Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/00 

(Б) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла (СКДУ), подключенный к переключателю октантов, выходы которого через синхронные детекторы подключены к одним входам модуляторов, объединенные выходы модуляторов через фильтр подключены к нуль-органу, выход нуль- органа подключен к формирователю временных интервалов, выходы которого подключены к другим входам модуллторов и к блоку преобразования временного интервала в код VI

Недостатком таких преобразователей является низкая точность,вызван, ная погрешностями СКДУ.

Другой известный преобразователь содержит генератор импульсов, подключенный через первый и второй делители частоты к первому и второму формирователям двухфазного напряжения, выходы которых подключены к одному двухфазному модулятору, выходы первого формирователя двухфазного напряжения через фазовращатель а второго формирователя непосредственно подключены к первому двухфазному модулятору, выходы одного и другого двухфазных модуляторов через соответствующие фильтры и компараторы подключены к измерителю временных интервалов, третий вход которого соединен с генератором импульсов (2. .

Недостатком известного преобразователя является его сложность.

Наиболее блиТким техиическ1 1 per шением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, .содержащий СКДУ, один вход которого подключен к генератору, а первый и второй выходы - к одним 3 . входам первого и второго модуляторов соответственно,выходы модуляторов подключены к первому сумматору, cинxpoнны 1 детектор, один вход которого соединен с генератором, выход .блока преобразования напряжения в частоту подключен к реверсивному счетчику, выходы разрядов которого через блоки преобразования угла в код синуса и код косинуса угла подключены к другим входам первого и вт рого модуляторов соответственно. Выход сумматора подключен к другому входу синхронного детектора, выход которого подключен к блоку преобразо вания напряжения в частоту з1 Недостатком известного преобразователя является невысокая - точность, вызванная погрешностями СКДУ. Цель изобретения - повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла пово рота вала в код, содержащий синуснр косинусный датчик угла, один вход которого подключен к генератору, а первый и второй выходы - к одним входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к первому сумматору синхронный детектор, один вход которого соединен с генератором, выход блока преобразования напряжения в частоту подключен к реверсивному счетчику, выходы разрядов которого через блоки преобразования кода угла в код синуса и код косинуса угла под ключены к другим входам первого и второго модуляторов соответственно, введены делитель частоты, третий и четвертый модуляторы, второй и тре тий сумматоры, второй синхронный детектор и два полосовых фильтра, выхо первого сумматора через один полосовой фильтр подключен к другому входу первого синхронного детектора, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к одним входам третьего и четвертого модуляторов, другие входы которых соединены с выходами блоков преобразования кода угла в код косинуса и код синус угла соответственно, а выходы подклю чены к второму сумматору, выход второго сумматора через другой полосово фильтр подключен к одному входу второго СИНХРОННОГО детектора, выходы первого и второго -синхронных детек124торов подключены к третьему сумматору, выход которогр подключен к блоку преобразования напряжения в частоту, а выход генератора через делитель частоты подключен к другим входам синусно-косинусного датчика угла и второго синхронного детектора. На чертеже представлена блок-схема преобразователя. Преобразователь содержит генератор 1, выход которого соединен с первым входом синусно-косинусного датчика 2 угла ССКДУ) непосредственно, а с Вторым входом - через делитель 3 частоты, выходы датчика 2 через модуляторы и 5 подключены к входам сумматора 6, а через модуляторы 7 и 8 - к входам сумматора 9 выходы сумматоров 6 и 9 через полосовые фильтры 10 и 11 подключены к одним входам синхронных детекторов 12 и 13, соответственно, другие входы которых соединены с выходами генератора 1 и делителя 3 частоты, а выходы через сумматор 1 подключены к блоку 15 преобразования напряжения в частоту, выходы блока 15 подключены к реверсивному счетчику 16, выход которого -является выходом преобразователя. Выходы реверсивного счетчика 16 через блок 17 преобразования кода угла в код синуса подключены к входам модуляторов 4 и 8, а через блок 18. преобразования кода угла в код косинуса -. к входам модуляторов 5 и 7. Преобразователь работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение О возбуждения первого входа датчика 2 с частотой f . На второй вход датчика 2 поступает напряжение и с выхода делителя 3, . частота которого fo в четное .