SU1124359A1

SU1124359A1 - Shaft turn angle encoder

Info

Publication number: SU1124359A1
Application number: SU833636863A
Authority: SU
Inventors: Вагиф Багирович Ибрагимов
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Геофизического Приборостроения Института Геологии Ан Азсср
Priority date: 1983-08-22
Filing date: 1983-08-22
Publication date: 1984-11-15

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий последовательно соединенные генератор, делитель частоты, формирователь синусоидального напр жени , выход которого подключен к синусно-косинусному вращающемус трансформатору и формирователю управл к цих напр жений, один выход которого и один выход синусно-косинусного вращающегос трансформатора подключены к фазочувствительному выпр мителю, другой выход формировател управл ющих напр жений подключен к управл ющему входу блока преобразовани напр жени во временной интервал, выход которого подключен к блоку преобразовани временного интервала в код, о тли«ающийс тем, что, с цепью упрощени преобразовател и повьшени его быстродействи , выход фазочувствительного выпр мител подключен к информационному входу блока преобразовани напр жени во временной интервал. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийс тем, что блок преобразовани временного интервала в код содержит последовательно соединенные функциональный преобразователь временного интервала в напр жение и преобразователь напр жени в код. 3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что функциональньй преобразователь временного интервала в напр жение содержит последовательно соединенные один источник опорного напр жени , первый, второй, третий и четвертый (Л резисторы, последовательно соединенные другой источник опорного напр жени , п тый, шестой и седьмой резисторы , первый и второй информационные входы ключа соединены с общими выводами первого, второго резисторов и п того, шестого резисторов соответственно, управл ющий вход ключа вл етс входом функционального преобразовател , общие выводы второго , третьего резисторов через первый конденсатор, общие выводы шестого , седьмого резисторов через второй конденсатор соединены с выходом ключа и с общей шиной, общие выводы третьего, четвертого резисторов соединены с Д1РУГИМ выводом седьмого резистора и подключены к входу усилител и через третий конденсатор к другому выводу четвертого резистора и выходу усилител , вл ющемус выходом функционального преобразовател .1. SHAFT ANGLE CONVERTER A CODE containing a series-connected generator, a frequency divider, a sinusoidal voltage driver, the output of which is connected to a sine-cosine rotating transformer and a driver of voltage cic, one output of which and one output of a sinus-cosine rotating transformer connected to a phase-sensitive rectifier; another output of the control voltage driver is connected to the control input of the voltage conversion unit nterval, whose output is connected to the block transform in the time slot code, of aphid "ayuschiys in that, with the converter circuit and simplify povsheni its operating speed, the output of phase-sensitive rectifier is connected to the information input unit converting voltage in a time interval. 2. The converter according to claim 1, characterized in that the block for converting a time interval into a code contains series-connected functional time converter for a voltage into a voltage and a voltage converter for a voltage into a code. 3. The Converter in PP. 1 and 2, characterized in that a time-to-voltage functional converter comprises in series one reference voltage source, first, second, third, and fourth (L resistors connected in series another voltage source, fifth, sixth, and seventh resistors , the first and second information inputs of the key are connected to the common terminals of the first, second resistors and the fifth, sixth resistors, respectively, the control input of the key is the input of the function converter, General conclusions of the second, third resistors through the first capacitor, common conclusions of the sixth, seventh resistors through the second capacitor connected to the output of the key and common bus, common conclusions of the third, fourth resistors connected to the D1RUGIM output of the seventh resistor and connected to the amplifier input and through the third capacitor to the other terminal of the fourth resistor and the output of the amplifier, which is the output of the functional converter.

Description

Изобретение относитс к автоматнке и вычислительной технике и может быть использовано в информационноизмерительных системах дл построени аналого-цифровых преобразователей перемещений.The invention relates to automatic storage and computing and can be used in information measurement systems for constructing analog-to-digital motion transducers.

