Файл: Дроздов Е.А. Многопрограммные цифровые вычислительные машины.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 287

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

■— если в i-м разряде считана 1, то в (i+l)-M разряде считыва­ ние осуществляется с чувствительного элемента подразряда В.

На рис. 11,9,0 фотоэлементы расположены на границе между кодами 00111 и 01000. Если в младшем разряде, где имеет место неоднозначность при считывании, считан 0, то на выходе будет получен код 01000. Если же в младшем разряде считана 1, полу­ чаем код 00111. Легко убедиться, что при любом другом положении фотоэлементов ошибка, обусловленная неоднозначностью при счи­ тывании, не будет превышать единицы младшего разряда.

Отметим следующие положительные качества фотоэлектриче­ ских преобразователей:

высокая разрешающая способность (на выходе АЦП можно получить 18- и даже 20-разрядный двоичный код);

бесконтактный съем информации и в связи с этим незначи­ тельный момент, необходимый для вращения диска (0,6—0,8 Гем против 50—60 Гем для контактных АЦП);

менее заметное, особенно по сравнению с трансформаторны­ ми преобразователями, проявление краевого эффекта при переходе

от кодового участка 1 к участку 0 или наоборот;

относительная простота изготовления дисков (не нужны точные механические операции, необходимые при изготовлении ди­ сков для контактных и трансформаторных АЦП).

Недостатки фотоэлектрических преобразователей:

сложность фотоэлектрической системы считывания;

ограниченность частоты считывания кодов при использова­ нии в качестве источника света импульсных ламп.

Преобразователи последовательного счета. Из преобразовате­ лей угловых перемещений в код последовательного счета наи­ большее распространение получили циклические преобразователи с двойным промежуточным преобразованием: сначала аналоговая величина (угол поворота входного вала) преобразуется в угол сдвига фазы синусоидально изменяющегося напряжения, которому затем ставится в соответствие временной интервал, а временному интервалу — код.

В одноотсчетиом преобразователе такого типа (рис. 11.10) входной вал, вращающийся пропорционально преобразуемой ве­ личине х, жестко связан с ротором фазовращателя ФВ. На статор­ ные обмотки фазовращателя подается трехфазное синусоидальное напряжение со сдвигом по фазе между напряжениями в 120°. Одно из них принимается в качестве эталонного или опорного иоп. Напряжение «р, снимаемое с ротора ФВ, сдвигается по фазе относи­ тельно «оп пропорционально углу х. При переходе напряже­ ний Поп и ир через нуль от отрицательных значений к положитель­ ным нулевые детекторы НД1 и НД2 формируют управляющие импульсы УИ) и УИг.

Начало цикла преобразования соответствует появлению сигна­ ла УИЬ которым триггер Тг устанавливается в единичное положе­ ние. При этом вентиль В открывается и пропускает на счетчик импульсы от генератора синхронизирующих импульсов ГСИ

355


стабильной частоты. Сигнал УИ2 возвращает триггер в нулевое по­ ложение, вентиль закрывается и подсчет импульсов прекращается. В счетчике фиксируется число, пропорциональное временному ин­ тервалу /Пр между сигналами УИ( и УИ2, который в свою очередь пропорционален сдвигу фаз напряжений и0п и ир. Следовательно, можно записать, что

/"p = ^ jc>

(11Л6)

где Тип— период опорного напряжения.

Рис. 11.10. Одноотсчетный циклический преобразователь последователь ного счета типа угол — фаза — временной интервал — код:

с — схема преобразователя; б — временн4я диаграмма работы

Необходимая частота импульсов генератора ГСИ /си опреде­ ляется по заданной разрешающей способности 1гх и известной ча­ стоте опорного напряжения f0B:

/сИ= ¥ -

(1U 7)

ПХ

 

В одноотсчетных преобразователях с двухполюсным фазосдви­ гающим устройством точность преобразования невысока: на вы­ ходе можно получить лишь 7—8-разрядный двоичный код. Основ­ ные источники ошибок — фазовращатели и нулевые детекторы.

Существенное повышение разрешающей способности достигает­ ся при использовании высокоскоростных многополюсных фазовра­ щателей специальной конструкции, в которых фаза напряжения, снимаемого с ротора, изменяется с гораздо большей скоростью, чем скорость изменения углового перемещения ротора. В я-полюс- ном фазовращателе при повороте ротора на 360° происходит сдвиг по фазе напряжения ир на 360 электрических градусов на каждую пару полюсов. Поэтому разрешающая способность я-полюсной си­ стемы будет

(11.18)

где п — число полюсов

многополюсного фазовращателя;

hx.— разрешающая

способность двухполюсного фазовраща­

теля.

 

Для устранения многозначности отсчета необходима «грубая» кодирующая система (аналогично грубому и точному отсчетам в

двухотсчетных преобразователях).

Так,

если

п — 64, ^- = 2|i6 >

то

J _ _ _ l ___1_

 

, __2_

 

П х п — 64

' 256

26 ’

2 6 ’

 

т. е. необходима «грубая» кодирующая система на пять раз­ рядов.

Из высокоскоростных фазовращателей — датчиков угловых пе­ ремещений в преобразователях находят применение индуктивные многополюсные фазовращатели (индуктосины) и емкостные.

В индуктосинах, как и в обычных датчиках угловых перемеще­ ний (вращающиеся трансформаторы, обычные индукционные фа­ зовращатели и др.), используется принцип электромагнитной ин­ дукции. Отличие заключается в том, что в индуктосине нет же­ леза, а его обмотки имеют специальную конструкцию.

