Claims (3)
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс преобразователь угловых перемещений в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через переключатель октантов подключены к умножител м, выходы умножителей подключены к вычитателю,выход которого через блок преобразовани напр жени в частоту импульсов подкльэчен к реверсив ному счетчику, выходы реверсивного счетчика через функциональные преобразователи подключе.ны к управл ющим входам умножителей Т31. Недостатком такого преобразовател вл етс динамическа погрешность в режиме посто нной скорости или в режиме посто нного ускорени . Цель изобретени - уменьшение динамической погрешности преобразоеател . Поставленна цель достигаетс тем что в преобразователь угловых переме щений в код, содержащий сиНусно-косинусный датчик угла, умножители, выходы которых подключены к вычитателю , выход вычитател подключен к одному входу блока преобразовани напр жени в частоту импульсов, выход которого подключен к реверсивному счетчику, выходы реверсивного сче чика через функциональные преобразователи подключен к управл ющим входам умножител , введены два последов тельно соединенных интегратора,вход одного из них соединен с выходом вычитател , а выходы подключены к блоку преобразовани напр жени в часто ту, выходы синусно-косинусного датчи ка угла подключены к входам умножите лей . С целью упрощени преобразовател умножитель выполнен, в виде управл емого делител напр жени , управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом умножител , а другой вход соединен с выходом первого сумматора , один выход управл емого дели тел напр жени подключен к одному входу второго сумматора непосредственно , другой выход подключен к другому входу второго сумматора через первый инвертор, выход второго сумматора подключен к выходу умножител к одному переключател непосредственно а к другому входу через второй инвертор, управл ющий вход переключател соединен с управл ющим входом умножител , а выход переключател и вход умножител подключены к входам первого сумматора. Функциональный преобразователь выполнен в виде формировател симмет ричного треугольного напр жени кодового сигнала. На фиг, 1 представлена структурна схема преобразовател ; на фиг.2 принципиальна схема умножител . Преобразователь угловых перемещений в код, содержит синусно-косинусный датчик 1 угла, умножители 2 и 3, выходы которых подключены к вычитателю , выход вычитател Ц подключен к одному входу блока 5 преобразовани напр жени в частоту импульсов, выходы которого подключены к реверсивному счетчику 6, выходы реверсивного счетчика 6 через функциональные преобразователи 7 и 8 подключены к управл ющим входам умножителей 2 и 3, два последовательно соединенных интегратора 9 и 10, вход интегратора 9 соединен с выходом вычитател , а выходы интеграторов 9 и 10 подключены к блоку преобразовател напр жени в частоту, выходы синусно-косинусного датчика 1 угла подключены к входам умножителей 2 и 3. Умножитель 2(3) выполнен в виде управл емого делител 11 напр жени , управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом умножител , а другой вход соединен с входом первого сумматора 12, один выход управл емого делител 11 напр жени под- ключен к одному входу второго 13 сумматора непосредственно, другой выход подключен к другому входу второго сумматора 13 через первый инвертор k, выход второго сумматора 13 подключен к выходу умножител , к одному входу переключател 15 непосредственно , а к другому входу через второй инвертор 16, а выход переключател 15 и вход умножител подключены к входам первого сумматора 12. Управл емый делитель 11 напр жени может быть выполнен в виде матрицы типа Я - 2R (фиг.2). Преобразователь работает следующим образом. Сигнал U-) UsinpdL с первого выхода синусно-косинусного датчика 1 поступает на вход умножител 2, который реализуют функцию четырехквадратного умножител синусоидального си|- гнала и на нелинейную рациональную функцию вида А(Х - 512) при X 512 , 1 + В (х-51 2) (а) Д(Х - 512) при X 512, 1 - В(х-512) (и) дес тиразр дный двоичный код, поступающий на управл ющий вход умножител 2; число полюсных делений датчика 1; угол поворота датчика 1. Покажем, что коэффициент передачи приведенной на фиг. 2 структурной схемы четырехквадратного умножи тел соответствует выражений 1 а,в. Переключатель 15 управл етс ста шим разр дом двоичного кода х, поступающего с выхода функционального преобразовател 7 таким обрзаом, чт в тех случа х, когда указанный стар ший разр д принимает значение 1, выход инвертора 16 через сопротивление ROJ.. подключаетс к входу первого сумматора 12. При этом напр же ние U ii выходе второго суммат ра 13 следующим образом зависит от напр жени Ugv-n на первом входе пе 3 12. вого сумматора ивыхц) UftblXi (1). X - 512 , . бЫИ Vb сопротивление на первом входе первого сумматора RQJT сопротивление обратной св зи первого сумматора 12; общее сопротивление обрат ной св зи. Из выражений 1 и 2 следует, что ;коэффициенты А и В равны Roc о ROC ROT,.51 2 -- осг В тех случа х когда старший разр д двоичного кода X принимает значение О, т.