Известно устройство, содержащее синусно-косинусный вращающийс трансформатор , обмотка возбуждени которого подключена к источнику напр жеки питани , и аналого-цифровой преобразователь , выполненньш в виде преобразовател напр жени в код, двухпозиционный переключатель, селектор октанта, блок констант и преобразователь кода в код, причем синусна и косинусна выходные обмотки синусно-косинусного вращающегос трансформатора подключены ко входам селектора октанта, третий вход которого соединен с выходом источника напр жени питани , первый выход - с управл кмцим входом двухпозицио нного . переключател , второй выход - с первым входом преобразовател кода в код, а третий выход - со входом блока констант, выход которого подключен ко второму входу преобразовател кода в код, третий вход которого соединен с выходом аналого- цифрового преобразовател , а выход вл етс выходом устройства, выходные обмотки синусно-косинусного вращающегос трансформатора через двухпозиционньй переключатель соединены со входом аналого-цифрового преобразовател ij .A device is known comprising a sine-cosine rotary transformer, whose excitation winding is connected to a power supply voltage, and an analog-to-digital converter, made in the form of a voltage to voltage converter, a two-position switch, an octant selector, a block of constants, and a code-to-code converter, sine and cosine output windings of a sine-cosine rotating transformer are connected to the inputs of the octant selector, the third input of which is connected to the output of the voltage source pita and the first output - to the control input kmtsim dvuhpozitsio nnogo. a switch, a second output with the first input of the code converter into the code, and a third output with the input of a block of constants whose output is connected to the second input of the code converter into the code whose third input is connected to the output of the analog-digital converter, and the output is the output of the device , the output windings of the sine-cosine rotary transformer through a two-position switch connected to the input of the analog-digital converter ij.

Недостатком зтого устройства вл етс низка точность, обусловленна наличием погрещности от нелинейности характеристики преобразовани угол-код.The disadvantage of this device is low accuracy due to the presence of non-linearity from the angle-code conversion characteristic.

Известно также устройство, содержащее синусно-косинусный врадающий с трансформатор, обмотка возбуждени которого подключена к источнику напр жени питани , аналого-цифровой преобразователь, вьшолненный в виде, преобразовател напр жени в код, и функциональный преобразователь, двухпозиционный переключатель, ключ, блок управлени , селектор октанта, блок констант и преобразователь кода в код, причем выходные синусна иIt is also known a device comprising a sine-cosine coupling with a transformer, the field winding of which is connected to a power supply source, an analog-to-digital converter, implemented as a voltage converter into a code, and a functional converter, a two-position switch, a key, a control unit, a selector octant, block constants and code converter to code, with output sine and

