Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи источников информации с ЭВМ в управляющих и информационных системах. Цепью изобретения является повышение точности преобразователя в динамическом режиме его работы. Поставленная цель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Н 03 М l/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVM (21) 4185942/24-24 (22) 26,01,87 (46) 23.08.88, Бюл. У 31 (75) В.Д.Аксененко и Л.Л.Аксененко .(53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1088044 ° кл. Н 03 М 1/48, 1982.

Вульвет Д.М. Датчики в цифровых системах. — М.: Энергоиздат, 1981, с. 158-160, рис. 6.16.

„„SU„„1418904 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи источников информации с ЭВМ в управляюших и информационных системах. Целью изобретения является повышение точности преобразователя в динамическом .режиме его работы. Поставленная цель

1418904 достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала, содержащий синудно-косинусный датчик 1 угла, синусно-косинусный ЦАП 2, ЦАП 3, усилитель 5, демодулятор 7, фильтр 9, преобразователь ll напряжения в частоту, реверсивный счетчик 13, причем синусно-косинусный ЦАП 2 содержит селектор 16 квадрантов, ЦАП 17, 18, 19, 20, усилители 21, 22, блок 23 синусно-косинусного преобразования кодов, представляющие в совокупности основной канал измерения угла поворота, вводится корректирующий канал, образованный ЦАП 4, усилителем 6, демодулятором 8, фильтром 10, преобра1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи источников информации с ЭВМ в управляющих и информационных системах, Цель изобретения — повышение точности преобразователя в динамическом режиме работы путем измерения динамической погрешности и коррекции результатов измерения.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, синусно-косинусный цифроаналоговый преобразотель (ЦАП) 2, умножающие ЦАП 3 и 4, усилители 5 и 6, демодуляторы 7 и 8, фильтры 9 и 10, преобразователи 11 и

12 напряженияt в частоту, реверсивные счетчики 13 и 14, сумматор 15 ° Сииусно-косинусный ЦАП 2 содержит селектор 16 квадрантов, умножающие ЦАП

17-20, усилители 21 и 22, синуснокосинусный преобразователь 23 кода.

Преобразователь работает следующим образом.

Синусно-косииусный датчик 1 угла вырабатывает на выходе два напряжения

25 U> =U sinut )sin(a - e,) — д cos(e — 6, )), (1) датчика I воз бужде- »11 ((с — 81)- 6qpsin(o/-6, ) cos  —

35 - - " (-8,) вЫ6 .

{2) U (E,)=U cos g sinu t, Цэ(С)=П sin a sin wt, где ct - угол поворота вала

ы — частота напряжения ния датчика I . зователем 12 напряжения в частоту

1 реверсивным счетчиком 14. В динамическом режиме на выходе усилителя 5 основного канала вьщепяется напряжение, пропорциональное динамической погрешности основного канала преобразователя, а корректирующий канал изменяет ее величину, Код угла Ng формируется сумматором 15 путем суммирования кода счетчика 13, содержащего динамическую погрешность, и кода

N>g динамической погрешности, формируемого в счетчике 14. В результате суммирования кодов динамическая погрешность корректируется. 1 з.п. флы1 1 ил, 2

Напряжения U<(t) и П,(С) преобразуются синусно-косинусным UAII 2, причем селектор 16 приводит эти напряжения в первый квадрант с, после чего в ЦАП 17 и 19 эти сигналы умножаются на э1п О,, а в ЦАП 18 и 20 — на cos$l,, Укаэанные функции вырабатываются блоком 23 иэ кода N < старших раэря1 дов счетчика 13. В результате попар10 ного суммирования выходных напряжений ЦАП на выходах усилителей 21 и

22 образуются соответственно — s i n(dt (s i n 4 c o s О, - c o s o(s i n 6, ) =

sin(« — 8, ) sinut;

U =U simt(cosd cos &, +sino(.sin8, )=

cos(l — e„) sinu С.

Второе из напряжений через ЦАП 3 с коэффициентом передачи 8<, пропор20 циональным коду N y младших разрядов счетчика 13, поступает на усилитель

5, где суммируется с напряжением в результате суммирования

Приведенное выражение является приближенной реализацией операции нахождения синуса разности углов Ы- 8, и 8q и более точно выглядит следующим образом:

8904

4 счетчика 14 соответствует динамической погрешности основного контура

14) N = 4о(Выходной код N преобразователя, формируемый на выходе сумматора 15 суммированием кода N =а(- дЫ счетчика 13 и кода N4g = & счетчика 14, не содержит динамической поrpешности (N W) °

При движении вала по более сложноqt2 му закону 4(t)= - - напряжение рассогласования U5(t) и динамическая пой грешность ao(>< (t) = — . t изменяются

К во времени ° Погрешность основного канала отслеживается корректирующим каналом с погрешностью, обратно пропорциональной коэффициенту усиления корректирующего контура Кк

Таким образом, преобразователь представляет собой устройство с астатиэмом второго порядка, т.е. не имеет погрешности по первой производной закона изменения углового положения вала. Добротности преобразователя по высшим производным пропорциональны произведению коэффициентов усиления основного и корректирующего каналов.

