Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровыми вычислительными устройствами. Цель - повышение точности - достигается тем, что в преобразователь, содержащий генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4, преобразователь 7 фаза-временной интервал и интегрирующий АЦП 11, введены функциональный преобразователь 5 кода в код, источник 6 опорного напряжения, умножающий ЦАП 8, ключ 9, аналоговый сумматор 10. Введенные элементы и связи между ними позволяют выделить постоянное напряжение на выходе ЦАП 8, пропорциональное погрешности временного интервала, которое, суммируясь с эталонным напряжением источника 6, корректирует выходной код АЦП 11. Поскольку интегрирование осуществляется за один период питающего напряжения, то синусоидальные составляющие напряжения на выходе ЦАП 8 исключаются, так как их среднее значение равно нулю. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1И (И) А1 (51) 5 Н 03 М 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О(НРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС РВУ

1 (21) 4334312/24-24 (22) 19. 10 ° 87 (46) 15.06.90. Бюл. N - 22 (72) Е.И.Михайлов и С. 8.Ечеин (53) 681. 325 (038. 8) (56) Петропавловский В.П. и др. Фазовые цифровые. преобразователи угла.

M. .Машиностроение-, 1984, с.24.

Домрачев В.Г. и др. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений. Справочное пособие, М.: Энергоатомиздат, 1987, с.76, рис.5.2. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговьгх источников информации с цифровыми.вычислительными устройствами.

Цель — повышение точности - достига2 ется тем, что в преобразователь, содержащий генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4, преобразователь 7 фаза — временной интервал и интегрирующий АЦП 11, введены функциональный преобразователь 5 кода в код, источник 6 опорного напряжения, умножающий ЦАП 8, ключ 9, аналоговый сумматор 10, Введенные злементы и связи между ними позволяют выделить постоянное напряжение на выходе ЦАП 8, пропорциональное погрешности временного интервала, которое суммируясь с эталонным напряжением источника 6, корректирует выходной код АЦП 11.

Поскольку интегрирование осуществляется за один период питающего напряжения, то синусоидальные составляющие напряжения на выходе ЦАП 8 исключаются, так как их среднее значение равно нулю. 2 ил.

1571758 между одинаковыми переходами через ноль выходного и опорного напряжений.

Из-за неидеальности выходного сигна5 ла фазовращателя имеет место равенство (t>-tä).2% п + Д

10 где Т - период напряжения запитки фазовращателя, d(p — погрешность определения фазы из-за искажения формы выход15 ного сигнала фазовращателя.

В. момент t функциональный преобразователь кода в код 5, управляемый по тактовым импульсам от генератора

1, начинает формировать коды N с ша20 гом дt ° причем

2v.

N. = cos

1 и где i — номер та к та, и — число тактов, равное периоду формируемого кода.

Преобразователь кода в код может быть выполнен на основе IIocTG5IHHOFQ

З0 запоминающего устройства путем про2 Р шивки кода cos —.i. п

Для каждого момента времени t (35 (t ct< выходной код преобразователя

5 имеет значение

2(Т t-t v

N = cos — ent и QP

40 ьых 11 1) 45 где В „— амплитудное значение К-той гармоники сигнала U,; и — фазовый сдвиг К-той гармо>с ники, Угол поворота р ротора фазовращателя относительно статора опреде50 ляется как р — фазовый сдвиг между

1 первой гармоникой выходного сигнала фазовращателя и опорным напряжением, снимаемым с делителя частоты, Преобразователь 7 фаза — интервал времени формирует импульс прямоугольной формы, длительность которого равна t --t разности интервалов времени

3.здп(Кш t + g,) .

Изобретение относится к автоматие и вычислительной технике и может

ыть использовано для связи аналогоых источников информации с цифровыМи вычислительными устройствами.

Целью изобретения является повыШение точности, преобразования угла поворота вала в код.

На фиг.1 приведена схема устройтва, на фиг.2 — временная диаграма, поясняющая принцип работы преобазователя. °

Преобразователь содержит генера гор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания; фазовращатель 4,функциональный преобразователь 5 ко а в код, источник 6 опорного напря кения, преобразователь 7 фаза - вре менной интервал, умножа.щий ЦАП 8, ключ 9, аналоговый сумматор 10, ин! тегрирующий аналого-цифровой преобра(,зователь 11.

Преобразователь работает следуюЩим образом.