Если статор индуктосина составлен из двух многополюсных секционированных обмоток, сдвинутых одна относительно другой на 90 электрических градусов, а ротор представляет собой еди­ ничную многополюсную обмотку, то напряжение ротора «р(ср) является суммой напряжений, индуктированных в его обмотке двумя статорными обмотками. Амплитуды этих напряжений из­ меняются по синусоидальному закону в зависимости от угла по­

ворота ротора. Следовательно,

 

 

up О) = ЛГ„Ис1 cos 9 +

Ккиc2sin<p

(11.19)

или

 

 

« р О ) = Ц > s i n И

+ ? р ) .

( 1 1 . 2 0 )

где Ки— комплексный коэффициент передачи индуктосина; £/р, 9 Р — амплитуда и начальная фаза напряжения ротора;

ис1, ис2— напряжения питания соответственно первой и второй обмоток статора индуктосина, причем

 

Цс1 = £/е sin со^>

(11.21)

 

« С 2 =

COS w t,

 

 

где £/с— амплитуда

напряжения

питания

обмоток статора;

9 — параметр

индуктосина,

связанный с углом поворота ро­

тора соотношением

 

 

 

<?=

пх,

(11.22)

где п — электрическая редукция (число периодов изменения фазы напряжения ротора за один его полный оборот).

357


Учтя (11.20) и (11.21), из (11.19) получаем

Up s in (wt + срр) = K nU c s in (wi -j- <р).

Отсюда, принимая во внимание (11.22),

U„ =

KHUZ= const;

р

(11.23)

<Р = <Р= пх.

Из (11.23) видно, что амплитуда напряжения ротора не изме­ няется при его вращении, а скорость изменения фазы этого на­ пряжения в п раз больше по сравнению с изменением угла х. От­ сюда также следует, что погрешность фазы может быть допущена

вп раз большей по сравнению с заданной точностью по углу х.

Внастоящее время преобразователи с многополюсными фазо­ вращателями обеспечивают образование на выходе 15-разрядного двоичного числа, т. е. точность преобразования углового переме­ щения в код составляет около 0,003%.

Оценивая различные типы преобразователей угловых переме­ щений в код, можно отметить, что по точности в лучшую сторону выделяются фотоэлектрические преобразователи и преобразова­ тели с высокоскоростными многополюсными фазовращателями. Однако первые будучи хорошо обработанными в технологическом отношении для построения многоканальных преобразователей мало

пригодны, так как вся основная аппаратура была бы индивидуаль­ ной для каждого канала.

§ 11.6. Преобразователи напряжения в код

Из всего многообразия различных типов преобразователей на­ пряжения в код рассмотрим наиболее распространенные — цикли­ ческие преобразователи с промежуточным преобразованием во вре­ менной интервал и преобразователи сравнения и вычитания с об­ ратной связью.

Циклические преобразователи напряжения в код с промежу­ точным преобразованием во временной интервал. В таких преоб­ разователях четко выделены два этапа преобразования:

— преобразование входного напряжения их во временной ин­ тервал;

— преобразование временного интервала в код.

В течение первого этапа происходит сравнение преобразуемого напряжения их (рис. 11.11, а) с непрерывным линейно изменяю­ щимся напряжением Иф, которое вырабатывается генератором пи­ лообразного напряжения ГПН или фантастроном. Напряжение «ф принимает значения, соответствующие уровням сетки квантования в дискретные фиксированные моменты времени. Генератор ГПИ запускается сигналом УГГ от делителя частоты, на который посту­ пают импульсы от генератора синхронизирующих импульсов ГСИ. Сигналы УИ[ определяют начало временного интервала, пропор­

358


ционального преобразуемому напряжению. В момент совпадения амплитуд напряжений их и /./ф схемой сравнения вырабатывается сигнал УИ2> который определяет конец этого временного интер­ вала.

Из временной диаграммы (рис. 11.11,6) видно, что

 

 

 

c" t n i n n n i

1Ш 1И ,

 

 

 

№'L<______

ъ

 

 

 

ъ

 

 

 

 

 

ГСИ -

в

Счетчик

Ux

 

Up/1

U(p

L

 

*

 

 

н

 

+

 

 

R E T li

 

г- 1

 

 

 

—о-

Делитель

 

tf

ъ

 

1 г

 

 

частоты

 

Тщ

 

 

 

 

 

1 И," УИ*

УИ,

а д

 

 

 

___г - 1

Uq> ГПН

иТ

 

Ъ

 

Схема

1--------1

п

сравнения

 

На входе

 

t

 

а

счетчика

111111 1

LUJ---------_

6

Рис. 11.11. Циклический преобразователь напряжения в код с про­ межуточным преобразованием во временной интервал:

а — схема преобразователя; б — временная диаграмма работы

где UхЬ Ux2 — мгновенные значения напряжения их в момент совпадения его с напряжением «ф;

а = const — скорость изменения напряжения и$\

t u t2 — временные интервалы, пропорциональные соот­ ветственно напряжениям Uxi и UX2 -

Очевидно, что напряжение их по амплитуде не должно превы­ шать Ыф.

Во время второго этапа временной интервал преобразуется в код с помощью уже известной схемы, включающей триггер 'Гг, генератор ГСИ, вентиль В, счетчик.

Суммарная погрешность преобразования напряжения в код складывается из погрешностей первого и второго этапов преобра­ зования, однако удельный вес ошибок первого этапа неизмеримо больше. Преобразование временного интервала в код может быть

359