SU450217A1 - Angle Code Transducer - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может примен тьс  при создании автоматизированных информационных и управл ющих систем с цифровыми вычислительными машинами в преобразовател х угла поворота вала в код.The invention relates to the field of automation and computer technology and can be used to create automated information and control systems with digital computers in converters of the angle of rotation of the shaft into a code.

Известные преобразователи угол - код, содержащие синусно-косинусный датчик угла, подключенный к демодул торам, соединенным с селектором октанта, выход которого через последовательно соединенные суммирующий операционный усилитель, сумматор, компаратор , блок управлени , регистр подключен к линейному множительному блоку, к другому входу которого подключен второй суммирующий операционный усилитель, а к выходу - другой вход сумматора, первый и второй входы второго суммирующего операционного усилител  соединены с выходами селектора октанта и через инвертор - со вторым входом первого суммирующего операционного усилител , к третьему входу которого подключен выход второго суммирующего операционного усилител , управл ющий выход селектора октанта соединен с другим входом регистра, сетевой демодул тор, входы которого подключены к другим входам демодул торов.Known angle converters — a code containing a sine-cosine angle sensor connected to demodulators connected to an octant selector, the output of which is connected in series to a summing operational amplifier, adder, comparator, control unit, register connected to a linear input multiplier a second summing operational amplifier is connected, and another output of the adder is connected to the output, the first and second inputs of the second summing operational amplifier are connected to the outputs of the oct selector coagulant and through an inverter - a second input of the first summing operational amplifier, to the third input of which is connected a second output of the summing operational amplifier controlling the octant selector output coupled to another input of the register, the demodulator network whose inputs are connected to other inputs of the demodulators.

Недостатком известного преобразовател   вл етс  низка  точность преобразовани  при температурных колебани х среды, окружающей синусно-косинусный датчик угла. Это обусловлено тем, что сигналы от демодул торов , поступающие в суммирующие масштабные устройства, завис т от коэффициента трансформации синусно-косинусного датчика угла и подвержены температурным изменени м .A disadvantage of the known converter is the low accuracy of the conversion with temperature fluctuations of the medium surrounding the sine-cosine angle sensor. This is because the signals from the demodulators entering the summing scale devices depend on the transformation ratio of the sine-cosine angle sensor and are subject to temperature changes, m.

С целью повышени  точности и стабильности работы преобразовател  в преобразователь введены широтно-импульсные модул торы , генератор напр жени  треугольной формы , суммирующий масштабный блок, фильтр низкой частоты и амплитудные модул торы, причем выход сетевого демодул тора соединен с одним из входов сумлшрующего масштабного блока и с первыми входами широтно-импульсных модул торов, к вторым и третьим входам которых подключены соответст-. венно выходы демодул торов и генератора напр жени  треугольной формы, выходы широтно-импульсных модул торов через последовательно соединенные амплитудные модул торы, суммирующий масштабный блок и фильтр низкой частоты подключены к третьему входу второго суммирующего операционного усилител , другие входы амплитудных модул торов соединены с выходами демодул торов. Функциональна  схема предлагаемого преобразовател  угол - код представлена наIn order to increase the accuracy and stability of the converter, pulse-width modulators, a triangular voltage generator, a summing scale unit, a low-pass filter and amplitude modulators are introduced into the converter, the output of the network demodulator being connected to one of the inputs of the sumrating scaling block and the first inputs of the pulse-width modulators, to the second and third inputs of which are connected respectively. The outputs of the demodulators and the triangular voltage generator, the outputs of the pulse-width modulators through serially connected amplitude modulators, the summing scale unit and the low-frequency filter are connected to the third input of the second summing operational amplifier, the other inputs of the amplitude modulators are connected to the outputs of the demodulators . Functional diagram of the proposed angle converter - the code is presented in