косинусна обмотки синусно-косинусно го вращающегос трансформатора подклчены ко входам селектора октанта,, третий вход которого соединен с выходом источника напр жени питани , первый выход - с управл ющим входом двухпозиционного переключател , второй выход - с первым входом преобразовател кода в код, а третий выход со входом блока констант, выход которого , подключен ко второму входу преобразовател кода в код, третий вход которого подключен к выходу аналогоцифрового преобразовател , а вькод вл етс выходом устройства, выходны обмотки синусно-косинусного вращающегос трансформатора соединены со входом аналого-цифрового преобразовател , второй выход которого подключен к первому входу блока управлени второй вход которого соединен с первым выходом функционального преобразовател , первьй выход - с управл ющим входом ключа, второй выход - с четвертым входом селектора октанта, а третий выход - с преобразователем кода в код, второй выход которого соединен со входом функционального преобразовател , второй выход которого соединен через ключ со входом аналого-цифрового преобразовател Недостатком -этого устройства вл етс низкое быстродействие, обусловленное тем, что измерение угла поворота осуществл етс за несколько тактов.The cosine winding of the sine-cosine rotating transformer is connected to the inputs of the octant selector, the third input of which is connected to the output of the voltage supply source, the first output is connected to the control input of the two-position switch, the second output is connected to the first input of the code to code converter, and the third output with the input of a block of constants, the output of which is connected to the second input of the converter code in the code, the third input of which is connected to the output of the analog-digital converter, and the code is the output of the device, the output The sine-cosine rotary transformer is connected to the input of an analog-digital converter, the second output of which is connected to the first input of the control unit whose second input is connected to the first output of the function converter, the first output to the control input of the key, the second output to the fourth input of the octant selector and the third output is with a code to code converter, the second output of which is connected to the input of a functional converter, the second output of which is connected via a key to the analog-digital input A transducer. The disadvantage of this device is its low speed, due to the fact that the angle of rotation is measured in several cycles.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению вл етс преобразователь угла поворота вала в код, содержа1 ;ий последовательно соединенные генератор, делитель частоты, формирователь синусоидального напр жени , выход которогоподключен к синусно-косинусному вращающемус трансформатору и формирователю управл ющих напр жений, один выход которого и один выход синуснокосинусного вращающегос трансформатора подключены к фазочувствительно- му выпр мителю, другой выход формировател управл ющих напр жений подключен к управл ющему входу блока преобразовани напр жени во времен ,ной интервал, выход которого подключен к блоку преобразовани временного интервала в код, фазочувствительный п ёобразователь, компаратор и усилитель, причем первый вход компаратора подключен к выходу фазочувствительного выпр мител , а выход че- рез усилитель - к информационному входу блока преобразовани напр же3 ни во временной интервал, выход которого подключен к одному входу фазочувствительного преобразовател другой вход фазочувствительного. преобразовател соединен с выходом формировател сонусоидального напр жени , а выход подключен ко второму входу компаратора з . Недостатками этого преобразовате л вл ютс его сложность и невысокое быстродействие, обусловленное значительным временем, затрачиваемым на формирование сигнала рассогласовани , его усиление и отработку в замкнутой схеме компенсационного преобразовател состо щего из компаратора , усилител и фазочувствительного преобразовател . Целью изобретени вл етс упрощение преобразовател и повышение его быстродействи . Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем после довательно соединенные генератор, делитель частоты, формирователь синусоидального напр жени ,выход котор го подключен к синусно-косинусному вр щающемус трансформатору и формирователю управл ющих напр жений, один выход которого и один выход синусно косинусного вращающегос трансформа тора подключены к фазочувствительно му выпр мителю, другой выход формировател управл ющих напр жений под ключен к управл ющему входу блока преобразовани напр жени во времен ной интервал, выход которого подключен к блоку преобразовани време ного интервала в код, выход фазочувствительного выпр мител подключен к информационному входу блока преобразовани напр жени во времен ной интервал. Блок преобразовани временного интервала в код содержит последовательно соединенные функциональный преобразователь временного интервал в напр жение и преобразователь напр жени в код. Функциональный преобразователь временного интервала в напр жение содержит последовательно соединенны один источник опорного напр жени , первьй, второй, третий и четвертый резисторы, последовательно соединенные другой источник опорного нап р жени , п тый, шестой и седьмой 94 резисторы, первый и второй информа-, ционные входы ключа соединены с общими выводами первого, второго резисторов и п того, шестого резисторов соответственно, управл ющий вход ключа вл етс входом функционального преобразовател , общие выводы второго, третьего резисторов через первый конденсатор, общие выводы шестого, седьмого резисторов через второй конденсатор соединены с выходом ключа и с общей шиной, общие выводы третьего, четвертого резистороц соединены с другим выводом седьмого резистора и подключены к входу усилител и через третий конденсатор к другому выводу четвертого резистора и выходу усилител , вл ющемус выходом функционального преобразова- тел . На фиг. 1 показана структурна схема преобразовател угла поворота вала в код; на фиг, 2 - принципиальна схема вход щего в его состав функционального преобразовател вре-. менного интервала в напр жение. Преобразователь содержит последовательно соединенные генератор 1, делитель 2 частоты, формирователь 3 синусоидального напр жени , синуснокосинусный вращающийс трансформатор (СКВТ) 4 и фазочувствительный выпр митель 5, формирователь 6 управл ющих напр жений, вход которого подключен к выходу формировател 3 синусоидального напр жени , а выходы соответственно - ко второму входу фазочувствительного выпр мител и к управл ющему входу блока 7 преобразовани напр жени во временной интервал , информационный вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпр мител , а выход - ко входу блока 8 преобразовани временного интервала в код. Блок 8 преобразовани временного интервала в код содержит последовательно соединенные функциональный преобразователь 9 временного интервала в напр жение,и преобразователь 10 напр жени в код. Функциональный преобразователь 9 временного интервала в напр жение содержит (фиг, 2) последовательно соединенные один источник 11 опорного напр жени , первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 резисторы, плследовательно соединенные другой источник 16 опорного напр жени , п тый 17, шестой 18 и седьмой 19 резисторы , первый и второй информа (ционные входы ключа 20 соединены с общими выводами перво1 о 12, второго 13резисторов и п того 17, шестого 18 резисторов соответственно, управл ющий вход ключа вл етс входом функционального преобразовател 9, общие выводы второго 13, третьего 14резисторов через первый конденсатор 21, общие выводы шестого 18, седьмого 19 резисторов через второй кондейсатор 22 соединены с выходом ключа 20 и с общей шиной, общие выводы третьего 14, четвертого 15 резисторов соединены с другим выводом седьмого 19 резистора и подключены к входу усилител 23 и через третий конденсатор 24 - к другому выводу четвертого резистора 15 и выходу усилител 23f вл ющемус выходом функционального преобразовател 9. Преобразователь работает следующи образом. Генератор 1 вырабатывает последовательность пр моугольных импульсов, котора через делитель 2 частоты поступает на формирователь 3 сину соидального напр жени ,, из которого формирователь 6 формирует напр жение управлени ключами фазочувствительно го выпр мител 5 и импульсы запуска блока 7. Ко входу фазочувствительного вьтр мител 5 подключено напр жение синусной обмотки СКВТ 4, которое выпр мителем 5 преобразуетс в напр жение посто нного тока, а это напр жение блоком 7 преобразуетс в длительность импульсов, синхронизи рованных с импульсами запуска формировател 6. Импульсы с длительностью, пропорциональной 9inV, с выхода блока 7 подаютс на функциональный преобразователь 9, которьй представл ет собой аппроксиматор с арксинусной характеристикой преобразовани , построенный (фиг. 2) на основе операционного усилител , двухпозиционного ключа, резисторов и трех конденсаторов, один из которых включен в цепь обратной св зи операционного усилител . Функциональна характеристика преобразовани блока 9 описываетс вьфажением «. «.