SU1311026A1 - Shaft turn angle-to-digital converter - Google Patents
Shaft turn angle-to-digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1311026A1 SU1311026A1 SU864023965A SU4023965A SU1311026A1 SU 1311026 A1 SU1311026 A1 SU 1311026A1 SU 864023965 A SU864023965 A SU 864023965A SU 4023965 A SU4023965 A SU 4023965A SU 1311026 A1 SU1311026 A1 SU 1311026A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inputs
- output
- input
- outputs
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл св зи аналоговых источников информации с цифровым вьЕчислительным устройством, с целью расширени диапазона однозначного преобразовани в преобразователь угла поворота вала в код, со- дерйсащий источник I опорного напр жени , синусно-косинусньй датчик угла (СКДУ)2, цифроаналоговые преобраЧ i (Л СThe invention relates to automation and computer technology and can be used to connect analog information sources with a digital computing device in order to extend the range of a one-to-one conversion of a shaft angle into a converter converting a reference voltage source I, sine-cosine angle sensor (SKDU) 2, digital-analogue conversion i (L S
Description
зователи (ЦАП) 3 и 4, усилитель 6, блок 7 выборки-хранени , блок 8 П)в- образовани напр жени в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 9, блок 10 нелинейного преобразовани кодов, введены коммутатор 5,, блок П управлени и блок 12 инверторов„ Блок 11 управлени содержит компаратор, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, одновибрато- ры. Блок 12 инверторов содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверторы. На вход СКДУ 2 поступает опорное синусоидальное напр жение, вырабатываемое в источнике 1. Выходные сигналы СКДУ 2, промодулированные по законам синуса и косинуса в функции угла et поворота , поступают на LUn 3 и 4, Выходной сигнал усилител 6 подаетс на вход бло1detectors (D / A converters) 3 and 4, amplifier 6, sampling-storage unit 7, unit 8 P) voltage generation to frequency (IFL), reversible counter 9, block 10 non-linear code conversion, switch 5 introduced, control unit P and block 12 of the inverters. The control block 11 comprises a comparator, EXCLUSIVE OR elements, one-shot. Inverter unit 12 contains EXCLUSIVE OR elements and inverters. The input of SKDU 2 receives the reference sinusoidal voltage generated at source 1. The output signals of SKDU 2, modulated according to the laws of sine and cosine as a function of angle of rotation, are fed to LUn 3 and 4, the output signal of amplifier 6 is fed to the input of the unit 1
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл св зи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. The invention relates to automation and computing and can be used to connect analog information sources with a digital computing device.
Целью изобретени вл етс расширение диапазона однозначного преобразовани .The aim of the invention is to expand the range of a single translation.
На фиг.1 представлена структурна схема преобразовател ; на фиг. 2 - структурна схема блока управлени ; на фиг.З - структурна схема -блока инверторов.Figure 1 shows a block diagram of a converter; in fig. 2 is a block diagram of the control unit; on fig.Z - structural diagram of the block of inverters.
Преобразователь угла поворора вала в код (фиг.1) содержит источник 1 опорного напр жени , синусно-коси- нусный датчик угла ( 2, цифро- аналоговые преобразователи (ЦАП) 3 и 4, коммутатор 5, усилитель 6} блок 7 выборки-хранени (ВЕХ), блок 8 преобразовани напр жени в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 9, блок 10 нелинейного преобразовани кодов, блок 11 управлени и блок 12 инверторов .The shaft turning angle converter into a code (Fig. 1) contains a source of reference voltage 1, a sine-cosine angle sensor (2, digital-to-analog converters (DAC) 3 and 4, switch 5, amplifier 6} sampling-storage unit 7 (VEH), block 8, voltage-to-frequency conversion (FLP), reversible counter 9, block 10 of non-linear code conversion, block 11 of control and block 12 of inverters.
Блок 11 управлени (фиг,2) содержит компаратор 13, элементы 14 и 15 ИСКЛЮЧАЮО ЕЕ ИЛИ, одновибраторы 16 и 17.The control unit 11 (FIG. 2) contains a comparator 13, elements 14 and 15 EXCLUDING IT OR, one-shot 16 and 17.
Блок 12 инверторов (фиг.З) содержит элементы 18 ИСКЛЮЧАЮП1ЕЕ ИЛИ и инверторы 19.The inverter unit 12 (FIG. 3) contains elements 18 EXCLUSIVE OR OR and inverters 19.
