SU1374429A1 - Shaft angular position-to-code converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано дл  св зи источников информации с ЦВМ. Цель изобретени - расширение диапазона угла и скорости его изменени  и повышение точноThe invention relates to the field of computer technology and can be used to link information sources with a digital computer. The purpose of the invention is to expand the range of the angle and the rate of its change and increase precisely

Description

UJHIUjhi

(Л(L

LIDLID

сти путем компенса1щи фазовог сдвига , вносимого синусно-косинусным вращающимс  трансформатором. Дл  достижени  поставленной цели в преобразователь , содержащий генератор 1 импульсов , делитель 2 частоты, формирователь 3- напр жени  возбуждени , сину- сно-косинусный вращающийс  трансбор- матор 4, фазовые детекторы 6,7, сумматор 8, фильтр 9, реверсивный счетчик 11, цифровой сравнивающий блок 12, введены второй вращающийс  трансформатор 5, а формирователь 3 напр жени  возбулодени  содержит первый и второй фазовые детекторы 15, 16, сумматор 17, фильтр 18, генератор 19 подстраиваемой частоты, фазо- сдвигающий элемент 20. Модулированные по фазе и амплитуде выходные напр жени  и, и вращающегос  трансформатора 14 преобразуютс  в код N (2р /) угла системой фазовой автоподстройки, состо щей из фазовых детекторов 6, 7  сумматора 8, фильтра 9, блока 10 преобразовани  напр жени  в частоту, реверсивного счетчика 11, цифрового сравнивающего устройства 12. Из этих же напр жений фазовыми детекторами 15, 16 формировател  З вьщел етс  информатщ STI by compensating for the phase shift introduced by the sine-cosine rotating transformer. To achieve this goal, a converter containing a pulse generator 1, a divider 2 frequencies, a driver 3 is the excitation voltage, a sinus-cosine rotating transbormer 4, phase detectors 6.7, an adder 8, a filter 9, a reversible counter 11, digital comparing unit 12, the second rotating transformer 5 is introduced, and the excitation voltage driver 3 includes first and second phase detectors 15, 16, adder 17, filter 18, frequency adjustable oscillator 19, phase shifting element 20. Modulated in phase and amplitude In this case, the output voltages of and, and the rotary transformer 14 are converted into code N (2p /) angle by a phase locked loop system consisting of phase detectors 6, 7 of the adder 8, filter 9, unit 10 for converting voltage to frequency, reversing counter 11, digital comparing device 12. Of the same voltages, phase detectors 15, 16 of the former 3 have informatics

0фазовом сдвиге сигналов, вносимом трансформаторами 4,5, которьй компенсируетс  сдвигом фазы подстраиваемого генератора 19. Компенсаци  осуществл етс  системой фазовой автоподстройки , образованной детекторами 15,16, сумматором 17, фильтром 18, генератором 19, фазосдвигающим элементом 20, трансформаторами 4,5,The phase shift of the signals introduced by the transformers 4.5, which is compensated by the phase shift of the adjustable oscillator 19. The compensation is carried out by a phase locked loop system formed by the detectors 15.16, the adder 17, the filter 18, the generator 19, the phase shifting element 20, the transformers 4.5

1з,п, ф-лы, .1 1-ш.1z, n, f-ly, .1 1-sh.

1one

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.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  путем компенсации фазовых сдвигов сигналов дополнительным синуско-косинуспым вращающимс  трансформатором.The purpose of the invention is to improve the conversion accuracy by compensating for phase shifts of the signals with an additional sinus-cosine rotating transformer.

На чертеже приведена блок-схема предлдг аемого преобразовател .The drawing shows the block diagram of the proposed Converter.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, формирователь 3 напр жени  возбуждени , синусо-косииусные вращающиес  трансформаторы 4 и 5 (СКВТ), фазовые детекторы 6 и 7, сумматор 8, фильтр 9, блок 10 преобразовани  напр жени  в частоту, реверсивньш счетчик 11 и цифровой сравнивающий блок 12. Вращающиес  трансформаторы 4 и 5 кинематически св заны с входным валом 13, выход счетчика 11  вл етс  выходом 14 преобразовател . Формирователь 3 содержит последовательно соединенные фазовые детекторы 15 и 16, сумматор 17, фильтр 18, генератор 19 подстраиваемой частоты и фазо сдвигающий элемент 20.The converter contains a pulse generator 1, a frequency divider 2, an exciter voltage driver 3, sine-cosine rotary transformers 4 and 5 (SCART), phase detectors 6 and 7, an adder 8, a filter 9, a voltage-to-frequency block 10, a reversible counter 11 and a digital comparison unit 12. Rotating transformers 4 and 5 are kinematically connected to the input shaft 13, the output of the counter 11 is the output 14 of the converter. Shaper 3 contains a series-connected phase detectors 15 and 16, the adder 17, the filter 18, the generator 19 adjustable frequency and phase shifting element 20.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Частота импульсов генератора 1 понижаетс  в делителе 2, на первых вы- 5 ходах которого формируютс  сигналы пр моугольной формы sgn(sinwt),- -sgnCcoswt), на других выходах текущий код опорной фазы N(u;t) . Формирователь 3 преобразует сигналыThe frequency of the pulses of the generator 1 decreases in the divider 2, at the first outputs of which the signals of the rectangular shape sgn (sinwt), -sgnCcoswt) are formed, on the other outputs the current code of the reference phase N (u; t). Shaper 3 converts signals