«.. где Ид - опорное напр жение выходов источников 11 и 16; О - длительность выходных импульсов блока 7J значени соответствующих сопротивлений резисторов. При выполнении услови R, 15/цОм; 2 0,5 Я,; I/2) 8, 1,415R,-, R 2,286fi;,J, зависимость (1) приближаетс к рациональной дроби вида 2,34 -t2 котора отображает арксинусную функцию с погрешностью, не превышающей 0,2%: arcsin J А. (4) Напр жение , пропорциональное V, в блоке 10 преобразуетс в код и выдаетс на выход.The closest technical solution to the present invention is a shaft rotation angle converter into a code containing 1; a generator connected in series, a frequency divider, a sinusoidal voltage driver, the output of which is connected to a sinus-cosine rotating transformer and a control voltage driver, one output of which one output of the sine-sinus rotary transformer is connected to a phase-sensitive rectifier, the other output of the control voltage driver is connected to equalizing input of the voltage conversion unit in a time interval, the output of which is connected to the time conversion unit in the code, phase-sensitive driver, comparator and amplifier, the first input of the comparator is connected to the output of the phase-sensitive rectifier, and the output through the amplifier - To the information input of the conversion unit, for the time being, 3 or in the time interval, the output of which is connected to one input of the phase-sensitive converter, another input of the phase-sensitive one. the transducer is connected to the output of the sonic shaper, and the output is connected to the second input of the comparator. The disadvantages of this converter are its complexity and low speed, due to the considerable time spent on the formation of the error signal, its amplification and testing in a closed circuit of a compensation converter consisting of a comparator, an amplifier and a phase-sensitive converter. The aim of the invention is to simplify the converter and increase its speed. The goal is achieved by the fact that, in the converter of the shaft rotation angle into the code containing the generator, successively connected, a frequency divider, a sinusoidal voltage driver, the output of which is connected to a sine-transformer and control voltage driver, one output of which one output of the sine-cosine rotating transformer is connected to a phase-sensitive rectifier, the other output of the control voltage driver is connected to the control input of the converter unit Hovhan voltage during hydrochloric interval, the output of which is connected to the block Nogo conversion time interval in the code phase-sensitive rectifier output connected to the data input unit converting voltage during hydrochloric interval. The time interval to code conversion unit comprises a series-connected time-to-voltage converter and a voltage-to-voltage converter in series. The functional time-to-voltage converter contains in series one reference voltage source, the first, second, third, and fourth resistors, the other five voltage sources, the fifth, sixth, and seventh 94 resistors, the first and second information, in series the key inputs are connected to the common pins of the first, second resistors and the fifth, sixth resistors, respectively; the control input of the key is the input of the functional converter, the common pins of the second, third The resistors through the first capacitor, the common leads of the sixth, seventh resistors are connected via a second capacitor to the switch output and to the common bus, the common leads of the third, fourth resistor are connected to another output of the seventh resistor and connected to the input of the amplifier and through the third capacitor to another lead of the fourth resistor and output of the amplifier, which is the output of the functional transducer. FIG. 1 shows a block diagram of the converter of the angle of rotation of the shaft into a code; FIG. 2 is a schematic diagram of a functional time converter included in its composition. interval to voltage. The converter contains a series-connected generator 1, a frequency divider 2, a sinusoidal voltage shaper 3, a sinus-sinus rotary transformer (SCWT) 4 and a phase-sensitive rectifier 5, a control voltage driver 6, the input of which is connected to the output of the sinusoidal voltage shaper 3 and outputs respectively, to the second input of the phase-sensitive rectifier and to the control input of the voltage-conversion unit 7 in the time interval, the information input of which is connected to the output dy phase-sensitive rectifier, and the output - to the input conversion unit 8 time slot in the code. The time interval to code conversion unit 8 comprises a series-connected functional converter 9 of the time interval into voltage, and a voltage converter 10 into the code. The functional transducer 9 of the time interval to voltage contains (FIG. 2) serially connected one source 11 of the reference voltage, the first 12, second 13, third 14 and fourth 15 resistors, subsequently connected the other source 16 of the reference voltage, fifth 17, sixth 18 and seventh 19 resistors, first and second informational inputs (switch 20 are connected to common terminals of first 12, second 13 resistors and fifth 17, sixth 18 resistors, respectively, the control input of the key is the input of function converter 9, common All the outputs of the second 13, third 14 resistors are connected via the first capacitor 21, common leads of the sixth 18, seventh 19 resistors through the second capacitor 22 to the output of the switch 20 and to the common bus, common leads of the third 14, fourth 15 resistors are connected to another output of the seventh 19 resistor and connected to the input of the amplifier 23 and through the third capacitor 24 to another output of the fourth resistor 15 and the output of the amplifier 23f which is the output of the functional converter 9. The converter operates as follows. The generator 1 generates a sequence of rectangular pulses, which through a divider 2 frequency arrives at the shaper 3 of the shaper voltage, from which the shaper 6 generates the voltage to control the keys of the phase-sensitive rectifier 5 and the pulses to start the block 7. To the input of the phase-sensitive latch of the target 5 is connected the voltage of the sinus winding of the ACS 4, which the rectifier 5 converts into a DC voltage, and this voltage of the block 7 converts into a duration of pulses synchronized with and pulse start of the driver 6. Pulses with a duration proportional to 9inV from the output of block 7 are fed to a functional converter 9, which is an approximator with the arcsine characteristic of the conversion, built (Fig. 2) on the basis of an operational amplifier, a two-position switch, resistors and three capacitors one of which is included in the feedback circuit of the opamp. The functional characteristic of the transform unit 9 is described by the extrusion. "." .. where Id is the reference voltage of the outputs of sources 11 and 16; O is the duration of the output pulses of the 7J block, the values of the corresponding resistances of the resistors. When the condition R, 15 / cS; 2 0.5 I ,; I / 2) 8, 1.415R, -, R 2,286fi;, J, dependence (1) approaches a rational fraction of the form 2.34 -t2 which displays the arc-sinus function with an error not exceeding 0.2%: arcsin J A. (4) A voltage proportional to V in block 10 is converted to a code and output.