е. в тех случа х, когда X 512, переключатель 15 подключает выход второго сумматора 13 через сопротивление к входу пе вого сумматора 12. Вследствие этого 36 измен етс знак обратной св зи и при X 512 умножитель реализуют функцию вида (1 в). На втором выходе синусно-косинусного датчика 1 формируетс сигнал вида и fj UcoepoL, который поступает на вход умножител 3Умножитель 3 реализуют функцию четырехквадратного умножени косинусоидального сигнала Uij на нелинейную рациональную функцию вида А (у - 5V2) 1 + В (у - 512) при у 512; А (у - 512) 1 - В (х - 512) при у 512, дес тиразр дный двоичный код, поступающий на управл ющий вход умножител 3Сигналы с выходов умножителей 2 и 3 поступают на входы вычитател k, на выходе которого формируетс сигнал вида и pd-f(х) - COS pd-f(y), Этот сигнал поступает на вход первого интегратора 9, выход которого св зан с входом второго интегратора 10. Выходные сигналы вычитател k и интеграторов 9 и 10 поступают соответственно на первый, второй и третий входы блока 5 преобразовани напр жени в частоту. На выходах блоформируетс последовательность ьсов частоты KnU + + KgU посто нные коэффициенты . При положительном знаке первой части выражени (6) импульсы частоты fs )ормируютс на одном выходе блока 5, а при отрицательном знаке - на другом выходе блока 5- Выходные импульсы блока 5 поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 6. На выходе функционального преобразовател 7 формируетс двоичный код X, представл ющий собой симметричную треугольную функцию содержимого реверсивного счетчика 6. На выходе функционального преобразовател 8 формируетс двоичный код у, представл 79 ющий собой симметричную треугольную функцию содержимого реверсивного сче чика 6, сдвинутую на относитель но выходного сигнала функционального преобразовател 7. Код х поступает на управл ющий вход умножител 2, а код у - на управл ющий вход умножител 3. Дл обеспечени астатизма третьего порг.дкй в систему ввод т интеграторы 9 и 10. В режиме посто нной ско рости измер емого перемещени напр жени на выходе интегратора 1 О управл о щего блоком 5 преобразовани напр жение частота,устанавливаетс таким, что напр жение на выходах блоков и 9 устанавливаетс равным нулю и динз- мическа погрешность преобразовани также устанавливаетс равной нулю, В режиме посто нного ускорени динам ческд ошибка преобразовани также равна нулю, В этом режиме после окон чани переходного процесса напр жени на выходе интегратора 9 устанавливае тс посто нным, напр жение на выходе интегратора 10 линейно возрастает,а содержимое реверсивного счетчика б, выполн ющего функцию цифрового интегратора , измен етс по параболичес кому закону и измен ет значени функ ции X и у таким образом, что напр же ние Uo, на выводе третьего блока вычитател -, пропорциональное погрешности преобразовани , устанавливаетс равным нулю. Методическа ошибка преобразовани , обусловленна использованием кусочно-нелинейных функций f (Х) и f (Y) дл формировани , сигнала рас согласовани , также невелика. При оптимальном выборе коэффициентов А и В в выражени х 1{а,в) и (эгв) относительна фазова погрешность преобразовани составл ет не более to,00921 от полюсного делени датчика 1 при идеальных синусоидальных сигналах. Выходна информаци , соответству- юща измер емому перемещению, постук пает с выхода реверсивного счетчика 6 Таким образом, формируетс выходна информаци об измер емом перемещении в пределах полюсного делени датчика 1 . Таким образом, устройство представл ет собой замкнутую аналого-циф ровую след щую систему с астатизмом третьего пор дка. Применение нелиней ных умножителей, выполненных на матрицах R -2R и операционных усилител х , позвол ет реализовать малые методическую и инструментальную погрешности устройства как в статическом, так и в динамическом режиме.. .