ка 7 выборки-хранени , где запоминаютс мгновенные значени амплитуд сигнала рассогласовани в моменты, которые определ ютс фазой сигнала рассогласовани при отработке по кратчайшему рассто нию. Выходной сигнал блока 7 выборки-хранени поступает на вход блока 8 ПНЧ, выходные импульсы которого с частотой, пропорциональной сигналу рассогласовани , подаютс на вход реверсивного счетчика 9. На выходных тинах блока 10 вырабатываетс откорректированньй код угла oi поворота. Номер квадранта угла поворота определ етс при отработке рассогласовани кодом старших пи п-1 разр дов реверсивного счетчика 9. 2 3.и, ф-лы. 3 ил,Sample storage 7, where the instantaneous values of the error signal amplitudes are stored at times that are determined by the phase of the error signal during the shortest-distance processing. The output signal of block 7 of the storage sample is fed to the input of block 8 of the FLL, the output pulses of which with a frequency proportional to the error signal are fed to the input of the reversible counter 9. At the output of block 10, a corrected code of the angle oi is generated. The quadrant number of the angle of rotation is determined when the mismatch is processed by the code of the higher pi pi n-1 bits of the reversible counter 9. 2 3.i, f-ly. 3 or
5five
5five
Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.
На вход СКДУ 2 поступает опорное синусоидальное напр жение U sincot с опорной частотой f СО/2 |Г, которое вырабатьгоаетс в источнике 1 опорного напр жени ,, Выходные сигналы СКДУ 2,, промодулированные по амплитуде по законам синуса и косинуса в функции угла ой поворота, поступают на аналоговые входы ЦАП 3 и 4 соответственно .The input of the SKDU 2 receives the reference sinusoidal voltage U sincot with the reference frequency f CO / 2 | G, which is developed at the source 1 of the reference voltage, Output signals of the SKDU 2, modulated in amplitude according to the laws of sine and cosine as a function of the angle of turn , are fed to the analog inputs of the DAC 3 and 4, respectively.
На цифровые входы ЦАП 3 и 4 с блока 12 инверторов поступают пр мые 5 и инверсные 1-|5коды отработки в пределах квадранта.The digital inputs of the D / A converters 3 and 4 from the block of 12 inverters receive direct 5 and inverse 1- | 5 development codes within the quadrant.
При изменении угла ой в пределах первого квадранта выходные напр жени ЦАП 3 и 4 равны соответственно:When the angle oh changes within the first quadrant, the output voltages of the D / A converters 3 and 4 are equal respectively:
и, U sinci(l-|J)sincot;and, U sinci (l- | J) sincot;
и, U cosci/Jsinut,and, U cosci / Jsinut,
Выходной сигнал усилител 6, равныйThe output of amplifier 6 is equal to
ли Ug (1 -jb) - В соS oiJU Sinut гwhether Ug (1-jb) - In soS oiJU Sinut g
(1)(one)
подаетс в блок 7 выборки-хранени , в котором по импульсу выборки с блока 11 управлени производитс запоминание амплитуды Ь б. Выходной сигнал БВХ 7 поступает на вход блока 8 ПНЧ, выходные импульсы которого с частотой, пропорциональной сигналу рассогласовани is fed to sampling-storage unit 7, in which the amplitude b b is stored by the sampling pulse from control unit 11. The output signal BVH 7 is fed to the input of the block 8 PNC, the output pulses of which with a frequency proportional to the error signal
ли U(l-p)sinot- 3cosoi, (2)whether U (l-p) sinot- 3cosoi, (2)
подаютс в зависимости от знака сигнала рассогласова;ни (2) на пр мой или инверсньй вход реверсивного счетчика 9, Отработка рассогласовани заканчиваетс , когдаdepending on the sign of the error signal, neither (2) to the direct or inverse input of the reversing counter 9, the processing of the mismatch ends when
ли О,(3)Whether Oh, (3)
т.е. при выполнении равенстваthose. when performing equality
с(; arctg Ц (4)with (; arctg C (4)
При угле 067номер квадрантаAt an angle of 067 quadrant number
угла oil определ етс при отработке рассогласовани кодом старших п и п-1 разр дов реверсивного счетчика 9. Код старших разр дов измен етс от 00 в первом квадранте до 11 - в четвертом квадранте.the angle of oil is determined when the mismatch is developed by the code of the higher n and n − 1 bits of the reversible counter 9. The code of the higher bits changes from 00 in the first quadrant to 11 in the fourth quadrant.