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-коси40 нусный датчик угла, выходы которого подключены к первому и второму входам синусно-косннусного умножающего цифроаналогового преобразователя, первый выход которого подключен к перво45 му входу первого суммирующего усилителя, а второй выход - к аналоговому входу первого умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу первого суммирующего усилителя, выход

50 которого через последовательно соединенные демодулятор, фильтр и преобразователь напряжения в частоту соединен с входами первого реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к цифровому входу синусно-косинусного умножающего цифроаналогового преобразователя, а выходы младших разрядов реверсивноs i n halo(s in e t .

Напряжение рассогласования поступает на усилитель Ь корректирующего контура, этот контур отслеживает рассогласование, изменяя код в счетчике

14 в сторону уменьшения напряжения, и5 U (- В,) ьв sine t.

В установившемся состоянии корректирующего контура U =0, что достигается при sin ddt= 40 c os (o(- О, ) °

Аналогично рассуждениям для 8> для da можно считать sin ha - dd> и

cos(d- 8,,=1 при ЬЫ 48> Тогда при ZVK скоростях вала Я С вЂ - установившееся

9+2

Ф состояние достигается при >=48, код

2Я

В пределах малого угла 2-- -i on1 ределяемого ценой младшего из 1+2 разрядов, управляющих ЦАП 2, с доста- 5 точной точностью (т.е. с погрешностью менее цены младшего иэ n=2+1+m разрядов) выполняются равенства cos 02=

=1, sin8, = g.

Укаэанные, соотношения выполняются, например, для 17-разрядного преобразователя с 1=5 и m=10 (т.е, с объемом памяти синуса 32 слова).Соответственно, выражения (2) и (1) различаются не более чем на единицу младшего разряда, т.е. в пределах уг2й ла

U,=U sin(a- e,- e,) sinn(.

Напряжение рассогласования U вы5 прямляется демодулятором 7, пульсации выпрямленного напряжения подавляются фильтром 9 а постоянная сос"ф кк тавляющая управляет выработкой им- Ко Кк пульсов в преобразователе 11, кото25 рые изменяют код счетчика 13 в сторо ну уменьшения U5 ° В установившемся режиме код счетчика 13 соответствует входному углу Ы= Д + e т

При вращении вала датчика 1 с постоянной скоростью преобразователь преобразует угол в код с некоторой скоростной погрешностью ьо( т,е. Ng=d- Ы, причем

Я

35 формула изобретения

dc() = где К вЂ” коэффйциент усиления разомкнутого контура основного канала, и на выходе усилителя 5 напряжение

5 l4 го счетчика — к цифровому входу первого умножающего цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыщения точности преобразователя в динамическом режиме, в него введены вторые умножающий цифроаналоговый преоб разователь, суммирующий усилитель, демодулятор,,фильтр, преобразователь напряжения в частоту, реверсивной счетчик и сумматор, второй выход синусно-косинусного умножающего цифроаналогового преобразователя подключен к аналоговому входу второго умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, выход второго суммирующего усилителя через последовательно соединенные вторые демодулятор, фильт и преобразователь напряжения в частоту соединен с входами второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому входу второго умножающего цифроаналогового преобразователя и к первой группе входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходу первого реверсивного счетчика, выход сумматора является выходом преобразователя.

2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что синусно-косинусный умножающий цифроаналоговый преобразователь содержит селек18904 тор квадрантов, первый — четвертый умножающие цифроаналоговые преобразователи, первый и второй суммирующие усилители, синусно-косинусный преобразователь кодов, первый выход селектора квадрантов подключен к аналого.вым входам первого и второго умножающих цифроаналоговых преобразователей, второй выход селектора квадрантов подключен к аналоговым входам третьего и четвертого умножающих цифроаналоговых преобразователей, цифровые входы первого и третьего цифроаналоговых преобразователей соединены с первым выходом сииусно-косинусного преобразователя кодов, а цифровые входы второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей соединены с

2Q BTopblM выходом синусно-косинусного преобразователя кодов, выходы первого и четвертого цифроаналоговых прер образователей подключены к входам первого суммирующего усилителя, а вы25 ходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключены к входам второго суммирующего усилителя, выходы первого и второго суммирующих усилителей являются первым и

3О вторым выходами преобразователя, цифровые входы селектора квадрантов и синусно-косинусного преобразователя кодов объединены и являются цифровым входом преобразователя, первый и второй входы селектора квадрантов являются первым и вторым входами преобразователя.

Составитель Е.Бударина

Редактор В,Петраш Техред М.Моргентал

Корректор С,Черни

Заказ 4167/56 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4