ФигЛFy

// //

II

онпonp

фиг. 2FIG. 2

Claims

1. A SHAFT ANGLE CONVERTER TO A CODE containing a series-connected generator, a frequency divider, a sinusoidal voltage generator, the output of which is connected to a sine-cosine rotating transformer and a control voltage generator, one output of which and one output of a sine-cosine rotating transformer are connected to a phase-sensitive rectifier , the other output of the control voltage generator is connected to the control input of the voltage conversion unit in the time interval, the output of which is connected to a block for converting a time interval into a code, which is characterized in that, in order to simplify the converter and increase its speed, the output of a phase-sensitive rectifier is connected to the information input of the block for converting voltage into a time interval.

2. The Converter according to claim 1, characterized in that the unit for converting a time interval into a code comprises series-connected functional converter of a time interval into voltage and a voltage to code converter.

3. The converter according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the functional converter of the time interval into voltage comprises one reference voltage source connected in series, first, second, third and fourth resistors, another reference voltage source connected in series, fifth, sixth and seventh resistors, first and second information inputs the key are connected to the common terminals of the first, second resistors and the fifth, sixth resistors, respectively, the control input of the key is the input of the functional converter, the common output s of the second, third resistors through the first capacitor, the common terminals of the sixth, seventh resistors through the second capacitor are connected to the output of the key and to the common bus, the common terminals of the third, fourth resistors are connected to the other terminal of the seventh resistor and connected to the input of the amplifier and through the third capacitor to another output of the fourth resistors to the amplifier output, which is the output of the functional Converter.

ci® SU an 1124359

1 1124359