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

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для ввода угловых величин в цифровую вычислительную машину, а также в сис темах автоматического регулирования, связанных с угловыми перемещениями. Известен преобразователь угла поворота вала в код, который содержит блок фазочувствительных выпрямителей подключенный через последовательно соединенные первый блок компараторов и блок определения сектора к одному из входов коммутатора и через второй блок компараторов к другим входам ко мутатора, генератор тактовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого соединены с первыми входами реверсивных счетчиков, вторые входы которых соединены с выходами блока определения сектора, блок памяти, вход которого через первый коммутатор кодов подключен к выходам реверсивных счетчиков, а через втоВАЛА В КОД рой коммутатор кодов - к цифро-аналоговому преобразователю, выход которого соединен со вторым блоком компараторов Ul Недостатком преобразователя является невысокое быстродействие, так как определение кода угла осуществляется в два этапа и требует нескольких периодов частоты питающего напряжения. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, соединенный со входом счетчика, выходы которого соединены со входами первого блока элементов И и входами цифрового синусно-косинусного формирователя, синусные выходы Которого соединены с входами второго блока элементов И и входами первого преобразователя код-напряжение, косинусные выходы цифрового синусно-косинусного формирователя соединены с входами третьего блока элементов И и входами второго преобразо39

вателя код-напряжение, выходы преобразователей код-на пряжение по-дключены ко входам фазовращателя, к выходу которого подключен нуль-орган, выход которого соединен с управляощими входами блоков элементов И f2J. .

Недостатками преобразователя является невысокая точность и быстродействие.

Цель изобретения - повышение томности и быстродействия преобразователя угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор w импульсов, соединенный с входом счетчика, выходы которого соединены с входами первого блока элементов 14 и входами цифрового синусно-косинусного формирователя, синусные выходы которюго соединены с входами второго блока элементов И, а косинусные - со входами третьего блока элементов И, преобразователи код-напряжение, фазовращатель и нуль-орган, выходы которого соединены с управляющими входами блоков элементов И, введены интегрирующие и фазосдвигающие блоки,повторители напряжения и вычитатель,а входы преобразователей код-напряжение соединены с старшими разрядами соответственно синусных и косинусных выходов цифрового синусно-косинусного формирователя, выходы преобразователей код-напряжение через соответствующие интегрирующие блоки соединены с входами фазовращателя, первь1й выход которого через последовательно соединенные первые повторитель напряжения и фа-j зосдвигающий блок подключен к первому входу вычитателя, к второму входу которого через последовательно соединенные вторые повторитель напряжения и фазосдвигающий блок подключен второй выход фазовращателя, выход вычитателя соединен с входом нуль-органа.

На чертеже изображена схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, блоки элементов И, цифровой синуснокосинусный формирователь 6, преобразователи 7 и 8 код-напряжение, интегрирующие блоки 9 и 10, фазовращатель 11, например СКВТ, повторители 12 и

13напряжения, фазосдвигающие блоки

14и 15, вычитатель 16 и нуль-орган 17.

014

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Двоичный N-разрядный счетчик 2 счтает импульсы тактовой частоты f, поступающие на его вход от генератора 1 1мпульсов, в результате чего на выходе счетчика 2 образуется линейный циклический код. Этот помощью цифрового синусно-косинусного формирователя 6 непрерывно преобразуется в коды синуса и косинуса числа, записанного в данный момент в счетчике 2. При этом разрядность N счетчика 2 выбирается, исходя из необходимой разрешающей способности преобразования угла в код, а разрядность Нф выходов формирователя 6 из необходимой точности получения значений синуса и косинуса этого угла Коды синуса и косинуса с выходов формирователя 6 поступают соответственно на входы блоков 4 и 5 элементов И, а п старших разрядов поступают также на входы биполярных преобразователей 7 и 8 код-напряжение. На выхог, дах преобразователей 7 и 8 формируются кусочно-аппроксимированные напря жения, равные по амплитуде и сдвинутые по фазе на 90. Уменьшение числа участков аппороксимации выходных напряжений преобразователей 7 и 8 за счет подачи на их входы только п старших разрядов кодов синуса и косинуса позволяет снизить требования к быстродействию преобразователей 7 и 8 код-напряжение в раза, но, с

