Многоканальный преобразователь угла поворота синусно- косинусного датчика в код

 

Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть применено для построения преобразователей угла поворота СКВГ-датчика в двоичный код как для автономного использования, так и в устройстве ввода - вывода ЦВМ. Цель изобретения повьяцение точности преобразователя за счет увеличения диапазона преобразуемых амплитуд выходных напряжений СКВТ-датчиков. Для этого в преобразователь угла поворота вала, содержащий коммутатор вькодных сигналов датчиков угла, два развязывающих усилителя, устройства сетевой и автоматической синхронизации, аналогоцифровой преобразователь, блок управления , введены два усилителя питающих напряжений, два ограничителя питающих напряжений, дополнительный источник постоянного напряжения, коммутатор октантов, определитель октантов, регистр. Усилители питающих напряжений содержит масштабные резисторы и операционный yc mитeль, ограничители питающих напряжений - резисторы и диоды, блок управления - устройство адресного управления и устройство запуска АЦЦ, аналого-цифровой преобразователь - входной резистор, ЦАП, компаратор,регистр. Усилители и ограничители питающих напряжений и дополнительный источник постоянных напряжений обеспечивают автоматическое смещение питаюии:х напряжений для синусно-косинусных коммутаторов и двух развязывающих усилителей при изменении входных напряжений Usin и Ucos за пределы пороговых значений, создаваемых ограничителями напряжения положительной и отрицательной полярности . Создание автоматического смещения питающих напряжений, значительно расширяет диапазон выходных синусно-ко- С1анусных напряжений и позволяет отказаться от нормирования входных напряжений , отрицательно влияющих на точ- . ность преобразования. 2 ил. to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СО| 1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗМИЕВ,.|..:."., БА| .! 11 " .".

Е.. ":

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЪ|Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЪ|ТИЙ (21) 4247926/24-24 (22) 22.05.87 (46) 30.11.88. Бюл. К9- 44 (72) Я.М.Великсон, A.К.11урыгин и В.С.Юхно-Чергейко (53) 681. 325 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1|9- 1024955, кл. Н 03 M 1/64, 1983

Авторское свидетельство СССР

5 9 2830, кл. h 03 M 1/64, l 982. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА ПОВОРОТА СИНУСНО-КОСИНУСНОГО

ДАТЧИКА В КОД (57) Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть применено для построения преобразователей угла поворота СКВГ-датчика в двоичный код как для автономного использования, так и в устройстве ввода - вывода ЦВМ. Цель изобретения — повышение точности преобразователя за счет увеличения диапазона преобразуемых амплитуд выходных напряжений СКВТ-датчиков. Для этого в преобразователь угла поворота вала, содержащий коммутатор выходных сигналов датчиков угла, два развязывакщих усилителя, устройства сетевой и автоматической синхронизации,. аналогоцифровой преобразователь, блок управ„„SU„„1441480 А 1 (51)4 H 03 М 1 64 1 48 ления, введены два усилителя питающих напряжений, два ограничителя питаю- . ших напряжений, дополнительный источник постоянного напряжения, коммутатор октантов, определитель октантов, регистр. Усилители питающих напряжений содержит масштабные резисторы и операционный усилитель, ограничители питающих напряжений — резисторы и диоды, блок управления — устройство адресного управления и устройство запуска АЦП, аналого-цифровой преобразователь — входной резистор, ЦАП, компаратор,регистр . Усилители и ограничители питающих напряжений и дополнительный источник постоянных Hà- 03 пряжений обеспечивают автоматическое смещение питающих напряжений для синусно-косинусных коммутаторов и двух развязывающих усилителей гри изменении входных напряжений Пз п и Псов

sa пределы пороговых значений, соадаваемых ограничителями напряжения по- М® ложительной и отрицательной полярнос- ф38 ти. Создание автоматического смещения |8ф |8 питающих напряжений значительно расширяет диапазон выходных синусно-ко- р„ синусных напряжений и позволяет отказаться от нормирования входных напряжений, отрицательно влияющих на точность преобразования. 2 ил.

