11.2. Совершенствование схемных построения

Необходимо отметить, что одним из перспективных путей развития ЦПП является разработка структур построения, предусматривающих их. упрощение и миниатюризацию на основе типовых ИМС. Примером может служить построе­ние ЦПУ, схема которого представлена на рис. 11.4 [а. с. 467390 (СССР)].

Схема содержит СКВТ, инвертирующие усилители ИУ1—ИУ4, селектор

октантов СО, операционный усилитель ОУ, ЦАП1 и ЦАП2, устройство срав­нения УС, регистрмасштабный делитель МД, синхронизаторСР.

Оба ЦАП включаются как делители тока, при этом объединенные выходы выключенных и включенных разрядов образуют два токовых выхода. На одном из них ток пропорционален (1—Ф), а на другом—Ф. Чтобы не искажать ли­нейной характеристики ЦАП, его выходы должны быть подключены к ОУ с ну­левым потенциалом на входе.

В октантах I, 4, 5 и 8 ЦПУ обеспечивает решение уравнения

где Ф—значение кода, пропорциональное углу поворота; К—0,277445— по­стоянный масштабный коэффициент.

В октантах 2, 3, 6 и 7 решается уравнение

Переключение напряжений для решения (11.1) и (11.2) выполняется СО после выбора октанта путем определения фаз синусного и косинусного напря­жений и сравнения их амплитуд по. модулю.

Первое слагаемое решаемого уравнения формируется на ОУ, в обратную цепь которого включен ЦАП1, при этом один выход этого блока с выключен­ными разрядами соединен с входом усилителя, а другой — с входом УС. Вто­рое слагаемое уравнения формируется на МД и ЦАП2. Третье слагаемое по­дается на УС непосредственно с СО.

По мере взаимного уравновешивания трех входных напряжений УС в ре­гистре формируется код, пропорциональный углу в пределах выбранного октан­та. Выходной код регистра управляет ключами ЦАП. Блок СР формирует последовательность поразрядных тактовых сигналов, начало формирования ко­торых происходит после синхронизации с сетевым напряжением.

Такой ЦПУ позволяет формировать прямой или обратный двоичный код Ф, пропорциональный углу поворота в СКВТ с погрешностью не болееОтсут­ствие специализированных элементов в схеме ЦПУ дает возможность исполь­зовать типовые линейные и дискретные ИМС.

Недостатком этой схемы является сложность, обусловленная различным по структуре построением функциональных узлов.

С целью устранения этого недостатка предложено устройство [а. с. 684577 (СССР)], которое помимо упрощения позволяет расширить функциональные возможности преобразователя, придав его отсчетной части свойство обратимо­сти. Схема преобразователя показана на рис. 11.5.

Она содержит СКВТ, парафазные усилители У1—У4, коммутатор квадран­тов КК, операционные усилители ОУ1—ОУЗ, ЦАП1 и ЦАП2, устройство сравнения УС, регистр управления блок синхронизации БС, делитель так-

товых импульсов ДТИ и распределительный блок РБ. От СКВТ синусно-коси-нусные напряжения поступают к парафазным усилителям, а от них — к КК. Поскольку поддиапазон работы преобразователя в настоящей схеме равен 90°, синусное и косинусное напряжения не переключаются между выходами КК, происходит только переключение фаз каждого из напряжений. В диапа­зонах 90—180° и 270—360° кодинвертируется.

На указанных узлах реализуются числительи знаменатель

-приближенной зависимости

где—относительное значениев пределах 0—1, пропорциональное углуК — постоянный коэффициент, равный 1,8015.

Устройство преобразования сигнала СКВТ в зависимости от его включения может работать в двух режимах.

В первом на входы устройства преобразования сигнала СКВТ поступают синусно-косинусные напряжения от СКВТ-датчика, а к выходам устройства преобразования подключено внешнее устройство сравнения напряжений. Циф­ровой выход устройства сравнения подключен к входу БЛУ. В таком включе­нии устройство реализует функцию преобразования угол— код, которая обес­печивается в каждом из восьми октантов по зависимостям

В БЛУ прием сигналов с устройства сравнения напряжений позволяет поразрядно сформировать код, пропорциональный углу с методической ошиб­кой :

Во втором режиме на входы устройства поступает напряжение опорного-источника постоянной амплитуды, а к выходам устройства подключены синус­но-косинусные обмотки СКВГ-приемника, включенного в следящую систему. На БЛУ поступает цифровой код из ЭВМ. В таком включении устройство-реализует функцию преобразования код — угол, которая обеспечивается в каж­дом из восьми октантов по зависимости

или обратной для полученияс переключением октантов, где изменение в пределах 0—1 соответствует диапазону угла поворота следящей системы в пределах 0—45°.

Таким образом, применение этого устройства в схемах преобразования угла поворота СКВТ в код и обратно указывает на обеспечение с умеренной точно­стью преобразования с функционально обратимой- характеристикой.

Для инженерной практики представляет интерес построение [а. с. 615518-(СССР)], схема которого представлена на рис. 11.7. Оно предусматривает повышение точности и возможность реализации на стандартных ИМС. Преоб­разование происходит за два цикла.

Первый цикл является подготовительным и служит для преобразование синусно-косинусных напряжений в код функции тангенса половинного угла. При этом кодирование выполняется в соответствии с зависимостью

С учетом построения преобразователя как устройства с обратной связью, где сравниваются сигналы, (11.3) преобразуется к виду

или, заменяяего кодовым эквивалентом получаем

В указанном соотношении знаки перед составляющими сохраняются постоян­ными во всем диапазоне измерения угла от 0 до 90° вследствие инверсии сиг­налов.

Перед вторым циклом полученное значение кода функции тангенса половинного угла устанавливается на ЦАП. Использование этого функ­ционального кода дает возможность формирования напряжения, функционально представляющего константу, так как

Применение функции, выражающей константу, для формирования в конечной итоге линейной зависимости обусловлено соотношением

где К=0,2695. Эта зависимость позволяет получать линейную функцию в я диапазоне 0—45° с погрешностью, не превышающей

Расширение диапазона до полного поворота достигается его разделением на восемь октантов, что увеличивает результирующий код на три разряда. Как видно из (11.6), функция в знаменателе содержит константу, заменяемую соотно­шением (11.5), и дополнительно составляющую

формируемую одновременно на линейном ЦАП.

Во втором цикле с учетом того, что в преобразователе сравниваются раз-нополяркые сигналы,зависимость (11.6) преобразуется к виду

Преобразователь целиком построен на типовых ИМС, чем достигается уни­фикация элементной базы, а также ускорение его монтажа и настройки.

Следует отметить, что сопоставимая методическая ошибка может быть получена схемным построением [а. с. 657447 (СССР)], представленным нарис. 11.8.

Преобразователь содержит СКВТ, парафазные усилители У1-У4, коммута­тор октантов КО, АЦП, суммирующий блок СБ, масштабирующие резисторы ЦАП, инвертор Инв, регистр октантов РО, блок синхронизации БС, делитель тактовых импульсов ДТП и распределитель импульсов РИ.

Устройство работает в соответствии с зависимостью

где 0—измеряемый угол; —относительное кодовое значение угла в преде­лах — масштабные коэффициенты. При постоянных значениях

решение соотношения формирует кодовое значение углав пределах 0—45° с методической ошибкой менее

Особенность этой схемы по сравнению с аналогичными состоит в исполь-зовании двух коэффициентов в аппроксимирующей зависимости.