Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла,и устройство для его осуществления

 

1. Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на преобразовании кода угла в интервал времени с помощью счетных импульсов , формировании двухфазных гармонических колебаний, амплитуды которых равны, фазы сдвинуты на 90°, а круговая частота со связана с частотой счетных импульсов следующим соотношением : U 2 1 Л гео где А. Sbo ичина кода, соответствунщего 360°, преобразовании двухфазных гармонических колебаний в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании , отличающийся тем, что, с целью повышения бьютродействия и точности преобразования, код угла разделяют на две группы разрядов -J старшую и младшую, в интервал времени преобразуют код угла младшей группы разрядов, формируют ряд опорных напряжений, пропорцйональньк синусам и косинусам всех возможных углов старшей группы разрядов, выбирают из ряда опорных напряжений два пропорциональных синусу и косинусу угла старшей группы разрядов, соответствующих текущему коду угла, из которых путем интегрирования формируют сигналы начальных условий, а формирование двухфазных гармонических колебаний производят с учетом сигналов начальных условий в течение этого интервала времени. 2. Устройство для преобразования 8 кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее первый элемент И, счетчик, два аналоговых запоминающих устройства , генератор импульсов, выход которого соединен с первьм входом .первого элемента И, выход которого соединен с первым счетным входом счетчика, отличаю щееся тем, что в него введены источник К 00 опорных напряжений,

аа 60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Q 27i

В

Аъьоо (21) 3647047/24-24 (22) 26.09.83 (46) 23.0f.85. Бюл. У 3 (72) В.А.Ларионов (53) 681.327(088.8) (56) 1. сеид Г. Методы построения преобразователей код-аналог. Перевод Р 4228Б. ОНТИ, 1970, с. 98,99.

2. Авторское свидетельство СССР

У 452920, кл. Н 03 К 13/02, 1974 (прототип). (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОДА УГЛА

В НАПРЯЖЕНИЯ, ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЕ СИНУСУ И КОСИНУСУ УГЛА, .И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на преобразовании кода угла в интерI вал времени с помощью счетных импуль. сов, формировании двухфазных гармонических колебаний, амплитуды которых о равны, фазы сдвинуты на 90, а круговая частота са связана с частотой счетных импульсов следующим соотношением: где А < о величина кода, соответствующего 360, преобразовании о двухфазных гармонических колебаний в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности преобразования, код угла разделяют на две группы разрядов -1 старшую и младшую, в интервал времени преобразуют код угла младшей груп4(51) Н 04 R 15/00, Н 03 М 1/00. пы разрядов, формируют ряд опорных

1 напряжений, пропорциональных синусам и косинусам всех возможных углов старшей группы разрядов, выбирают из ряда опорных напряжений два пропорциональных синусу и косинусу угла старшей группы разрядов, соответствующих текущему коду угла, из которых путем интегрирования формируют сигналы начальных условий, а формирование двухфазных гармонических колебаний производят с учетом сигналов начальных условий в течение этого интервала времени.

2. Устройство для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее первый элемент И, счетчик, два аналоговых запоминающих устройства, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом ,nepaorn элемента И, выход которого соединен с первым счетным входом счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены источник K опорных напряжений, (2k+2) ключей, два интегратора, инвертор, два регистра, блок адреса ключей, второй элемент И, элемент НЕ, выходы источника (опорных напряжений соединены с входами первых K ключей и с входами вторых k ключей, выходы первых K ключей соединены с первым входом первого интегратора, выходы вторых к ключей соединены с первым входом второго интегратора, выход первого интегратора соединен с входом (2 +1) ключа и с входом первого аналогового заполняющего устройства, выход.(2К -1) ключа соединен с вторым входом второго интегратора, выход

1136327

20 которого соединен с входом инвертора и входом второго аналогового запоминающего устройства, выход инвертора соединен с входом (2К+2) ключа, выход которого соединен с вторым входом первого интегратора, выходы младших разрядов первого регистра соединены с информационными входами счет-, чика, выходы старших разрядов первого регистра соединены с входами блока адреса ключей, информационный выход счетчика соединен со сдвиговым входом второго регистра, выход переноса счетчика соединен с входом записи второго регистра, первый выход второго регистра соединен с управляющими входами первого и второго аналоговых запоминающих устройств, втоI

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей типа код-угол, в выходных устройствах

ЦВМ, контрольно-проверочной аппаратуры.

