Трансформаторный преобразователь угла поворота вала в цифровой код
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
Московский Государственный институт электронной техники
(Технический университет)
Кафедра вычислительной техники
Лабораторная работа №2
Трансформаторный преобразователь
угла поворота вала в цифровой код
Москва 2010г.
Цель работы: ознакомление с трансформаторным устройством преобразователя угла поворота вала в цифровой код и методами кодирования.
Задание:снять и проанализировать точностные характеристики преобразователя.
Краткие теоретические сведения
При использовании электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ) для решения ряда специализированных задач, связанных с автоматизацией различных процессов, информацию от чувствительных элементов необходимо вводить непосредственно в ЭЦВМ или какой-либо цифровой блок. Однако в большинстве случаев измеряемая величина по характеру является непрерывной - угол поворота вала, напряжение постоянного тока и т.д. Поэтому для ввода в ЭЦВМ необходим преобразователь этой непрерывной величины в дискретную (обычно в цифровой код).
Процесс преобразования непрерывно изменяющегося параметра в цифровой код можно разбить на два этапа: квантование и кодирование.
Под квантованием понимается деление всего диапазона изменения непрерывной величины на определенное конечное число отрезков - квантованных уровней. Число квантов показывает степень приближения дискретной модели к истинному процессу.
Под кодированием понимают соответствие между квантовыми уровнями и некоторой комбинацией условных знаков, называемой кодовой комбинацией.
По методу кодирования все преобразователи можно разделить на две группы:
преобразователи, работающие по принципу последовательного счета;
преобразователи, использующие принцип прямого кодирования.
Примером простейшего преобразователя, работающего по принципу счета, может служить преобразователь, состоящий из диска 1 и съемной щетки 2 (рис. 9). Диск разбит на токопроводящие 3 и непроводящие 4 участки. При вращении диска щетка поочередно попадает на токопроводящий и непроводящий участок. При подключении источника питания к цепи диск-щетка наличие тока обеспечивается кодовым участком диска. Количество импульсов - переходов токопроводящих и непроводящих зон, фиксируемое специальных счетчиком, характеризует угол поворота диска.
Рис. 9. Схема построения преобразователя угол-код по принципу счета
К недостаткам такого преобразователя следует прежде всего отнести отсутствие учета реверса вала, фиксированного нулевого положения диска, а также появление накапливающихся сбоев в счетчике.
Указанные недостатки не присущи преобразователям, использующим принцип непосредственного кодирования, при котором каждому положению маски соответствует определенный код (рис. 10).
Маска состоит из ряда кодовых дорожек, причем каждая следующая при двоичном кодировании содержит в два раза больше токопроводящих и непроводящих участков. В этом случае количество считывающих органов и кодовых дорожек равно числу разрядов двоичного кода.
Очевидно, что такой метод обладает рядом преимуществ: не происходит накапливания сбоев в электронном блоке, легко учитывается реверс, строго фиксировано положение нулевого отсчета.
Рис. 10. Принцип непосредственного кодирования (элементы с индексами Д) и код Грея (элементы с индексами Г)
Однако количество считывающих органов увеличивается, усложняется конструкция и становится технологически невозможным идеально расположить считывающие органы на одной линии считывания кода (ЛСК). Поэтому при переходе от одного кванта к другому на границе участков (см. рис. 10) может возникать ошибка, достигающая в максимальном случае единицы старшего разряда (считывающий элемент 4Д).
Для исключения подобных ошибок (ошибка неоднозначности считывания) применяются определенные методы. В этом случае используются специальные однопереходные коды (например, код Грея) или метод двоично-сдвинутого считывания - код Баркера (V-код) и двоичная щетка (U-код).
В работе рассматривается 7-разрядный преобразователь, выполненный с кодом Баркера, который использует сдвиг кода для исключения ошибок на границах участков считывания.
Построение макси кода Баркера (рис. 11) проводится по следующим правилам:)для представления каждого разряда, кроме младшего, отводятся две дорожки - дорожки подразрядов А и В с одинаковыми по длине кодовыми участками в каждом разряде;)кодовые участки подразряда А i-го разряда, начиная со второго, сдвинуты влево относительно ЛСК на величину, равную длины кодового участка этого разряда.
Рис. 11. Построение маски по коду Баркера (или V-код)
Кодовые участки подразрядов. В сдвинуты вправо относительно ЛСК на такую же величину. Величина длины кодового участка выбраны из условия симметрии допусков на расположение считывающих элементов или границ кодовой макси. При таком кодировании количество считывающих органов еще более увеличилось, однако отсутствует такое положение диска, при котором считывающие органы одного разряда (подразрядов А и В) находились бы одновременно на границе участков.
Принцип кода Баркера заключается в том, что информация снимается с того подразряда, считывающий орган кот?/p>