Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код его функции. С целью повышения быстродействия преобразователя, который содержит датчик 1, источник 2 опорного напряжения, первый токоограничивающий элемент 8, дифференциальный усилитель 10, введены два аналоговых перемножителя 5, 6, аналоговый инвертор 7, второй 9 токоограничивающий элемент, сумматор 12, источник 11 постоянного напряжения и АЦП 13. Дифференциальный усилитель 10 включен в совокупности с аналоговыми перемножителями 3, 4 по схеме делителя типа "инвертированный умножитель", что позволяет поддерживать на его выходе аналоговый сигнал, функционально связанный с углом поворота датчика 1. 2 ил.

союз советсних сощюлистичесних

РЕСПУБЛИХ (51)5 Н 03 M 1/48 1/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

0РИ Гннт сссР (21 ) 44 7481 0/24-24 (22) 17.08.88 (46) 30.08.90. Бюп. У 32 (72) И.Г. Дорух (53) 681.325(088.8) (56) Справочник по нелинейным схемам/

/Под ред. Д. Шейнголда. — И.: Мир, 1977, с. 289-290, фиг. 3.3.10.

Авторское свидетельство СССР

К 698028, кл. Н 03 M 1/64, 1978 °

Авторское свидетельство СССР

В 1262729, кл. Н 03 M 1/48, 1984. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования

„„SU„„1589394 А1

2 угла поворота вала в код его функции.

С целью повьппения быстродействия преобразователя, который содержит датчик

1, источник 2 опорного напряжения, первый токоограничивающий элемент 8, дифференциальный усилитель 10, введены два аналоговых перемножителя 5,6, аналоговый инвертор 7, второй 9 токоограничивающий элемент, сумматор 12, источник 11 постоянного напряжения и АЦП 13. Дифференциальный усилитель

10 включен в совокупности с аналоговы-. ми перемножителями 3,4 по схеме делителя типа "инвертированный умножи-. тель", что позволяет поддерживать на его выходе аналоговый сигнал, функци- с

Ю онально связанный с углом поворота датчика 1, 2 ил.

1589394

Изобретение относится. к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код его функции для дальнейшей обработки в вычислительной машине.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2— структурная схема блока определения квадрата амплитуды.

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код содержит си- 15 нусно-косинусный датчик 1, источник

2 опорного напряжения, аналоговые пе" ремножители 3 и 4, блоки 5 и 6 определения квадрата амплитуды, аналоговый инвертор 7, токоограничивающие 20 элементы 8 и 9, например, резисторы, дифференциальный усилитель 10, источник 11 постоянного напряжения, сумматор 12 и аналого-цифровой преобразователь 13, шину 14 нулевого потенциа- 25 ла.

Каждый из блоков 5 и 6 содержит фазосдвигающий элемент 15, перемножители 16 и 17 и сумматор 18.

Функциональный преобразователь ра30 ботает следующим образом.

На вход датчика 1 поступает опорный гармонический сигнал с амплитудой

V и частотой ц, вырабатываемый источником 2. На первом и втором выходах датчика 1 формируются совпадающие по фазе гармонические сигналы той же частоты с амплитудами, пропорциональными, соответственно, синусу и косинусу преобразуемого угла g поворота

40 ротора датчика 1,изменяющегося в пределах от 0 до й/2. Сигнал U =. V "sin 8 х

Ч

«sin tdt, где t — текущее время, с первого выхода датчика 1 поступает на первый вход перемножителя 3, а сигнал 15 .U2 V . cos 8 sin (dt с второго выхода датчика 1 поступает на первый вход перемножителя 4.

На выходе усилителя iQ и на аналоговом выходе преобразователя формируется аналоговый сигнал с уровнем, со50 ответствующим некоторой безразмерной величине у изменяющейся в пределах от 0 до 1. Этот сигнал поступает на вход АЦП 13, на второй вход перемножителя 3 и íà второй (инверсный) вход сумматора 12, на первый (прямой) вход которого поступает от источника 11 по- стоянное напряжение с уровнем, соответствующим 1, На выходе сумматора

12 формируется аналоговый сигнал с уровнем, соответствующим некоторой

1 безразмерной величине 1 — y, изменяющейся в пределах от 1 до 0 при изменении величины (в пределах от 0 до

1. Сигнал с выхода сумматора 12 поступает на второй вход перемножителя 4.