й sgn (sinwt) и и,, -sgn(coswt) делител  2 в синусоидальные напр жени  Uj UsinCwt-Lf) и Uj Ucos (wt-v), которыми возбуждаетс  вращающийс  трансформатор 5. На выходной обмотке sgn (sinwt) and u ,, -sgn (coswt) divider 2 into sinusoidal voltages Uj UsinCwt-Lf) and Uj Ucos (wt-v), which excites a rotating transformer 5. On the output winding

5 трансформатора 5 индуцируетс  напр жение5 transformer 5 voltage is induced

(U. cospo + и з . sinpof) . sinoJt - о- + p 0 + ,(U. cospo + and h. Sinpof). sinoJt - o- + p 0 +,

00

где p коэффициент электрической ;. редукции трансформатора 5j - коэффициент передачи трансформатора 5;where p is the electrical coefficient; transformer reduction 5j - transformer 5 transmission coefficient;

2525

Ф F

фазовьй сдвиг сигнала вphase shift signal in

трансформаторе 5. Это напр жение трансформируетс  . вращающимс  трансформатором 4 в два напр жени transformer 5. This voltage is transformed. rotating transformer 4 in two voltage

U4 K5-UjSinpc/ i-K.-Kg-U cosCwt 31U4 K5-UjSinpc / i-K.-Kg-U cosCwt 31

V +y V)- COS (ait - ч + 2p(X + I,/ + + V) , V + y V) - COS (ait - h + 2p (X + I, / + + V),

ul K cospci K4-K; U sin (uJt- - ц + ) + sinuj (y +g/+(/ ) ,ul K cospci K4-K; U sin (uJt- - c +) + sinuj (y + g / + (/),

где Kj- - коэффициент передачи трансформатора 4jwhere Kj- is the transfer coefficient of the transformer 4j

ii

фазовый сдвиг сигнала вsignal phase shift

I трансформаторе 4.I transformer 4.

Напр жени  U4 и поступают в систему фазовой автоподстройки, образованную блокамз 6 - 12, где перемн жаютс  с сигналами uj и U|, вырабатываемыми в цифровом сравнивающем блоке 12. Сигналы U/, U, сдвинуты по фазе относительно сигналов U и Uj на угол 0, код N (2рс() которого содержитс  в счетчике 11;The voltages U4 and enter the phase locked loop system formed by blocks 6–12, where they are interchanged with the signals uj and U | produced in the digital comparison unit 12. The signals U /, U are out of phase with respect to the signals U and Uj The code N (2pc () of which is contained in the counter 11;

U, j sgntsin(u t+9) , u /j (cu t+0 ) .U, j sgntsin (u t + 9), u / j (cu t + 0).

Посто нна  составл юща  U выходного напр жени  сумматора 8, равна  сумме посто нных составл ющих выходных напр жений детекторов б и 7 The constant component U of the output voltage of the adder 8 is equal to the sum of the constant components of the output voltages of the detectors b and 7

и - KS-U sint(2p(/ -0) + + (.(« -с/)) ,and - KS-U sint (2p (/ -0) + + (. (“-c /)),

через фильтр 9, подавл ющий переменную составл ющую Ug, управл ет блоком 10 преобразовани  напр жени  в 4acTOTyj который, вьфабатыва  импульсы , измен ет код N(2po() счетчика 11 в сторону уменьшени  U . В устано- вившемс  состо нии U О и код N(2p() пропорционален ( (f) + + ) т.е. отражает положение вала с погрешностью Лс through the filter 9, which suppresses the variable component Ug, controls the voltage conversion unit 10 to 4acTOTyj which, in pulsing, pulses, changes the N code (2po () of the counter 11 in the direction of decreasing U. In the set state U O and the code N (2p () is proportional to ((f) + +), that is, it reflects the position of the shaft with the error Ls

V  V

2р2p

Напр жение uj поступают также на входы фа:зовь х детекторов 15 и 16 формировател  3, где перемножаютс  с сигналами U и Uj . Посто нна  составл юща  вьсходного напр жени  сумматора 17, равна  сумме посто нных составл ющих выходных напр жений детекторов 15 и 16The voltage uj also goes to the inputs of the phoning of the detectors 15 and 16 of the former 3, where they are multiplied with the signals U and Uj. The constant component of the total voltage of the adder 17 is equal to the sum of the constant components of the output voltages of the detectors 15 and 16

Uf-, К и sin (у + + V -1) , через фильтр 18 управл ет подстраива74429Uf-, K and sin (y + + V -1), through filter 18 controls the adjustment p. 74429