Формула изобретени 1. Преобразовательугловых перемещений в код, содержащий синуснокосинусный датчик угла, умножители, выходы которых подключены к вычитателю , выход вычитател подключен к одному входу блока преобразовани напр жени в частоту импульсов, выход которого подключен к реверсивному счетчику, выходы реверсивного счетчика через функциональные преобразователи подключены к управл ющим входам умножителей, о т л и ч а ющ и и с тем, что, с целью уменьшени динамической погрешности преобразовател , в него введены два последовательно соединенные интегратора, вход одного из них соединен с выходом вычитател , а выходы подключены к блоку преобразовани напр жени в частоту, выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к входам умножителей . 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийс тем, что, с целью упрощени преобразовател , умножитель выполнен в виде управл емого делител напр жени , управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом умножител , а другой вход соединен с выходом первого сумматора,один выход управл емого делител напр жени подключен к одному входу второго сумматора непосредственно,другой выход подключен к другому входу второго сумматора через первый инвертор, выход второго сумматора подключен к выходу умножител , к одному входу переключател непосредственно, а к другому входу через второй инвертор, ;УправЛ ющий вход переключател соединен с управл ющим входом умножител , а выход переключател и.вход умножител подключены к входам первого сумматора. 3. Преобразователь по п. 1, отли чающий с тем, что функциональный преобразователь выполнен в видеформировател симметричного треугольного напр жени кодового сигнала ,The closest in technical essence to the present invention is an angular displacement transducer into a code containing a sine-cosine angle sensor, the outputs of which are connected to multipliers via an octant switch, the outputs of multipliers are connected to a subtractor, the output of which is converted to a pulse frequency through a voltage-frequency converter unit reversible counter, reversible counter outputs through functional converters connected to the control inputs of the multipliers T31. The disadvantage of such a converter is the dynamic error in the constant speed mode or in the constant acceleration mode. The purpose of the invention is to reduce the dynamic error of the transducer. The goal is achieved by the fact that in an angle converter to a code containing a sinus-cosine angle sensor, multipliers whose outputs are connected to a subtractor, the output of the subtractor is connected to one input of a voltage-to-frequency converter unit whose output is connected to a reversible counter, outputs through the functional converters is connected to the control inputs of the multiplier, two serially connected integrators are introduced, the input of one of them is connected to the output of the subtractor , and the outputs are connected to a voltage-to-frequency conversion unit, the outputs of a sine-cosine angle sensor are connected to the inputs of the multiplication lei. In order to simplify the converter, the multiplier is made as a controllable voltage divider, the control input of which is connected to the control input of the multiplier, and the other input is connected to the output of the first adder, one output of the controlled voltage object is directly connected to the second input of the second adder another output is connected to another input of the second adder via the first inverter, the output of the second adder is connected to the output of the multiplier to one switch directly and to the other input through the second inverto p, the control input of the switch is connected to the control input of the multiplier, and the output of the switch and the input of the multiplier are connected to the inputs of the first adder. The functional converter is designed as a driver of a symmetrical triangular voltage of a code signal. FIG. 1 is a block diagram of a converter; Figure 2 is a schematic multiplier circuit. The angular displacement transducer in the code contains a sine-cosine angle sensor 1, multipliers 2 and 3, the outputs of which are connected to the subtractor, the output of the subtractor C is connected to one input of the voltage-frequency converter unit 5, the outputs of which are connected to the reversible counter 6, the outputs reversible counter 6 through functional converters 7 and 8 are connected to control inputs of multipliers 2 and 3, two series-connected integrators 9 and 