8.4. Совмещенный цифровой преобразователь угла, скорости и ускорения

На рис. 8.7 представлена функциональная схема преобразователя, в кото­ром устранены отмеченные выше недостатки.

Питание ФВ производится через формирователь опорных напряжений ФОН и делитель частоты ДЧ от генератора импульсов G. Формирователь преобра-зует выходной линейный код X на выходе ДЧ с помощью ПЗУ, не показан­ного на рисунке, в коды которые преобразуются ЦАП - в их: аналоговые эквиваленты. Такое построение ЦПП позволяет при необходимости; получить коды проекций в, т. е. сделать его функциональным [49].

Цифровой эквивалент угла поворота 0 формируется из сдвига фазы между опорным напряжением ФВ и его выходным сигналом

— частота опорного напряжения. Процесс формирования не отличается от классического [3]. В канале преобразователя угла задействованы нуль-орган НО, преобразующий в прямоугольные импульсы; Т-триггер, так­тируемый фронтом импульса G в стробирующий выходной сигнал НО, с тем чтобы момент записи кодов в выходные регистры не попал на переходные процессы в ДЧ, SM1 и SM3.

Сигнал на выходе триггера

а в записывается значение линейно нарастающего кода

-соответствующее фронту сигнала В соответствии с (8.17) и (8.18) можно

записать, что т. е. выходной код представляет цифровой

эквивалент угла 0.

Наибольший интерес представляет построение каналов преобразования ско­рости и ускорения, сопряжение которых с ЦПУ производится через формиро­ватель узких импульсов ФУИ и двоичный суммирующий счетчик СТ2, который должен иметь вход установки в нулевое состояние. Формирование цифрового эквивалента скорости в отличие от рассмотренных выше методов производится без методической ошибки. Это достигается тем, что код отклонения периода вы­ходного сигнала ФВ не принимается в качестве эквивалента угловой скорости а подвергается преобразованию замкнутой цифровой системой. Она со-держит в контуре последовательное соединение накапливающих сумматоров НС1, НС2, блока инверторов н SM3. Сумматоры НС1 и НС2 в свою очередь построены на замкнутых в кольцо полных двоичных сумматорах SMI, SM2 и регистрах запись информация в которые производится по фронту импульса, поступающего на их тактовые входы.

Сумматор НС1 выполняет роль цифрового интегратора, формирующего на своем выходе некоторый код Работа НС1 описывается разностным уравнением где —выходной кодHCI перед приходом (n+l)-го импульса на тактовый вход —выходной код ИС1 после прихода (n-l)-го импульса; — входной код НС1 в момент прихода фронта (n+l)-ro импульса.

Сумматор ИС2 аналогично НС1 построен на SM2 и но отличается тем, чтоимеет входустановки его в нулевое состояние импульсов ФУИ. При неподвижном роторе ФВ =0, т. е.

где—емкостьДЧ и СТ2. При вращении ротора ФВ со скоростью пе­риод

Счетчик СТ2 фронтом устанавливается в нулевое состояние, и к при­ходу следующего фронта на выходе СТ2 формируется дополнительный код, пропорциональный разности периодов:

Одновременно в НС2 производится суммирование кода на каждый импульс, и к этому же моменту

Вычитанием этих кодов образуется который в момент прихода фронт» сигнала корректирует содержание ИС1\ таким образом, чтобы рассогласование компенсировалось. При этом т. е.

Рассогласование формируемое в момент прихода фронта сигнала на выходе SM3, записывается в Поскольку является входным кодом цифрового интегратора ИС1, выходной код которого пропор­ционален скороститоПокажем это для установившегося режима,когдаМожно записать разностное уравнение

где — значение скорости в периоде; — значение периода

сигнала в периоде; — значение скорости в пе-

риоде.

Из (8.22) и (8.23) можно записать

Поскольку рассматриваем установившийся режим, для системы с астатизмом первого порядка рассогласование

Тогда можно записать

Из (8,24)—(8.27) находим

Поскольку обычно (8.28) можно представить в виде

а с учетом (8.20) или

т. е. код на выходе в первом приближении пропорционален ускорению Чем выше тем строже выполняется (8.30). Работа ЦПП поясняет­ся временными диаграммами на рис 8.3.

Преобразователь позволяет получить цифровые эквиваленты угла, скоро­сти и ускорения из фазы выходного сигнала ФВ чисто цифровым методом, что дает возможность повысить его точность. Преобразование не имеет методиче­ской ошибки измерения скорости. В качестве первичного датчика рекомендуется использование СКВТ типа СКТД6465, ДСПУ 128, ВТ-100 и ВТ-70.

Не представляет сложности дальнейшее расширение функциональных воз­можностей такого МЦПП в части совмещенного формирования цифровых экви­валентов т. е. создание полифункционального ЦПП (ПЦПП). Это достигается выполнением ФОН на основе ПЗУ с синусно-косинусной прошив­кой, например БИС К505РЕЗ, которые обеспечивают формирование из линей-ного кода ДЧ кодовдальнейшее преобразование которых в ква-зигармонические напряжения осуществляется ЦАП, например БИСЛС572ПА2. Осуществление съема информации по методу «бегущей стробирующей метки позволяет с незначительными аппаратными затратами получить коды

[49].

Цифровая часть ПЦПП реализуется на ИМС: ДЧ и СТ2—К133ИЕ5;

Т—К133ТМ2; SMI—SM3—К133ИМЗ; и — К133ИР1, а

— К133ИР13; блок инверторов— К133ЛН1.

Существенным достоинством это­го варианта ЦПП является получе­ние сигналов на всех уровнях инфор­мационного обеспечения непосредст­венно в цифровой форме. Основным недостатком такого построения сле­дует считать ограниченное быстро­действие, связанное с использова­нием фазы в качестве промежуточ­ного параметра в преобразователе УПК [3].