Известен способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, в котором код угла преобразуют в коды синуса и косинуса угла, которые линейно преобразуют в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла (lj .

Недостатком этого способа являются низкие быстродействие и точность преобразования кода угла в коды синуса и косинуса угла, что приводит к недостаточным быстродействию и точности преобразования в целом.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на преобразовании кода угла в интервал времени с помощью счетнык импульсов, формировании двухфазных гармоничес- ЗО ких колебаний, амплитуды которых о равны, фазы сдвинуты на 90, а рой выход второго регистра соединен с входами обнуления интеграторов, третий выход второго регистра соединен с входом разрешения блока адреса ключей и с входом записи первого регистра, четвертый вьжод второго регистра соединен с управляющими входами (?К+1) и (2К+2) ключей, с входом записи счетчика, с вторым входом первого элемента И и через элемент НŠ— с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго элемента И соединен с вторым счетным входом счетчика, 2 К выходов блока адреса ключей соединены с управляющими входами первых " и вторых К ключей. круговая частота и связана с частотой 1 счетных импульсов следующим соотношением:

"адьо где А оо — величина кода, соответствующего 360, преобразовании двухо фазных гармонических колебаний в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании (2).

Устройство для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, осуществляющие известный способ, содержит генератор импульсов, генератор гармонических колебаний, триггер, элемент И, счетчик, два аналоговых запоминающих устройства (фазовые детекторы), коммутатор, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым счетным входом счетчика, к входам разрядов которого подключены выходы коммутатора, выход счетчика соединен с первыми входами аналоговых запоминающих устройств (АЗУ) и с первым входом триггера, второй вход которого и вход коммутатора соединены с первым выходом генератора гармонических колебаний, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами АЗУ, вьжод триггера соединен с вторым входом элемента И.

3 <136

Недостатками известного способа являются большое время преобразования, равное периоду опорных синусоидальных напряжений, и наличие погрешности, вызванной изменением опор- 5 ных напряжений во время такта их запоминания (время переписи опорных напряжений в запоминающие устройства не равно нулю), т.е. недостаточно выooêàÿ точность. 1О

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанному на преобразовании кода угла в интервал времени с помощью счетньм импульсов, формировании двухфазных гармонических колебаний, амплитуды которых равны, фазы сдвинуты на 90, а круговая частота о

Я которых связана с частотой 1 счетных импульсов следующим соотношением: 25 (1 QA 36p> где А оо - величина кода, соответствующего 360, преобразовании двухфазных гармонических колебаний в на- ЗО пряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании, 1 код угла разделяют иа две группы разрядов-стершую и младшую,в интервал времени преобразуют код угла младшей груп- 35 пы разрядов, формируют ряд опорных напряжений, пропорциональных синусам и косинусам всех возможных углов старшей группы разрядов, выбирают иэ ряда опорных напряжений два про- 40 порциональных синусу и косинусу . угла старшей группы разрядов, соответствующих текущему коду угла, иэ которых путем интегрирования формируют сигналы начальных условий, а 45 формирование двухфазных гармонических колебаний производят с учетом сигналов начальных условий в течение этого интервала времени.

Устройство для преобразования ко- 5О да угла в йапряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее первый элемент И, счетчик, два аналоговых запоминающих устройства, генератор импульсов, выход которого 55 соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым счетным входом счетчика, до327 4 полнительно содержит источник K опорных напряжений, (2К+2) ключей, два интегратора, инвертор, два регистра, блок адреса ключей, второй элемент