10, the input of integrator 9 is connected to the output of the subtractor, and the outputs of integrators 9 and 10 are connected to a voltage-to-frequency converter unit, the outputs of a sine-cosine angle sensor 1 are connected to the inputs of multipliers 2 and 3. Multiplier 2 (3) is designed as a controllable voltage divider 11, the control input of which is connected to the control the input of the multiplier and the other input is connected to the input of the first adder 12, one output of the controlled voltage divider 11 is connected to one input of the second 13 adder directly, another output is connected to another input of the second adder 13 via the first inverter k, the output of the second sum Ator 13 is connected to the multiplier output, to one input of switch 15 directly, and to another input through the second inverter 16, and the output of switch 15 and multiplier input are connected to the inputs of the first adder 12. The controlled voltage divider 11 can be made in the form of a matrix I - 2R (figure 2). The Converter operates as follows. The signal U-) UsinpdL from the first output of sine-cosine sensor 1 is fed to the input of multiplier 2, which implements the function of four-square multiplier of sinusoidal si | - and drove to a non-linear rational function of the type A (X - 512) at X 512, 1 + V (x -51 2) (a) D (X - 512) at X 512, 1 - B (x-512) (i) a ten-bit binary code supplied to the control input of multiplier 2; the number of pole divisions of sensor 1; angle of rotation of sensor 1. We will show that the transmission coefficient shown in FIG. 2 of the block diagram of a four-square multiply of the bodies corresponds to the expressions 1 a, c. The switch 15 is controlled by staging a binary code x coming from the output of the functional converter 7 in such a way that in the cases when the indicated high bit is 1, the output of the inverter 16 is connected through the resistance ROJ. To the input of the first adder. 12. At the same time, the voltage U ii of the output of the second summer 13 as follows depends on the voltage Ugv-n at the first input of the ne 3 12. the second adder and the output) UftblXi (1). X - 512,. BEI Vb resistance at the first input of the first adder RQJT feedback resistance of the first adder 12; total feedback resistance. From expressions 1 and 2 it follows that; the coefficients A and B are equal to Roc о ROC ROT, .51 2 - osg In those cases when the highest bit of the binary code X is O, i.e. in those cases when X 512, switch 15 connects the output of the second adder 13 through resistance to the input of the first adder 12. As a result, 36 changes the sign of the feedback and when X 512 the multiplier implements a function of the form (1). The second output of the sine-cosine sensor 1 generates a signal of the form and fj UcoepoL, which is fed to the input of the multiplier 3 Multiplier 3 realizes the function of quadruple multiplication of the cosine signal Uij by a nonlinear rational function of the type A (y-5V2) 1 + B (y-512) with y 512; A (y - 512) 1 - B (x - 512) with y 512, a ten-bit binary code fed to the control input of multiplier 3 Signals from the outputs of multipliers 2 and 3 are fed to the inputs of the subtractor k, at the output of which a signal of the form and pd-f (x) - COS pd-f (y) This signal is fed to the input of the first integrator 9, the output of which is connected to the input of the second integrator 10. The output signals of the subtractor k and the integrators 9 and 10 are fed to the first, second, and the third inputs of the voltage-to-frequency conversion unit 5. At the outputs, a sequence of constant coefficients of the frequency KnU + + KgU is blocked. With the positive sign of the first part of expression (6), the frequency pulses fs) are formed at one output of block 5, and at a negative sign - at the other output of block 5- The output pulses of block 5 arrive respectively at the summing and subtracting inputs of the reversing counter 6. At the output of the functional converter 7, a binary code X is formed, which is a symmetric triangular function of the contents of the reversible counter 6. At the output of the functional converter 8, a binary code y is formed, which is a symmetric t The rectangular function of the content of the reversing counter 6 is shifted relative to the output signal of the functional converter 7. The code x is fed to the control input of the