как для прототипа она должна быть в р раз меньше. В результате, погрешность в динамике будет определяться ускорением скорости заводки входного вала. При этом, как следует из теории автоматического управления, общая добротность rio ускорению равна произведению добротностей по ускорение грубого и корректирующего каналов. Соответственно уменьшается и динамическая погрешность преобразования угла поворота вала в код. Формула изобретения Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий Двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выход грубого отсчета которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход которого через первый блок управления соединен с входом первого реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого преобразователя код-фаза, второй вход которого объединен с первым входом опорного преобразователя код-фаза и подключен к выходу кварцевого генератора, выход первого преобразователя кодфаза соединен с вторым входом пер