емым по частоте генератором 19 и измен ет фазу Cf напр жегшй U , Uj возбуждени  в сторону уменьшени  U , В установившемс  состо нии U 7 и If v + v. Таким образом, в результате работы системы фазовой автоподстройки, включающей блоки 15 - 20 (фазосдвигающий элемент 20 форми- 0 РУет второе напр жение возбуждени  путем фазового сдвига первого, выработанного генератором 19, на 90 ) и трансформаторы 4 и 5, устран етс  погрешность преобразовани  dc , обу- 5 словЛённа  фазовым сдвигом сигналов во вращающихс  трансформаторах.frequency generator oscillator 19 and changes the phase Cf of the excitation voltage U, Uj in the direction of decreasing U, In the steady state U 7 and If v + v. Thus, as a result of the operation of the phase-locked loop system, including blocks 15-20 (the phase-shifting element 20 forms the second excitation voltage by phase-shifting the first produced by the generator 19 by 90) and transformers 4 and 5, the conversion error dc is eliminated , due to the phase shift of signals in rotary transformers.

Claims (2)

Формула изобретени  1. Преобразователь угла поворотаClaims 1. Rotation angle converter Q вала в код, содержащей генератор импульсов , выход которого подключен к входу делител  частоты, первьш и второй выходы которого подключены к первому и второму входам формировател Q shaft in the code containing the pulse generator, the output of which is connected to the input of the frequency divider, the first and second outputs of which are connected to the first and second inputs of the driver 5 напр жени  возбуждени  соответственно , первый синусно-косинусный вращающийс  трансформатор, кинематически св занный с входным валом, выходы которого подключены к первым входам первого и второго фазовых детекторов , к вторым входам которых подключены первый и второй выходы цифрового сравнивающего блока соответс твен- но, а выходы первого и второго фазовых детекторов подключены к входам первого сумматора, выход которого через первый фильтр подключен к входу блока преобразовани  напр жени  в частоту, выходы которого подключены к входам реверсивного счетчика , выходы которого  вл ютс  выходом преобразовател  и подключены к первой группе входов дафрового сравнивающего блока, втора  группа входов которого подключена к группе выходов делител  частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  Точности преобразовател , в него введен второй синусно-косинусный вращающийс  трансформатор, кинематически св занньй с входным валом, входные обмотки которого подключены к первому и второму выходам формировател  напр жени  возбуждени , а выход соединен с входом первого синус- но-косинусного вращающегос  трансформатора , выходы которого подключены к третьему и четвертому входам формировател  напр жени  возбуждени .5 excitation voltage, respectively, the first sine-cosine rotating transformer, kinematically connected to the input shaft, the outputs of which are connected to the first inputs of the first and second phase detectors, the second inputs of which are connected to the first and second outputs of the digital comparison unit, respectively, and the outputs of the first and second phase detectors are connected to the inputs of the first adder, the output of which through the first filter is connected to the input of the voltage-to-frequency conversion unit, the outputs of which are connected to input Dam reversible counter, the outputs of which are the output of the converter and connected to the first group of inputs of the reflex comparison unit, the second group of inputs of which are connected to the group of outputs of the frequency divider, characterized in that, in order to improve the accuracy of the converter, transformer, kinematically connected with the input shaft, the input windings of which are connected to the first and second outputs of the field voltage driver, and the output is connected to the input of the first blue - but-cosine rotary transformer, the outputs of which are connected to the third and the fourth input of the drive voltage. 00 5five 00 5five 00 5five 5 137А42965 137A4296 2. Преобразователь по п.1, о т -возбуждени , выходы первого и вто2. The Converter according to claim 1, about t-excitation, the outputs of the first and second ли чающийс  тем, что форми-рого фазовьпс детекторов подключеныDue to the fact that forma-tion phase detectors are connected рователъ напр жени  возбуждени  со-к входам сумматора, выход которогоRovatel excitation voltage with-to the inputs of the adder, the output of which держит сумматор, фильтр, генера-г через последовательно соединенныеkeeps adder, filter, gene-g through series-connected тор подстраиваемой частоты, фазо-фильтр и генератор подстраиваемойadjustable frequency torus, phase filter and adjustable oscillator сдвигающий элемент, первьй и второйчастоты подключен к входу фазосдвифазовые детекторы, первые входы ко-гающего элемента, выходы фазосдвиторых  вл ютс  первым и вторым вхо-гающего элемента и генератора поддами формировател  напр жени  воз-ю страиваемой частоты  вл ютс  пербз ждени  соответственно, а вторыевым и вторым выходами формировате-the shifting element, the first and second frequencies are connected to the input; the phase-shifting detectors; the first inputs of the connecting element; the outputs of the phase-shifting elements are the first and the second input element and the generator, which are suitable for generating the voltage of the variable frequency, respectively, and the second the second output is forming входы  вл ютс  третзьим и четвертымл  напр жени  -возбуждени  соответвходами формировател  напр жени ственно.the inputs are the third and fourth voltage-excitation corresponding to the inputs of the driver voltage.