Поскольку на цифровые входы ЦДЛ 3 и 4 поступают коды В и 1-Й отработки угла рассогласовани в пределах квадранта, а угол ей поворота может находитьс в любом квадранте, то необходимо коды на цифровых вхо- дах ЦАП 3 и 5 измен ть в зависимости от номера квадранта.Since the digital inputs of digital cylinders 3 and 4 receive the codes B and the 1st mismatch of the misalignment angle within the quadrant, and the angle of rotation can be in any quadrant, it is necessary to change the codes on the digital inputs of the DAC 3 and 5 quadrant.
Это осуществл етс -с помощью блока 12 инверторов. В зависимости от состо ни (п-1)-го разр да реверсивного счетчика 9 на вькодах элементо 18 ИСКЛЮЧАЮУГЕЕ ИЛИ (вход ЦАП 4) вырабатываетс пр мой или инверсный код младших разр дов реверсивного счетчика 9, который после инверсии в инверторах 19 поступает на вход ЦАП 3.This is done through a block of 12 inverters. Depending on the state of the (p-1) -th bit of the reversible counter 9 on the codes of the element 18 EXCLUSIVE OR (input of the DAC 4), the direct or inverse low-order code of the reverse counter 9 is generated, which after inversion in the inverters 19 is fed to the input DAC 3.
Так как фаза сигналов, поступаю- щих на аналоговые входы ЦАП 3 и 4, мен етс с номером квадранта, а коэффициенты передач ЦАП 3 и 4 и и (1-(3) - величины положительные, то дл отработки рассогласовани фаза выходного сигнала ЦАП 4 также должна мен тьс в зависимости от номера квадранта, что осуществл етс с помощью коммутатора 5,Since the phase of the signals arriving at the analog inputs of the DAC 3 and 4 varies with the quadrant number, and the transfer ratios of the DAC 3 and 4 and (1- (3) are positive values), to work out the error of the DAC 4 output signal also has to vary depending on the quadrant number, which is done using switch 5,
OO
5five
00
5five
0 5 0 5
0 5 0 5
п P
Выходной сигнал ЦАП 4 в I и III квадрантах поступает на вычитающий вход усилител 6, а во II и IV квадрантах - на второй суммирующий вход усилител 6,The output signal of the DAC 4 in I and III quadrants is fed to the subtracting input of amplifier 6, and in II and IV quadrants to the second summing input of amplifier 6,
В блоке 7 запоминаютс мгновенные значени амплитуд сигнала рассогласовани в моменты, которые определ ютс фазой сигнала рассогласовани при отработке по кратчайшему рассто нию .In block 7, instantaneous values of the amplitude of the error signal are recorded at times that are determined by the phase of the error signal during the processing by the shortest distance.
При отработке рассогласовани от нулевого положени при об , расположенном в I и II квадранте, импульсы с выхода блока 8 ПНЧ должны поступать на пр мой вход реверсивного счетчика 9, т.е. входное напр жение блока 8 - положительное, а при отработке угла об , расположенного в III или IV квадранте, выходные импульсы блока 8 должны постзшать на инверсный вход счетчика 9, т.е, входное напр жение блока 8 - отрицательное . В соответствии с этим и действительной фазой сигнала рассогласовани на входе блока 7 импульсы выборки на управл ющий вход блока 7 должны подаватьс при максимальном значении амплитуды U со смещением по фазе на IT при расположении oi. во II и III квадрантах по сравнению с I и IV квадрантами.When working off the error from the zero position with the revolutions located in the I and II quadrants, the pulses from the output of the 8-FPU block 8 should go to the direct input of the reversible counter 9, i.e. the input voltage of block 8 is positive, and when the angle of rev is located in the 3rd or 4th quadrant, the output pulses of block 8 should post to the inverse input of counter 9, i.e., the input voltage of block 8 is negative. In accordance with this and the actual phase of the error signal at the input of block 7, the sampling pulses to the control input of block 7 must be applied at the maximum amplitude U with phase shift at IT at the location oi. in the second and third quadrants compared with the first and fourth quadrants.