И, элемент НЕ, выходы источника К опорных напряжений соединены с входами первых K ключей и с входами вторых K ключей, выходы первых K ключей соединены с первым входом первого интегратора, выходы вторых К ключей соединены с первым- входом второго интегратора, выход первого интегратора соединен с входом (2К+1) ключа и с входом первого аналогового запоминающего устройства, выход (2K+1) ключа соединен с вторьи входом .второго интегратора, выход которого соединен с входом инвертора и входом второго аналогового запоминающего устройства, выход инвертора соединен с входом (2K+2) ключа, выход которого соединен с вторым входом первого интегратора, выходы младших разрядов первого регистра соединены с информационными входами счетчика, вьмоды старших разрядов первого регистра соединены с входами блока адреса .ключей, информационный выход счетчика соединен со сдвиговым входом второго регистра, выход переноса счетчика соединен с входом записи второго регистра, первый выход второго регистра соединен с упраляющими входами первого и второго аналоговых запоминающих устройств, второй выход второго регистра соединен с входами обнуления интеграторов, третий выход второго регистра соединен с входом разрешения блока адреса ключей и с входом записи первого регистра, четвертый выход второго регистра соединен с управляющими входами (2К+1) и (2К+2) ключей, с входом записи счетчика, с вторым входом первого элемента И и через .элемент НŠ— с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импуль сов, выход второго элемента И соединен с BTophlM счетным входом счетчика, 2k выходов блока адреса ключей соединены с управляющими входами первых К и вторых К ключей.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, ре1136327 ализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — диаграммы напряжений на выходе интеграторов. Устройство содержит источник 1К опорных напряжений, ключи 2-1, 2-2 К, интеграторы 3 и 4, инвертор 5, ключи 6 и 7, аналоговые запоминающие устройства (АЗУ) 8 и 9, генератор

10 импульсов, регистр t1, блок 12 адреса ключей, элемент НЕ 13, элементы И 14 и 15, счетчик 16, регистр 17.

Интеграторы 3 и 4 имеют две постоянные времени: для каждого входасвою. Регистр 11 предназначен для хранения кода угла и представляет собой регистр с возможностью параллельной записи информации. Блок t2. адреса ключей предназначен для управления ключами 2-1 — 2-2К в соответствии с кодом на его входах. Например, если обозначить его входные сигналы Х 1- ХМ, где М вЂ” количество разрядов в старшей группе разрядов кода угла, то при М, равном 2, и соответственно, К, равном 3, выходные сигналы 1 ; блока 12 адреса ключей будут иметь вид.

Y,=ö, х,лХ = Ц1AX1A ХЯ 3= Ч« < ! 4 = Ц1 47(4 л ХЯ

Y g = Ц 1 л 7Х(л >< Д

Уь * < „Ь Х1 где q — сигнал управления блоком

12 адреса ключей, поступающий из регистра 17. При М 3 и, соответственно, k =5, выражения для сигналов (1-У10 можно получить аналогично, т.е. в соответствии с кодом старших разрядов угла блок 12 адреса ключей замыкает один ключ иэ первой группы ключей 2-1 - 2- К и один ключ из второй группы ключей 2-(К+1)-(2-2К).

Счетчик 16 предназначен для преобразования кода младших разрядов угла во временной интервал и для формирования фиксированных временных интервалов и представляет собой реверсивный счетчик с возможностью парал лельной записи информации (счетчик

16, например, может быть сделан на основе микросхем 133ИЕ7). Регистр

17 предназначен для формирования тактов работы устройства путем продвижения логической единицы и представляет собой четырехразрядный сдвиговый регистр с BosMQEBocTbIo

ЗО

55 параллельной записи информации (регистр 17, например, может быть сделан на основе микросхем 133ИР1).

Устройство работает следующим образом.

На первом такте работы устройства логическая единица находится в третьем разряде регистра 17. По фронту сигнала, в регистр 11 записывается входной код угла М, который хранится там в течение всех четырех тактов. Сигнал Ц, разрешает работу блока 12 адреса ключей, который в соответствии с кодом старших разрядов угла М коммутирует с помощью двух групп ключей: 2-1 — 2- k и 2-К+1

2-2 K — два напряжения из ряда опорных напряжений на выходе источника 1 опорных напряжений. Зти напряжения поступают на первые входы интеграто- ров 3 и 4 и начинают интегрироваться. Одновременно на счетный вход счет чика 16, работающего на сложение, поступает череэ элемент И 14 счетные импульсы с генератора 10 импульсов.