multiplier 2, and the code y is fed to the control input of the multiplier 3. In order to ensure the astatism of the third party, the system is entered into the system integrators 9 and 10. In the mode of constant speed of the measured voltage displacement at the output of the integrator 1 O of the control unit 5, the voltage conversion frequency is set such that the voltage at the outputs of the blocks and 9 is equal to Any dynamic conversion error is also set to zero. In the constant acceleration mode, the dynamic conversion error is also zero. In this mode, after the end of the transient process, the voltage at the output of the integrator 9 is fixed at the output of the integrator 10 linearly increases, and the contents of the reversible counter b, which performs the function of a digital integrator, changes according to a parabolic law and changes the values of the function X and y in such a way that the voltage Uo, at the output of the third subtractor block - proportional conversion error, is set equal to zero. The methodical conversion error due to the use of the piecewise nonlinear functions f (X) and f (Y) to form the alignment races signal is also small. With the optimal choice of the coefficients A and B in expressions 1 (a, c) and (egv), the relative phase error of the conversion is no more than to, 00921 from the pole division of sensor 1 with ideal sinusoidal signals. The output information, corresponding to the measured movement, comes from the output of the reversible counter 6. Thus, the output information about the measured movement within the pole division of the sensor 1 is formed. Thus, the device is a closed analog-to-digital tracking system with third-order astatism. The use of nonlinear multipliers made on the matrices R -2R and operational amplifiers allows one to realize small methodological and instrumental errors of the device in both static and dynamic modes. Formula 1. Moving angle transducer into a code containing sinus-sinus angle sensor , multipliers, the outputs of which are connected to the subtractor, the output of the subtractor is connected to one input of the voltage-to-voltage conversion unit, the output of which is connected to a reversible counter, the outputs through the functional converters, the reversible counter is connected to the control inputs of the multipliers, so that, in order to reduce the dynamic error of the converter, two serially connected integrators are inserted into it, the input of one of them is connected to the output of the subtractor, and the outputs are connected to a voltage-to-frequency conversion unit, the outputs of a sine-cosine angle sensor are connected to the inputs of multipliers. 2. The converter according to claim 1, differing in that, in order to simplify the converter, the multiplier is designed as a controllable voltage divider, the control input of which is connected to the control input of the multiplier, and the other input is connected to the output of the first adder, one the output of the controlled voltage divider is connected to one input of the second adder directly, the other output is connected to another input of the second adder via the first inverter, the output of the second adder is connected to the output of the multiplier, to one input of the switch backhoes, and to the other input via a second inverter, a switch control input coupled to the control input of the multiplier, and an output switch i.vhod multiplier connected to inputs of the first adder. 3. The converter according to claim 1, which is distinguished by the fact that the functional converter is made in the form of a symmetric triangular voltage code signal,
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Преснухин Л.Н. и др. Муаровые растровые датчики положени и их применение. Машиностроение, 19&9, стр. 89-91.Sources of information taken into account during the examination 1. Presnukhin L.N. et al. Moire raster position sensors and their application. Mechanical Engineering, 19 & 9, p. 89-91.
2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 08 С 9/06. 197t.2. USSR author's certificate №, cl. G 08 C 9/06. 197t.
3.Шмид Г. Устройство и принцип действи преобразователей аналог код . Перевод ГОНТИ ff (71), 1971, с. 213, рис. IY.II. (прототип).3. Schmid G. Device and principle of operation of converters analogue code. Translation Gonti ff (71), 1971, p. 213, fig. IY.II. (prototype).
Ф1/г. 1 F1 / g. one