Импульсы генератора поступают на делитель частоты, в котором формируется код для выработки квадратурных напряжений в блоке питания (БП). На. пряжения БП подключены к фазовращателю, фаза выходного напряжения которого относительно напряжения старшего разряда делителя частоты содержит информацию об угле поворота, которая преобразуется в длительность выходного угла поворота, которая преобра, зуется в длительность выходного им( пульса, поступающего на управляющии ,вход ключа.

Выходной сигнал U с фазовращате1 ля имеет вид

U g В „sin(K wt+ Ч ), к=

Выходное напряжение умножающего

ЦАП 8 Пбь«равно где U„напряжение на аналоговом входе умножающего ЦАП;

N — входной код умножающего

ЦАП, поступающего с блока 5.

2F t-c, U =(cos ent — — -) 2 В

8ых и л, к

При достаточно большой величине и первый член произведения в скобках можно заменить его огибающей, равной

5 1571/58

cos(td 1+дф, тогда выходное напряжение ЦАП имеет вид sin(KM t +дц ), Е (<4 + дЧ) T

t t 1

3 2

Выходной

N, равен

Е4

6

UzÄÄ dt + К U,. dt.

Е

50 к т.и. ч

2Я

Если (2) К.Т Us — 1 тоИ=с

2%

U>„х tcos(са> t+ny)g . В„

Далее сигнал с выхода ЦАП 8 через аналоговый сумматор 10 поступает на вход интегрирующего АЦП 11, время интегрирования преобразуемого сигнала которого равно Т вЂ” периоду напряжения запитки фазовращателя. На второй вход сумматора поступает импульс амплитудой U,, длительность. которого равна t -t причем код интегрирующего АЦП

Относительно момента времени фазовый сдвиг сформированного сигнала cos M t равен нулю, фазовый сдвиг первой гармоники выходного сигнала фазовращателя равен д р, . Учитывая это, получим

В1

N =K т --sindq+KU (t -t )

2 о З

Остальные составляющие интеграла

Е4

U<,«dt образуют сумму синусои- .

6 дальных сигналов, период которых кратен Т. Поэтому их среднее значение за время T=t4-tq равно нулю.

С учетом (1) последнее выражение можно записать к т Р, . (М,+ кЮ т

N = — — — -sind" КБ

2 о 271

При малых значениях дцдопустимо

dp=sinatpz выполнение равенства В, =

= — получим

1О

Запуск АЦП производится в момент времени t передним фронтом выходного импульса преобразователя фаза— с интервал времени.

Как следует из выражения (2), результат пресбразования определяется только фазовым сдвигом между опорным напряжением и первой гармоникой выходного сигнала фазовращателя. Влия-. ние высших гармоник на резуль1ат преобразования исключается.

В предлагаемом устройстве преобразование угла поворота вала в код может производится в течение одного периода напряжения запитки фазовращателя, Это обеспечивается тем, что определение поправки происходит одновременно с преобразованием в код интервала времени между переходом через нулевое значение выходного сигнала фазовращателя и аналоговым переходом опорного напряжения.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, первый выход которого соединен с входом делителя частоты, выход старшего разряда которого соединен с первым входом преобразователя фаза — временной интервал, а выходы разрядов делителя соединены с входами блока питания, выходы которого соединены с входами фазовращателя, выход которого соединен с вторым вхоpом преобразователя фаза — временной интервал, ичтегрирующий аналого-циф-, ровой преобразователь,. выходы которого являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в преобразователь введены аналоговый сумматор, ключ, умножающий цифроаналоговый преобразователь, функциональный преобразователь кода в код, источник опорного напряжения, выход которого соединен с аналоговым входом ключа, выход которого соединен с первым входом аналогового сумматора, выход которого соединен с информационным входом интегрирующего аналого-цифрового преобразователя, первый выход преобразователя фаза — временной интервал соединен с управляющим входом ключа, второй выход — с управляющим входом интегрирующего аналого-цифрового преобразователя, 1571758

Составитель В.Фатеев

Техред N.дидык

Редактор И.Горват

Корректор С.Шевкун

Заказ.1521 Тираж бб8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва,, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óæãîðîö, ул. Гагарина,101 а третий выход преобразователя фаза -. временной интервал соединен с ВхО дом запуска функционального преобразователя кода в код, выходы которого соединены с цифровыми входами умно" жающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с

I вторым входом аналогового сумматора,, выход фазовращателя соединен с аналоговым входом умножающего цифроана- логового преобразователя, второй выход генератора импульсов соединен с тактовым входом функционального преобразователя кода в код.