)44)480

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мажет быть применено для построеш я преобразователей угла поворота СКВТ-датЧИка в двоИчный1 кац КаК цЛя аптсномного использования, TBK и в устройстве ввода-вывода ЦВИ.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя путем у>теличе10 ния,циапазона преобразуемых амплитуд выходных напряжений CKBT-датчика, а следовательно, отказа от необходимости нормирования входных синусно-ка-синусных напряжен1п1 преобразователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — графики изменения входных, ограниченных и питающих напряжений.

Прео браза ватель содержит к оммут атор 1 выходньг сигналов датчиков угла, первый 2 и второй 3 развязывающие усилители, первый 4 и второй 5 усилители питающих напряжений, первый 25

6 и второй 7 ограничители питающих напряжений, выходы 8 и 9 дополнительного источника постоянного напряжения, коммутатор 10 октантов, устрой=ство 11 автоматической синхронизации. — Р ч0 определитель 12 октантов, устрайстго

13 сетевой синхронизации, блок 14 управления, 11налого-цифроваи преобразо-. ватель (ЦАП) 15, регистр 16, шику 17 выходного кода и шину 18 адр" ñà, 35

Усилители 4 и 5 питающих напряжений содержат масштабные резисторы 19 и 20 и операционный усилитель 21, Ограничители 6 и 7 питающих напря"жений содержат резисторы 22 и 23 и диоды 24 и 25.

Блок 14 управления содержит устройство 26 адресного управления и устройство 27 запуска преобразо =B, теля. дг,;

Аналого-цифровой преобразователь

15 содержит ьгходнай резистор 28, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

29, компаратор 30 и регистр 31 последсвательньг." приближений.

Первьп1 4 и второй 5 усилители питающих напряжений обеспечивают формирование изменяющихся соответственна положительного и отрицательного гптающих напряжений для развязывающих усилителей 2 и 3 и коммутатора 1.

Первый ограничитель 6 питак>щего напряжения отрицательной полярности служит дл я Ограничения 0 т р иц а т ел ьк ых напряжений низкого уровня, а ят той ограничитель 7 питающего напряжо... я служит для ограничения положительных напряжений низкого уровня. Зиаче. ния уровней ограничения одинаковые и задаются равньвти отношениями резиста ров 22 и 23.

Масштабные резисторы 19 и 20 каж1дсго из усилителей 4 и 5 обеспечивают соответственно формирование положительного напряжения ка выходе усилителя 4 и отрицателькагo напряжения на выходе усилителя 5 от дополнительного источника постоянного напряжpi—ния, который обеспечивает питание сперациопног0 усилителя 2) усилителей

4и 5.

Аналого--цифровой преобразователь (ПАП) 15 отношения напряжений абеспечHBBBT формирован 1е цвоичнагÎ капа, ПРОПОРт;-;Окапт,НОГО О:. ОЩСКИЮ Налвлжс-. ний, rior :упающих HO входную цепь (резистор 28) и в компенсирующую цег>ь (ЦАП 29) . ЦАП 29 yrrpdniis;eT påãrrñòpîì

3 I паследователт.ных приолижений rrc сигналам рассогласования компаратс-. ра 30,, ;> стройствo . / -«,1Г,, сна пресбразс г а"теля;1редставляет собой таймер, OGeoПЕЧПВа11тщ11й В1СгтЮЧЕИИЕ рЕГИСтпа 3) ., ВКЛЮЧЯЕТСИ О Г угг p0:.1;.Тна 1 1 B..!TOÛ r Èческой 01тнхронизации и OTpaбируется устр>йством 10 сетевой сикхаонизации, которое 1100 1>аено IIB кампаратарс vi

1 абЕ ПОЧИВаЕТ )тарМИронанИЕ ВЫСОКОГО И

НИЗКОI" О г>ОГт>СГ " ОПОРЦИг Чаг?т. ПЬ1Х OO атветстве11на отри".,ательнсму и поло-" ж11тельном " ПОл iiH - pHOöB:i 01>тевагO iiа "

1 р>т>«еь1ия:. Устрг>" : тво 26 ацрег ко1 0 и р авг1ен>Is",:: påäoT BHëH0 T собой счетчик „ обеспечив ..,>шпй псцстге - ч11 па выходных сигнал 01.- устройства 13 се- Ой синхрснизац.. и.

