11.1. Основные структуры построения

Эта разновидность ЦПП в отличие от рассмотренных ранее не содержит арктангенсного преобразователя. Такие ЦПП характеризуются простотой, уме-ренной точностью и низкой устойчивостью к температурным воздействиям. Структурная схема простейшего варианта такого ЦПП представлена на рис. 11,1,а [81].

Отсчетная часть является замкнутой нелинейной аналого-цифровой системой, которая в пределах первого октанта решает уравнение

Устройство содержит СО, АЦП и формирователь компенсационного напря­жения ФКН, который комбинирует выходные аналоговые сигналыи формирует компенсационное напряжение Зависимость методи-

ческой ошибки от угла прив пределах первого октанта имеет максимум,близкий кЗа счет разброса номиналов резисторов, их изменения в темпера­турном диапазоне и во времени погрешность преобразования возрастает. Поэтому такая схема может использоваться в ЦПП с низкими требованиями по точности.

В случае повышенных требований к точности и быстродействию ЦПП пре­образование выходных сигналовможет быть реализовано на ли­нейном АЦП с внешним источником эталонного сигнала [а. с. 283701 (СССР)]. При этом обеспечивается существенное упрощение ЦПП, схема которого пред­ставлена на рис. 11.1,б.

На измерительный вход АЦП отношений поступает сигнал с синусного вы­хода СО, а на эталонный—с выхода сумматораНа первый вход сумматорапоступает сигнал с косинусного выхода СО, а на второй — сигнал

с выхода УЦАП, производящего умножение синусного выхода СО на цифровой эквивалентв пределах первого октанта. Таким образом формируется сигнал подаваемый на эталонный вход АЦП отношений. На его выходе формируется сигнал

Для абсолютная разность не превышает 0,0008 рад, т. е.

В том случае, когда необходимо повысить точность ЦПП, методическая ошибка может быть уменьшена посредством коррекции за счет введения масшта­бирующего элемента МЭ, который формирует на третьем входе сумматора сяг-налАналогично изложенному выше имеем

Улучшение показателей ФКН производится' ва счет комплексного использо-вания технологических усовершенствований в производстве элементов и улучше­ния законов аппроксимации.

Примером может служить ФКН ЦПП по [а. с. 217076 {СССР)], в котором применена аппроксимирующая зависимость, аналогичная нагруженному потен­циометру. Введение участков аппроксимации снижает методическую погреш­ность ЦПП, которая при трех участках аппроксимации составляет

Эффективность такого подхода повысилась с появлением презиционных на­боров резисторов в одной сборке (резистивной матрице) [25, 38]. Это наглядно иллюстрируется на примере ЦПУ (рис. И.2) [а. с. 260979 (СССР)] с реализа­цией зависимости — постоянные ко­эффициенты на каждом участке аппроксимации. Эти коэффициенты, реализованы в прецизионной резисторной сборке типа К301HP10 в виде групп масштабных резисторов для подключения к операционному усилителю. Номер участка вклю­чается трехразрядным кодом, представляющим три старших разряда внутри-октантного кода. Поэтому подключение участка не увеличивает общего времени: преобразования. Опорное напряжение формируется из суммы модулей обоих сигнальных напряжений. Схема преобразователя (рис. 11.2) работает следующим образом.

Входные синусно-косинусные напряжения первичных преобразователей ПП поступают на коммутатор каналов КК, который управляется адресными сигна­лами, проходящими через блок управления БУ для синхронизации с сетевым напряжением. По адресному сигналу синусно-косинусные напряжения через КК поступают к развязывающим усилителям РУ, которые обеспечивают на своих выходах равные по амплитуде и противоположные по фазе напряжения. Выпол­нение этого требования необходимо для формирования питания цепи обратной. связи преобразователя синфазными напряжениями, поступающими от вход­ной цели.

Парафазные напряжения от РУ поступают к переключателю квадрантов ПК, который управляется от БУ тактовыми сигналами. В первом и втором тактах происходит последовательное подключение синусного я косинусного напряжений к устройству сравнения УС, где происходит их сравнение с нулевым потенциа­лом. Результат сравнения фиксируется в регистрев виде значений двух старших разрядов. Полученные значения этих разрядов позволяют установить последующий порядок включения ПК, который обеспечивает в третьем такте сравнение синусного и косинусного напряжений между собой.

Таким образом, первые три такта позволяют определить положение коди­руемого вала с точностью до 45°, что отражается значением трехразрядного кода в устанавливающего во включенное положение такие из ключей ПК,

которые обеспечивают подключение к УС и аппроксимирующему узлу соответ­ствующих фаз входных напряжений.

Включение цепи обратной связи в третьем такте происходит подключением ЦАП. Последующее преобразование, протекающее во время 4—13 тактов, про­исходит с применением контура обратной связи, состоящего из аппроксимирую­щего узла, ЦАП и регистраПри выбранном числе участков аппроксимации ЦАП имеет методическую ошибку 0,06 %.

Использование более сложной аппроксимирующей зависимости

которая с учетом того, что

может быть приведена к виду

позволяет снизить методическую ошибку до [81].

Дальнейшее снижение методической ошибки может быть достигнуто в ЦПП [а. с. 355640 (СССР)], где с помощью ФКН решается зависимость

По мере изменения угла поворота и перехода в другие октанты выпол­няется чередование синусно-косинусных зависимостей с учетом фазы, выражен­ной знаком в приведенном уравнении.

На рис. 11.3 показана функциональная схема такого устройства.

Схема содержит коммутатор каналов КК, развязывающие усилители РУ1—РУ4, коммутатор октантов КО, блоки масштабных делителей МД1—МДЗ,

ЦАП, устройство сравнения УС, суммирующие усилители СУ1 в СУ2, регистр управления логическую схему определения октантов 00 и блок управления БУ.

От СКВТ через выбранный по адресному сигналу канал КК синусное в косинусное напряжения поступают к РУ, на которых они одновременно приоб­ретают одинаковые значения в прямое и обратной фазах. Полученные пара-фазные напряжения поступают к КО, Кл1—Кл8 которого включаются по так­товым сигналам. В момент прохождения напряжения вблизи амплитудного значения БУ формирует серию тактовых сигналов, которые обеспечивают по­следовательное включение переключателей в КО и поразрядное переключе­ние

Включение Кл1—Кл8 во время первых трех тактов происходит без участия ЦАП, т. е. при разомкнутой компенсационной цели.

Последующее преобразование, начиная с четвертого такта, выполняется путем поразрядного уравновешивания при последовательном переключении разрядов на ЦАП. По мере сравнения суммарного входного напряжения в

формируется код, пропорциональный углу в пределах найденного октанта. Компенсационное напряжение формируется из суммы синусного напряжения, включенного к суммирующему усилителю через блок МД1, и косинусного на­пряжения, включенного к этому усилителю с коэффициентом передачи, рав­ным 1.

Разделение аргумента на четыре равные части в диапазоне изменения функции 0—1 н получение четырех значений каждого из коэффициентов а, b и с создает возможность приближения с методической ошибкой, не превышаю­щей 0,025%, что в угловой мере составляет