другой стороны, приводит к COOTB iTCTвующему увеличению погрешности формирования квадратурных напряжений. Поэтому между преобразователями 7 и 8 и входными обмотками фазовращателя 11 введены интегрирующие блоки 9 и 10, осуществляющие сглаживание выходных напряжений преобразователей 7 и 8 на участках дискретизации. На выходах фазовращателя 11 образуются напряжения, сдвинутые по фазе относительно входных напряжений на угол, определяемый углом поворота ротора фазовращателя 11. Выходы фазовращателя 11 связаны с фазосдвигающими блоками 1 и 15 через повторители 12 и 13 напряжения с большим входным сопротивлением, которые обеспечивают работу фазовращателя 11 (СКВТ) в режиме холостого хода и независимость регулировки фазосдвигающих блоков 1 и 15. Фазосдвигающий блок И осуществля59ет сдвиг фазы напряжения на + -Р- , а фазосдвигающий блок 15 сдвиг фазы напряжения на г . Напряжение с фазосдвигающих блоков 14 и 15 посту пают на входы вычитателя 16, на выходе которого фор(ируется синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе на угол, определяемый углом поворота фазовращателя 11. Так как напряжение на выходе вычитателя 16 есть результат взаимодействия напряжений с двух выходных обмоток фазовращателя 11 СКВТ, сдвинутых фазосдвигающими блоками 1А и 15 друг относительно друга на -J- , то влияние погрешностей квадратурного питания на сформированный фазовый сдвиг значительно уменьшается, что приводит к существенному .увег личению точности преобразователя. Нуль-орган 17 вырабатывает импульс в момент перехода через нуль от отрицательных значений к положительным синусоидального напряжения, поступающего с выхода вычитателя 16. Так как фазы напряжений, питающих фазовращатель 11, однозначно связаны с состоянием счетчика 2, а выходное напряжение вычитателя 16 сдвинуто по фазе на угол, определяемый углом поп ворота ротора фазовращателя 11, то в момент срабатывания нуль-органа 16 в счетчике 2 содержится кодовый экви валент угла, а на выходах формирователя 6 - кодовые эквиваленты синуса и косинуса угла поворота фазовращателя 11. Импульс с нуль-органа 17 разрешает передачу этой информации на выходы блоков 3-5 элементов И. Если получение кодов синуса и косинуса угла не требуется, то блоки 4 и 5 элементов И могут быть исключены, а разрядность и быстродействие формирователя 6 могут быть уменьшены. 1 Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импулксов, соединенный с входом счетчика, выходы которого соединены с входами первого блока элементов И и входами цифрового синусно-косинусного формирователя, синусные выходы которого соединены с входами второго блока элементов И, а косинусные - с входами третьего блока элементов И, преобразователи код-напряжение, фазовращатель и нуль-орган, выход которого сое; динен с управляющими входами блоков элементов И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразователя, в него введены интегрирующие и фазосдвигающие блоки, повторители напряжения и вычитатель, а входы преобразователей код-напряжение соединены со старшими разрядами соответственнб синусных и косинусных выходов цифрового синусно-косинусного формирователя, выходы преобразователей код-напряжение через соответствующие интегрирующие блоки соединены с входами фазовращателя, первый выход которого через последовательно соединенные первый повторитель напряжения и фазосдвигающий блок подключены к первому входу вычитателя, к второму входу которого через последовательно соединенные вторые повторители напряжения и фазосдвигающий блок подключен второй выход фазовращателя, выход вычитателя соединен с входом нуль-органа.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 520607, кл. G 08 С 9/00, 19752.Авторское свидетельство СССР № 651386, кл. G 08 С 9/00, 1977 (прототип).

J

.:

с;

§

ь