Вктодно i. регистр 10 Eipepназначен

Оля . гниения прес бразэват-кай инфср.-.мацки, Преобразователь работает следя:-:— щим образом.

7 у т1

Быхс,; HbIp спнусные U q u(„, —., .> и Ка "ИПУСНЫЕ О... Uri,-!,. 1)с>, Нанряжеьп>я От,БТ-датчиков поступают на вход ксммутBI ора Рассмотри!1 11аследав,- "тельность,действия при включ нии ад=.

H >ГО канала комм татора 1 о для Ос

TаЛЬгЯЬ1Х Зта ПОСЛЕДОВЯТСЛЬПОСТЬ анапа

ГИЧНа. 1)агтряжЕПИЛ .Ц.;, I«.) с Па стула.

«>т по соответствую1щтм каналам комкуБ- 11 2R1+R Q. ого "2(R +1 } + R2 ь 2(R „+ R .} 1

2R) + Rz

2(R 1+ К2) К

Ц Бnn2(R +К ) Для выполнения условий ограничения полученные напряжения U и U<>rp выбраны несколько больше значений обоих напряжений при углах поворота . датчика, равных 45, 135, 225 и

31.5 (фиг.2). Это обеспечивает работу ограничителей 6 и 7 только от одного из двух напряжений. При выпеуказанных зна:ениях резисторов 22 и 23 и отсутствии режима ограничения напряжения иа прямых входах дополнительных усилителей 4 и 5 близко к нулю.

При преывшении одним иэ напряжений уровня ограничения одной или другой полярности в ограничителях 6 и 7 -резисторные делители перестраиваются в группы резисторов 22-1; 22-2; 23-2 или 22-1; 23-!- 22-2 в зависимости от полярности. При этом напряжения

U „и U+, на прямых вхоцах операционного усилителя 21 усилителей 4 и 5 равны

50

R.+R

8. — Us(U }

+ г,. к. — °

"2R1+ К .1 1 4 1 I 4 т итона 1 к р 1э лаз (нающим сичптРлям

2 и 3, С выход» усилителей 2 и 3 на— пряжения поступают на ограничители

6 и 7, при этог1 синусное напряжение

5 непосредственно поступает к диодам

24 и 25 первого ограничителя 6 питающего напряжения, а косинусное напряжение — к диодам 24 и 25 второго ограничителя 7 питающего напряжения.

Если напряжения И, и U, (фиг. 2) не превышают значений U orp, и Б,„.р, то напряжения обеих полярностей в цепях питания коммутатора 1 развязывающих усилителей 2 и 3 не изменяются эа 15 счет ограничителей 6 и 7. Эти исходные значения формируются дополнительными усилителями 4 и 5 за счет масштабных резисторов 19 и 20 от дополнительного источника постоянного напря- 2< жения (U „и U „- напряжения соответственно на выходах 8 и 9 источника).

Если в ограничителях 6 и 7 равные резисторы 22 обозначить через R<, а резисторы 23 обозначить через 2 „то 25 напряжения ограничения определяются по формулам

1 . + В 1+ R)

U, = Ц (U )

2R,+R, Т,1

2R, +Е

В результате воздействия напряжения

U „ происходит соответственно увеличение отрицательного и уменьшение положительного напряжения питания коммутаторов 1 и развязывающих усилителей 2 и 3, а при воздействии чапряжения 0, изменение напряжений питания носит обратный характер.

Выходные напряжения раэвяэывающих усилителей 2 и 3 поступают на коммутатор 10 октантов, устройство 11 автоматической синхронизации и определитель 12 октантов. На коммутаторе 10 октантов синусное и косинусное налряжения формируются в виде выпрямленных напряжений отрицательной полярности, поступающих во входную цепь (резистор 28) ЦАП 15, и положительной полярности, поступающих в компенсирующую цепь (ЦАП 29) того же ЦАП 15.