Эти импульсы вырабатываютс в блоке 1I управлени . На входы элемента 14 ИСКЛЮЧАЮ01ЕЕ ИЛИ поступает код старших разр дов реверсивного счетчика 9. На второй вход элементаThese pulses are generated in control block 1I. At the inputs of element 14 EXCLUSIVE OR, the code of the higher bits of the reversing counter is fed 9. To the second input of the element
15ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступает нулевой сигнал при угле отработки, относ щемс к I или IV квадранту, и единичный сигнал при угле отработки, относ щемс к II или III квадранту. На первьй вход элемента 15 подаетс меандр опорной частоты f, сформированный компаратором 13. Одновибратор15 AN EXCLUSIVE OR a zero signal is received at a working angle of I or IV quadrant, and a single signal at a working angle of II or III quadrant. To the first input of the element 15, the meander of the reference frequency f, formed by the comparator 13, is fed.
16выраб атывает задержку в четверть периода опорного напр жени , а од- новибратор 17 вырабатьшает импульс выборки, поступающий на управл ющий вход блока 7.16 selects a delay of a quarter of the period of the reference voltage, and the one-oscillator 17 produces a sampling impulse arriving at the control input of the unit 7.
Рассмотрим несколько примеров преобразовани угла поворота об в код при расположении oi в разных квадрантах , при начальном значении кода отработки Я О (I квадрант).Let us consider several examples of converting the rotation angle about to a code when oi is located in different quadrants, with the initial value of the I O (I quadrant) mining code.
Угол об расположен в I квадранте. В этом случае фаза сигнала рассогласовани совпадает с фазой опорногоThe angle about is located in the I quadrant. In this case, the phase of the error signal coincides with the phase of the reference
сигнала. С выхода блока 7 снимаетс положительное напр жение, поэтому импульсы с выхода блока 8 поступают на вход пр мого счета реверсивного, счетчика 9 на увеличение кода р .signal. The positive voltage is removed from the output of block 7, therefore the pulses from the output of block 8 are fed to the input of the direct count of the reversing counter 9 to increase the code p.
Угол oi расположен в II квадранте, В этом случае выходной сигнал ЦАП 4, противофазный опорному напр жению, подаетс на инверсньй вход усилител 6. Выходной сигнал ЦАП 3, синфазный опорному напр жению, поступает на пр мой вход усилител 6. В результате сложени сигнал на выходе усилител 6 совпадает по фазе с опорным сигналом и аналогично рассмотренному случаю импульсы, вырабатываемые блоком 8, поступают на пр мой вход реверсивного счетчика 9 (увеличение кода отработки). При переходе кода отработки во II квадрант выходной сигнал ЦАП 3 равен U sin6i(l-/i)0, следовательно, мен етс на противоположную фаза сигнала рассогласовани , но одновременно мен етс дл II квадранта кода отработки jb момент выборки с выхода блока 1, На выходе блока 7 вырабатьша- етс по-прежнему положительное напр жение , благодар чему в реверсивном счетчике 9 происходит накапливание импульсов блока 8 до тех пор, пока не будет выполн тьс эквивалентное равенство об /3,The angle oi is located in quadrant II. In this case, the output signal of the DAC 4, anti-phase to the reference voltage, is fed to the inverse input of the amplifier 6. The output signal of the DAC 3, the common-mode reference voltage, goes to the direct input of the amplifier 6. As a result of adding the signal to the output of the amplifier 6 coincides in phase with the reference signal and, similarly to the case considered, the pulses generated by block 8 are fed to the direct input of the reversible counter 9 (increase in the test code). When the test code goes to quadrant II, the output signal of the DAC 3 is U sin6i (l- / i) 0, therefore, it changes to the opposite phase of the error signal, but the sampling time from block 1, Na the output of block 7 is still positive; a positive voltage is accumulated in the reversible counter 9 until the pulses of block 8 are accumulated until the equivalent equality r / 3 holds,
Угол oi относитс к IV квадранту. В этом случае выходной сигнал ЦАП 3 поступает на пр мой вход усилител 6 в противофазе с опорным. Поскольку выходной сигнал ЦАП 4 (U О) при В О, то сигнал рассогласовани и опорный сигнал наход тс в противофазе , и в моменты выборки, соответ- ствую1цие I и IV квадранту кода отработки /3 , на выходе блока 7 вырабатываетс отрицательное напр жение и импульсы блока 8 поступают на вход инверсного счета реверсивного счетчика . 9. Отработка производитс по кратчайшему пути. The angle oi refers to quadrant IV. In this case, the output signal of the D / A converter 3 is fed to the direct input of the amplifier 6 in antiphase with the reference one. Since the output signal of the D / A converter 4 (U O) at V O, the error signal and the reference signal are out of phase, and at the sample times, according to I and IV quadrant of the working code / 3, the output voltage of the unit 7 produces a negative voltage and the pulses of the block 8 are fed to the input of the inverse count of the reversible counter. 9. Development is carried out on the shortest path.