чертеже. Каждый из двух выходов синусно-косинусного датчика угла 1 соединен с последовательно включенными демодул тором 2, широтноимпульсным модул тором 3 и амплитудным модул тором 4. Генератор напр жени  треугольной формы 5 и сетевой демодул тор 6, подключенный двум  входами к сети и другим входам демодул торов 2, соединены соответственно с первым и третьим входами шнротноимпульсных модул торов 3. Выходы демодул торов 2 соединены с другими входами амплитудных модул торов 4 и с селектором октанта 7. Первый суммирующий операционный усилитель 8 подключен к первому выходу селектора октанта 7, а второй суммирующий операционный усилитель 9 - к первому и второму выходам селектора октанта 7. Последовательно с суммирующим операционным усилителем включены сумматор 10, компаратор II, блок управлени  12 и регистр 13, который соединен с управл ющим выходом селектора октанта 7. Инвертор 14 включен между вторым выходом селектора октанта 7 и вторым входом суммирующих операционных усилителей 8 и 9. Выход второго суммирующего операционного усилител  9 соединен с третьим входом первого суммирующего операционного усилител  8 и входом линейного множительного блока 15, другой вход которого подключен к выходу регистра 13. Выход линейного множительного блока 15 соединен с другим входом сумматора 10. Выходы амплитудных модул торов 4 через последовательно соединенные суммирующий масщтабный блок 16 и фильтр низкой частоты 17 подключены к третьему входу второго суммирующего операционного усилител  9. Выходы амплитудных модул ггоров 4 нодключены к другим входам сум1мирующего масщтабного блока 16. Работает устройство следующим образом. При повороте вала синусно-косинусного датчика угла 1 на некоторый угол а в выходных обмотках его вырабатываютс  напр жени , амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу угла а поворота вала. Эти напр жени  и сетовое напр жение, питающее синусно-косинусный датчик угла 1, поступают соответственно в демодул торы 2 и в сетевой демодул тор 6, которые вырабатывают три напр жени  посто нного тока бд-А-СОЗ cp-sina, f/aA-COSf-COsa И U, где ф -- сдвиг по фазе между выходными напр жени ми синусно-косинусного датчика угла 1 и сетевым напр жением, определ емый параметрами датчика угла, ни - коэффициент трансформации синусно-косинусного датчика угла 1. Широтно-импульсные модул торы 3 принимают эти напр жени , а также сигналы от генератора напр жени  треугольной формы 5, и, использу  в качестве опорного напр жени  демодулированное напр жение сети f/д, формируют щиротно-импульсные сигналы. Амплитудные модул торы 4 осуществл ют с использованием этих сигналов амплитудную модул цию демодулированных напр жении бдА-cos 9-sin 7. и Ф008 а, после чего они поступают в суммирующий масщтабный блок 16, куда также поступает выходное напр жение /7д с сетевого демодул тора 6. Суммирующий масштабный блок 16 суммирует указанные напр жени  с масщтабным коэффициентом /2, а фильтр низкой частоты 17 выдел ет посто нную составл ющую этого сигнала. Выходные сигналы синусно-косинусного датчика угла .1 и напр жение /7д-/г-со5ф с выхэда фильтра низкой частоты 17 поступают в суммирующ,ий масщтабный усилитель 9, а в суммирующий масщтабный усилитель 8 подают сигнал /д-й-со5ф-5 па, сигнал с инвертора 14 /д-А-созф-соза, а также выходной сигнал суммирующего операционного усилител  9. Суммирующие операционные усилители 8 и 9 суммируют указанные напр жени  с некоторыми масщтабными коэффициентами а, Ъ и с, значени  которых определены из услови  наиболее точного приближени  кода р. получаемого в преобразователе, к углу а поворота вала синусно-косинусного датчика угла 1 в соответствии с выражением: г, с а + 6 (sin а + cos а) + (sln а - COS (х) а + Ь (sin се + COS а) Линейный множительный блок 15 умножает сигнал с выхода суммирующего операционного усилител  9 на значение кода р, установленное в регистре 13,-а сумматор 10 и компаратор Ы сравнивают этот результирующий сигнал с выходным сигналом суммирующего операционного усилител  8. Блок управлени  12 производит подбор кодов в регистре 13 до тех пор, пока выходное напр жение компаратора 11 не станет равным нулю. В этот момент подобранный код р в регистре 13 соответствует значению угла а поворота вала синуснокосинусного датчика угла 1. Независимость получаемого кода в. предлагаемом преобразователе от параметров синусно-косинусного датчика угла приводит к повышению точности преобразовател  и стабильности его работы в щироком температурном диапазоне. Папример, при использовании в преобразователе синусно-косинусного датчика угла с ф 10° и при изменении Аф на 3° при повыщении температуры окружающей среды ощибка преобразовател  увеличиваетс  всего лищь на 20. Предмет изобретени  Преобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, подключенный к демодул торам, соединенным с селектором октанта, выход которого через последовательно соединенные суммирующий операционный усилитель, сумматор, компаратор, блок управлени , регистр подключен к линейному множительному блоку, к другому входу которого подключен второй суммирующий опера-.drawing. Each of the two outputs of the sine-cosine angle sensor 1 is connected to a series-connected demodulator 2, a pulse-width modulator 3 and an amplitude modulator 4. A triangular voltage generator 5 and a network demodulator 6 connected by two inputs to the network and other inputs of the demodulator 2 are connected respectively to the first and third inputs of the pulse-modulating modulators 3. The outputs of the demodulators 2 are connected to other inputs of the amplitude modulators 4 and to the octant selector 7. The first summing operational amplifier 8 connected to the first output of the octant selector 7, and the second summing operational amplifier 9 to the first and second outputs of the octant selector 7. Consistently with the summing operational amplifier, the adder 10, the comparator II, the control unit 12 and the register 13, which is connected to the selector control output, are included octant 7. Inverter 14 is connected between the second output of the octant selector 7 and the second input of the summing operational amplifiers 8 and 9. The output of the second summing operational amplifier 9 is connected to the third input of the first summing The operational amplifier 8 and the input of the linear multiplying unit 15, the other input of which is connected to the output of the register 13. The output of the linear multiplying unit 15 is connected to another input of the adder 10. The outputs of the amplitude modulators 4 are connected through the series-connected summing base unit 16 and the low-pass filter 17 are connected to the third input of the second summing operational amplifier 9. The outputs of the amplitude module gorsy 4 are connected to the other inputs of the summing scale-up unit 16. The device works as follows. When the shaft of a sine-cosine angle sensor 1 is rotated at a certain angle, voltage is generated in its output windings, the amplitudes of which are proportional to the sine and cosine of the angle of rotation of the shaft. These voltages and the network voltage supplying the sine-cosine angle sensor 1 are supplied respectively to demodulators 2 and to the network demodulator 6, which produce three direct current voltages bd-A-POP cp-sina, f / aA- COSf-COsa and U, where f is the phase shift between the output voltages of the sine-cosine angle sensor 1 and the mains voltage, determined by the parameters of the angle sensor, and n is the transformation ratio of the sine-cosine angle sensor 1. Pulse Width Module tori 3 accept these voltages as well as signals from a voltage generator triangular shape 5, and using demodulated network voltage f / d as the reference voltage, generate pulse-width signals. Amplitude modulators 4 carry out amplitude modulation of demodulated voltage BdA-cos 9-sin 7 and F008 a using these signals, after which they enter summing base unit 16, which also receives output voltage Id from the network demodulator 6. The summing scale unit 16 sums the indicated voltages with the scale factor / 2, and the low frequency filter 17 selects the constant component of this signal. The output signals of the sine-cosine angle sensor .1 and the voltage (7d- / g-so5f) from the output of the low-frequency filter 17 enter the summing amplifier 9, and the summing amplifier 8 gives the signal dj-so5f-5 the pa, the signal from the 14 / d-A-sozf-soz inverter, as well as the output signal of the summing operational amplifier 9. The summing operational amplifiers 8 and 9 sum the indicated voltages with some scale factors a, b and c, the values of which are determined from the most accurate code approximation p. obtained in the converter, to the angle a of rotation of the shaft of the sine-cosine angle sensor 1 in accordance with the expression: g, с а + 6 (sin а + cos а) + (sln а - COS (х) а + b (sin ce + COS a) The linear multiplier 15 multiplies the signal from the output of summing operational amplifier 9 by the code value p set in register 13, -a adder 10 and comparator Y compare this resultant signal with the output signal of summing operational amplifier 8. The control unit 12 selects the codes in register 13 until the output voltage of the comparator 11 is not no equal to 0. At this moment, the selected code p in register 13 corresponds to the angle A of the rotation of the shaft of the sine-sinus-sine angle sensor 1. The independence of the resulting code in the proposed converter from the parameters of the sine-cosine angle sensor leads to an increase in the accuracy of the converter and its stability in temperature For example, when using a sine-cosine angle sensor with an angle of 10 ° in the converter and when changing AF by 3 ° with an increase in the ambient temperature, the error of the converter The entire invention is converted to 20. Subject of the invention Angle-code converter containing a sine-cosine angle sensor connected to demodulators connected to an octant selector, the output of which is connected in series through a summing operational amplifier, adder, comparator, control unit, register connected to a linear multiplying unit, to the other input of which is connected the second summing opera-.