При этом в коммутаторе 10 происходит сравнение синусного и косинусно-. го напряжений го модулю, чем обеспечивается поступление меньшего иэ напряжений во входную цепь (резистор

28), а большего — в компенсирующую цепь (ЦАП 29) ЦАП 15. В устройстве 11 автоматической синхронизации синусное и косинусное напряжения суммируются по модулю, после чего выделяется периодический переход сумматорного напряжения через ноль. Это выполняется на компараторе, сигнал которого используется для управления устройством

27 запуска преобразователя. В опреде= лителе 12 октантов обеспечивается определение фаз синусного и косинусногонапряжений и их составляющих суммарного и разностного напряжений на компараторах. Их выходные уровни формируются в трехразрядный код октанта.

От устройства 27 запуска преобразователя при поступлении сигналов от устройства 11 автоматической синхронизации и устройства !3 сетевой синхронизации происходит с частотой сети однократное включение ЦАП 15. Устройство 13 сетевой синхронизации обеспечивает периодическое последовательное формирование адресов в устройстве 26 адресного управления, После выполнения в ЦАП 15 поразряцного уравновешивания готовый результат преобразо144!480 вания переносится в выходной регистр

16, куда также поступает код октанта иэ определителя 12 октантов. Через шины 17 и 18 число и адрес выдаются для дальне!ш!его использования.

В предлагаемом преобразователе благодаря введению новых элементов расширен диапазон входных напряжений (за счет автоматического смещения значений питающих напряжений развязывающих усилителей, входных коммутаторов и ограничительных диодов), что повышает разрядность и точность преобразования.

Формула изобретения

Многоканальный преобразователь угла поворота синусно-косинусногo датчика в код, содержащий коммутатор выходных сигналов датчиков, первый и второй развязывающие усилители, выходы которых подключены к собственным инвертирующим входам, устройство сетевой синхронизации, вход которого соединен с источником переменного напряжения, а выход подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выходом устройства автоматической синхронизации первый выход блока управления подклю-! чен к входу запуска аналого-цифрового преобразователя, а второй выход— к адресному входу коммутатора BbKQE\ных сигналов датчика угла, о т л ич а ю шийся тeM что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй усилители и ограничители питающих напряжений, коммутатор октантов и определитель октантов, регистр, дополнительный источник постоянного напряжения, неинвертирующие входы первого и второго развязывающих усилителей подключены к синусным и косинусным выходам коммута— тора выходных с игналов датчиков соответственно, а их выходы соедине:-1ы с первыми и вторыми входами коммутато5 ра октантов, определителя oKTdcEToâ, у строй ст ва автоматиче ской синхрониэ ации, первого и второго ограничителей питающих напряжений соответствен 0 но, выход отрицательного потенциала дополнительного источника постоянного напряжения соединен с первым входом первого усилителя питающего E.апряжения и с третьим входом первого ограничителя питающего напряжения, выход положительного потенциала дополнительногo источника постоянного напряжения соединен с первым входом второго усилителя питающего на20 пряжения и с третьим входом второго ограничителя напряже!и!я, выходы первого и второго ограничителей напряжения объединены и соединены с вторыми входами первого ь второго усилите25 лей питающих напряжений, выход первого усилителя питающего напряжения

tt г! соединен с шинами Плюс питания первого и второго развязывающих усилителей и коммутатора выходных сигналов

gg датчиков угла, выход второго усилителя питающего напряжения соединен с шинами "Минус .питания первого и второго развязывающих усилителей и коммутатора выходных сигналов датчиков угла, первый и второй выходы коммута>Э тора октантов соединены с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, вьгход определителя октанТоВ соединен с первым входом регист 1б ра, второй вход которого подкпючен к выходу аналого-цифрового преобразователя, выход регистра и второй выход блока управления являются выходами преобразователя.! 441480

Со.ставитель М. Сидорова

Техред И. Ходанич Корректор С.П!екмар

Редактор А.Ревин

Заказ 6296/57

Подписное

Тираж 929

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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