Если Об расположен в III квадранте , то при |3 О сигнал рассогласовани , определ емый выходным сигналом ЦАП 3 (1)4 О), находитс в противофазе с опорным. Поскольку код jb в начале отработки соответствует I квадранту, то на выходе БВХ 7 вырабатываетс отрицательное напр жение Угол отработки переходит в IV квадрант , момент выборки остаетс прежIf O is located in the third quadrant, then at | 3 O the error signal, determined by the output signal of the DAC 3 (1) 4 O), is in antiphase with the reference signal. Since the jb code at the beginning of the test corresponds to the I quadrant, a negative voltage is generated at the output of the BVH 7. The working angle changes to the IV quadrant, the sampling moment remains the same
110266110266
ним, выходной сигнал ЦАП 4 подаетс на инверсный вход усилител 6. При переходе кода отработки из IV квадранта в III напр жение ЦАП 3 5 и О, фаза сигнала рассогласовани определ етс фазой инвертированного усилителем 6 выходного напр жени ЦАП 4, т.е. совпадает с фазой опорного сигнала, но поскольку момент выборки мен етс , то на выходе блока 7 по-прежнему вырабатываетс отрицательное напр сение, благодар которому направление отработки рассогласовани не мен етс .Thus, the output signal of the DAC 4 is fed to the inverted input of the amplifier 6. When the test code goes from quadrant IV to III of the DAC voltage 3 5 and O, the phase of the error signal is determined by the phase of the DAC 4 output voltage inverted by amplifier 6, i.e. coincides with the phase of the reference signal, but since the sampling time varies, then the output of block 7 still produces a negative voltage, due to which the direction of the error processing does not change.
Аналогичным образом производитс и отслеживание угла поворота ( .Similarly, rotation angle tracking (.
В соответствии с соотношением (4) методическа погрешность преобразовани равнаIn accordance with relation (4), the method error of the conversion is equal to
сftсft
10ten
1515
2020
сведени методической погреш- ности преобразовани к нулю в преобразователе используетс блок 10 нелинейного преобразовани кодов, вы- полненный в виде блока посто нной пам ти, на адресные входы которого поступает код (п-2) младших разр дов реверсивного счетчика 9j а на выходных тинах вырабатываетс откорректированный код N угла поворота об , The method of converting to zero is reduced in the converter using a non-linear code conversion block 10, executed as a permanent memory block, the address inputs of which receive the code (n-2) low-order bits of the reversible counter 9j and on the output lines the corrected code N of the rotation angle is about,
3535
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864023965A SU1311026A1 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Shaft turn angle-to-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864023965A SU1311026A1 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Shaft turn angle-to-digital converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1311026A1 true SU1311026A1 (en) | 1987-05-15 |
Family
ID=21222222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864023965A SU1311026A1 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Shaft turn angle-to-digital converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1311026A1 (en) |
-
1986
- 1986-02-18 SU SU864023965A patent/SU1311026A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 708386, кл. G 08 С 9/04, 1981. Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л.: Энерги , 1974, с. 147-151, рис.72.. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1311026A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
RU1783473C (en) | Digital-analog servo system device for control of positioning object | |
SU1035617A1 (en) | Reversible coordinate converter | |
SU1644380A1 (en) | Shaft rotation angle-to-digit converter | |
SU1262729A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital functional converter | |
SU1179536A2 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1640816A1 (en) | Angle-to-number converter | |
SU1312737A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
SU942101A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
SU1280698A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
SU1119051A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1247902A1 (en) | Coordinate transformer | |
SU1425833A1 (en) | Angle encoder | |
SU1267620A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
SU1043704A1 (en) | Function angular position-to-code generator | |
SU1283968A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
RU2007027C1 (en) | Movement-to-code transducer | |
SU991468A1 (en) | Analog value to code multi-channel converter | |
RU1797160C (en) | Phase shifter | |
SU758188A1 (en) | Reversible coordinate converter | |
SU1697266A1 (en) | Shaft rotation angle-to-code functional converter | |
SU515134A1 (en) | Angle Code Converter | |
SU1347186A1 (en) | Shaft angle of turn encoder | |
SU1187273A1 (en) | Angle-to-digital converter | |
SU1236613A1 (en) | Digital-to-shaft turn angle converter |