ционный усилитель, а к выходу - другой вход сумматора, первый и второй входы второго суммирующего операционного усилител  соединены с выходами селектора октанта и через инвертор - со вторым входом первого суммирующего операционного усилител , к третьему входу которого подключен выход второго суммирующего операционного усилител , управл ющий выход селектора октанта соединен с другим входом регистра, сетевой демодул тор, входы которого подключены к другим входам демодул торов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и стабильности работы преобразовател , в него введены широтно-импульсные модул торы , генератор напр жени  треугольной формы , суммирующий масштабный блок, фильтр низкой частоты и амплитудные модул торы, причем выход сетевого демодул тора соединен с одним из входов суммирующего масщтабного блока и с первыми входами щиротноимпульсных модул торов, к вторым и третьим входам которых подключены соответственно выходы демодул торов и генератора напр жени  треугольной формы, выходы щиротно-импульсных модул торов через последовательно соединенные амплитудные модул торы, суммирующий масщтабный блок и фильтр низкой частоты подключены к третьему входу второго суммирующего онерационного усилител , другие входы амплитудных модул торов соединены с выходами демодул торов.A second amplifier is connected to the output, the first and second inputs of the second summing op amp are connected to the outputs of the octant selector, and through an inverter to the second input of the first summing op amp, the third input of which is connected to the output the octant selector is connected to another register input, a network demodulator whose inputs are connected to other demodulator inputs, characterized in that, in order to improve accuracy and stability transducer operation, a pulse-width modulators, a triangular voltage generator, a summing scale unit, a low-pass filter and amplitude modulators are entered into it, and the output of the network demodulator is connected to one of the inputs of the summing scale unit and the first inputs of the pulse-width module tori, to the second and third inputs of which are connected, respectively, the outputs of the demodulators and the voltage generator of a triangular shape, the outputs of the pulse-width modulators through serially connected e amplitude modulators, masschtabny summing unit and a lowpass filter connected to the third input of the second summing amplifier oneratsionnogo, the other inputs of amplitude modulators connected to the outputs of demodulators.