На выходах перемножителей 3 и 4 формируются сйгналы Уз u Uy соответственно, пропорциональные произведениям сигналов на их входах:

<р V sing sinu t;

U4 = (1 $)Ч со86 я1п&t

Сигналы U q u Uq яоступают на входы блоков 5 и 6, соответственно.

На выходах блоков 5 и 6 формируются аналоговые сигналы, уровни которых пропорциональны квадратам амплитуд сигналов U > и U соответственно.

Это осуществляется следующим образом.

С входа блока 5 сигнал U поступает на входы элемента 15 и перемножителя 16, На выходе элемента 15 формируется сигнал U<<, сдвинутый по фазе

-л на tt!2 относительно. сигнала U

U « = y V sing сози) t.

Сигнал U поступает на вход перемножителя 16. Hcl выходе перемножителей 15 и 16 формируются сигналы U u

U1 соответственно, пропорциональные

r5 квадратам сигналов на их входах

Б,5 Бз М Ч з1п

-Ф

2 2

U16 УЖ = М V sin в с0$ 43 tO

Сигналы U g5 u U < суммируются в сумматоре 18, и на его выходе формируется аналоговый сигнал U

U5 = У,5+ U« = y V sin 6. (1) Этот сигнал через резистор 8 поступает на инвертнрующий вход усилителя 10.

Аналогично на выходе блока 6 формируется аналоговый сигнал U

U =(1-q) U cos1g.

2 2 (2) Этот сигнал через аналоговый инвертор 7 и резистор 9 поступает на инвертирующий вход усилителя 10.

I-V 8Š= — —.

Ч (3) S 15893

Цель обратной связи усилителя 10 разомкнута. Поэтому при одинаковых проводимостях резисторов 8-и 9 суммарный сигнал на инвертирующем входе усилителя 10 в установившемся режиме равен нулю. Учитывая, что сигнал U поступает йа вход усилителя 10 через инвертор 7, можно записать Б - U =0.

С учетом уравнений (1) и (2) получают ц Ч sin 8 - (1-y) V cos 6= 0

Таким образом, на выходе усилителя 10, а следовательно и на аналогоУ

20 вом выходе функционального преобразователя в установившемся режиме формируется аналоговый сигнал, функционально связанный с углом 6 уравнением (3) .

Этот сигнал преобразуется преобразователем 13 в соответствующий цифровой код. который поступает на цифровой выход функционального преобразователя.

Таким образом, в предлагаемом функциональном преобразователе, как и в прототипе, формируется цифровой код безразмерной величины у, которая . связана с преобразуемым углом 9 уравнением (3), однако в предлагае- 35 мом преобразователе, в отличие от прототипа, величина ) формируется не только в цифровом, но и в аналоговом виде.

В предлагаемом функциональном преобразователе, в отличие от прототипа, в контуре слежения за углом 8 отсутствуют инерционные элементы, осуществляющие двойное преобразование аналогд код и код-аналог.

94 6

Фор мула изобретения

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник опорного напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика, дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первому выводу первого токоограничивающего элемента, à неинвертирующий — к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены два аналоговых перемножителя, два блока определения квадрата амплитуДы, аналоговый инвертор, второй токоограничивающий элемент, сумматор, источник постоянного напряжения и аналого-цифровой преобразователь, выходы синуснокосинусного датчика соединены с первыми входами соответственно первого и второго аналоговых перемножителей, выход первого.из которых через первый блок определения квадрата амплитуды соединен с вторым выводом первого токоограничивающего элемента, а выход второго — через последовательно соединенные блок определения квадрата амплитуды и аналоговый инвертор соединен с первым выводом второго токоограничивающего элемента, второй вывод которого соединен с первым выводом первого токоограничивающего элемента, выход дифференциального усилителя является первым выходом преобразователя и соединен с вторым входом первого аналогового перемножителя, одним входом сумматора и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого является вторым выходом преобразователя, выход источника постоянного напряжения соединен с другим входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго аналогового перемножителя.

1589394 им(4) фи. Р

Составитель М. Сидорова

Техред Л. Серд окова Корректор Л, Пилипенко

Редактор Л. Пчопинская

Заказ 2547 Тираж бб8 Подпис ное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101