число раз (2) меньше частоты f генератора 1. Выходные напряжения СКДУ равны U,-U C05oi.-U,siMci, Н) и -и 91Ио1.+и,С05о1, где cL- угол поворота вала СКДУ 2. Выходные напряжения СКДУ 2 через модуляторы k и S поступают на входы сумматора 6, а через модуляторы 7 и 8 на входы сумматора 9. Модуляторы 4 и 8 осу111ествляют перемножение напряжений U-5 и Од на величину, пропорциональную коду sint, посту 5 пающему с выхода блока 17, а модуляторы 5 и 7 перемножают напряжения и, и и на величину, пропорциональную выходному коду cost)блока 18. IT является выходным кодом реверсивного счетчика 16. На выходе сумматоров 6 и 9 напряжения иб и Ug описываются следующими выражениями: Ug--U 5WCdL--l -)4.(a., Og -u cosCol-i)-u siMU-i)- U) Полосовой фильтр 10 пропускает составляющую Ug- с частотой f и подавляет составляющую с частотой f. Полосовой фильтр 11 пропускает составляющую Ug с частотой f и не пропускает составляющую с частотой f . Синхронные детекторы 12 и 13 осуществляют фазочувствительноё выпрямление выходныхнапряжений полосовых фильтров 10 и 11, Напряжение на выходе сумматора Н, пропорциональное 2 (cL-1), управляет частотой блока 15 преобразования напряжения в частоту. Выходные импульсы блока 15 изменяют код реверсивного счетчика 16 и его числовой эквивалент 1 так, чтобы сделать входное напряжение блока 15 равным нулю. Выходные напряжения U-, и IJg .синхронных детекторов 12 и 13 с учетом неравенства коэффициента передачи сГ К, и неортогональности обмоток лЧ .СКДУ 2 определяются следующими выра жениями: U-l) - siviCdlV W-f- coBU-), ( J8--u l a ° (o()- - COSGi-U) ,(4 где K и K, коэффициенты передачи основного и дополнительного каналов преобразования, включающих датчик 2 модуляторы, сумматоры и синхронные детекторы. Выходное напряжение сумматора Т определяется разностью U.. и Ugi UQ-U.-Ug--(u iCi+Ua.Ko.)5iyi )- -.cosX -U)+CU-, Kr UaKi)Cos Cd4D-).- SAMJoLtlt) 26 В установившемся состоянии IL и и импульсы на выходеблока 15 отсутствуют. Установившееся состояние достигается при oL , где с томностью до величин второго порядка малости ошибка дТ- преобразователя составит Ш,( - („ Из выражения(,6) видно, что преобразования угла в код, обусловленная нерйвенетёом коэффициентов передачи (Гк и пространственной неортогональностыо д обмоток датчика 2 у рассмотренного преобразователя В: ( / (/М раз меньше, чем у прототипа. . В результате введения дополнительных элементов и их соответствующего включения компенсируется ошибка преобразоватеття, обусловленная неравенством коэффициентов передачи и неортогональностью обмоток СКДУ. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, один вход которого подключен к генератору, а первый и второй выходы - к,одним входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к. первому сумматору, синхронный детектор, один вход которого соединен с генератором, выход блока преобразования,напряжения в частоту подключен к реверсивному Счетчику, выходы разрядов которого через блоки преобразования ,кбда гла в код синуса и код косинуса угла подключены к другим входам первого и второго модуляторов соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены делитель частоты, третий и четвертый модуляторы, второй и третий сумматоры, второй синхронный детектор и два полосовцх фильтра, выход первого сумматора через один полосовой фильтр подключен к другому входу первого синхронного детектора, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла

подключены к одним входам третьего и четвертого модулятора, другие входы которых соединены с выходами блоков преобразования кода угла в ко косинуса и код синуса угла соответственно, а выходы подключены к второму сумматору, выход второго сумматора через другой полосовой фильтр подключен к одному входу второго синхронного детектора, выходы первого и второго синхронных детекторов подключены к третьему сумматору, выход которого подключен к блику преобразования напряжения в частоту, а выход генератора через делитель

частоты подключен к другим входам синусно-косинусного датчика угла и второго синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G08 С 9/ОА, 1975.

2.Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Под ред. А.А.Лхметжанова. М., Энергия, 1978, c.lU-li 7, рис. .2, Ц.25.

3.Авторское свидетельство СССР W 691909,, кл. G 08 С 9/00, 1977 (прототип). ,