При появлении сигнала с информационного выхода счетчика 16 в регистре

17 логическая единица сдвигается в четвертый разряд и первый такт заканчивается. В результате первого такта на выходе интеграторов 3 и 4 получают напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла старших разрядов кода угла Ж . Например, если старшие разряды состоят из двух разрядов, соответствующих 180 и 90 и

f о с равно 0, то на вход интегратора 3 подают отрицательное опорное напряжение, на вход интегратора 4 — нулевое напряжение. Тогда в результате первого такта.на выходах интеграторов 3 и 4 будут положительное и нулевое напряжения, т.е ° напряжения, пропорциональные косинусу и синусу угла О . Аналогично, например, если о старшие разряды состоят из трех разрядов, и с равно 45, то

t Э на первые входы интеграторов 3 и 4 подают одинаковые отрицательные напряжения и по окончании первого такта на выходах интеграторов 3 н 4 получают одинаковые положительные напряжения (первые постоянные времени интеграторов 3 и 4 набирают равными), т.е. напряжения, пропорциональные косио нусу и синусу угла 45, и т. д.

На втором такте по фронту сигнала ч на выходе регистра 17 в счетчик

01 = U sin (pt a м );

02=0cos(Pt, +и ) В устройстве круговая частота /) выбирается равной

7 136327 8

16 записывается код младших разря- такт заканчивается. В результате в дов угла ф,, На счетный вход счетчи- момент окончания второго такта пока 16, работающего на вычитание, по- лучают на выходах интеграторов 3 и 4 даются счетные импульсы через эле- напряжения (фиг.2) мент И 15 с генератора 10 импульсов. UI=Us п, Одновременно с помощью ключей 6 и 7 42= 0 со к. интеграторы 3 и 4 и инвертор 5 замы- так как каются в кольцо (на первые входы ин- g--k о теграторов 3 и 4 ничего не поступа- На третьем такте все ключи 2-1 ет - ключи 2-1 — 2-2 К все закрыты), 10 2-2 k соединяющиеся с входами инобразуя осциллятор. Действия осцилля- теграторов 3 и 4, закрыты, на управтора описываются дифференциальным ляющие входы аналоговых запоминающих уравнением: к„ устройств 8 и 9 поступает сигнал 0

uñ-u ) и происходит перезапись напряжений

TL Т2, 15 с выходов интеграторов 3 и 4 (фиг.2) где К„ — коэффициент передачи инвер- (которые выполняют в этот момент роль то а 5 ра 5, промежуточных аналоговых запоминаюТ1, 1 - вторые постоянные времени щих устройств) в аналоговые запоминающие устройства 8 и 9. ОдновременВыходные сигналы 0 1, U 2 (фиг ° 2) 20 но на счетный вход счетчика 16 раS интеграторов 3 и 4, представляющие ботающий на сложение, подаются счетсобой решение этого дифференциаль- ные импульсы. По появлению сигнала ного управления, имеют вид на информационном входе счетчика

16 и регистра 17 логическая единица сдвигается во второй разряд и третий такт кончается.

На четвертом такте сигнал (с где P — круговая частота гармонивыхода регистра 17 поступает на вхоческих колебаний; ды управления обнулением интеграто30 ров 3 и 4 и интеграторы 3 и 4 обнуляются ° По появлению сигнала на информационном выходе счетчика 16, работающего как в третьем такте, в регистре 17 логическая единица сдвигается в третий разряд, четвертый такт кончается, начинается снова первый такт.

2»

p=- — 3 д

Длительность второго такта как

Ф адьо и в известном способе в конечном

Ф ,где А счете определяется разрядностью — величина кода, соответ 360 ствующего 360 преобразования и частотой счетных импульсов. Длительности же первого

Второй такт такт ос илли

Э поо

Э ц рования, ;третьего и четвертого тактов р д лжается в течение интервала вре- 1деляютс в опре1деляются параметрами интеграторов мени, получаемого от преобразова- 3 и 4. и . и аналоговых запоминающих ния кода угла e(" младших разрядов устройств 8 и 9 и могут быть кода угла Ы . При появлении сигнала сделаны значительн ачительно меньше длительна выходе переноса счетчика 16 ности второго такта. (т.е. счетчик 16 обнулился) в млад- Экономический эффект от применеший разряд регистра 17 записывается ния изобрете я изо ретения обусловлен его технилогическая единица, в остальные азраз- ческими преимуществами, изложенными ряды — логические нули, и второй

1136327

1136327

Составитель А.Сидоренко

Техред А.Кикемезей Корректор О.Луговая

Редактор Е.Папп

Филиал ППП "Патент", r. Ултород, ул. Проектная, 4

Заказ 10303/45 Тирам 658, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5