Двухканальный преобразователь перемещений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ю)10О5131 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 0.9. 11. 81 (2> ) 3354227/18-24 ($g) М Кд 3 с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

008 С 9/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 150383. Бюллетень Но10

Дата опубликования описания 15. 03 83 (53) УДК 681. 325 (088. 8) К. С. Крищюнас, В.Ю. Гяляжявичюс,- A.Á. домавичва„-, -,; <

П.-А.И.Чернис, В.Ю.Кубилюс и В.A.Ì цинМЙЙИчйМ ""

1.

° дМ .-:-:,:.-:..- ..:, °, а: К

-.;;:1(!.

Каунасский политехнический институт,„Вцтанааа Сыеикуса (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования.

Известен двухканальный индуктивный преобразователь перемещений, который содержит две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель, усилитель-ограничитель, ключ, триггер и дифференцирующую цепь, причем одна иэ измерительных цепей через усилитель-ограничитель подключена к входу триггера, а вторая к входу парафазного усилителя, выходы каторого подключены к двум входам ключа, третий вход которого соединен с одним выходом триггера, к второму выходу, которого подключена дифференцирующая цепь 1).

Недостатками этого преобразователя являются малая точность из-за нелинейности кусочно-аналоговой характеристики преобразования, так как она формируется из отрезков, соответствующих четверти периода синусоиды зависимость кусочно-аналогового напряжения от неравномерности воздушного зазора индуктивного преобразователя, отсутствие сигнала, указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу. дискретных импульсов и аналоговому сигналу при перемещении, происходящему с изменяющи г"я направлением.

Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому является

10 двухканальный индуктивный преобразователь перемещений, содержащий две измерительные цепи (включающие обмотки индуктосина, двухполупериод-. ные выпрямители и фильтры пульсаций), два делителя напряжений, два коммутатора, дифференциальный усилитель, выпрямитель, два компаратора, реверсивный счетчик и дешифратор,.причем входы обоих делителей напряжения соединены отдельно с выходами .измерительных цепей, а их выходыс информационными входами соответствующих коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходами дешифраторов, выходы коммутаторов соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого через выпрямитель подключен к выходной клемме преобразователя и к входам компараторов, выходы которых: подключены к соответствующйм выходным .

1005131 клеммам преобразователя и к сигнальным входам реверсивного счетчика, вход "обнуления" которого подключен к входной клемме преобразователя "Сброс", а выход соединен с входом дешифратора P2), Недостатками известного -преобразователя являются сложность его электронной схемы и сравнительно малая точ-,ность ввиду неточной синусоидальности формы огибающей выходного на- 10 пряжения измерительной цепи и зависимости ее амплитуды от неравномерности воздушного зазора индуктивного преобразователя, так как рассмотренный преобразователь постро- 15 ен по принципу промежуточной амплитудной модуляции по отношению к перемешению.

Цель изобретения - повышзниe точности и упрощение преобразователя. 0

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальном npeoeразавателе перемещения, содержащем индуктивную измерительную цепь, компараторы с объединенными входами, выходы которых соединены с сигнальными входами реверсивного счетчика, вход "обнуления" которого подключен к входной клемме преобразователя

"Сброс", а выход ч. реэ дешифратор соединен с управляющим входом коммутатора, введены усилитель-ограничитель, фазочувствительный выпрямитель и блок фаэовращателей, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход ком- З5 мутатора соединен с первым входом фаэочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входами компараторов, выход индуктивной измерительной цепи через усилитель- 40 ограничитель соединен с вторым входом фазочувствительного выпрямителя.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя,. на фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу. 45

Преобразователь содержит индуктивную измерительную цепь 1, усилитель-ограничитель 2, фазочувствительный выпрямитель 3, компараторы 4 и 5, реверсивный счетчик б, 50 дешифратор 7, коммутатор 8, блок

9 фаэовращателей.

Индуктивная измерительная цепь 1 выполнена в. виде обмотки индуктосина, поворотного трансформатора или сельсина, питание которых должно быть осуществлено по известным схемам, позволяющим получить на выходе измерительной цепи сигнал, модулированный по фазе относительно к перемещению. 60

Усилитель-ограничитель 2 предназначен для усиления синусоидального сигнала, поступающего на его вход с выхода измерительной цепи, и преобразования его в прямоугольнйй пе- 65 ременный сигнал с амплитудой, стабилизированной на уровне ограничения. Фаэочувствительный выпрямитель 3, содержащий также фильтр пульсаций, предназначен для получения сигнала, изменяющегося по величине по синусоидальному закону в зависимости от перемещения. Выход фазочув"твительного выпрямителя является кусочно-аналоговым выходом преобразователя (точный канал). Компаратор 4 служит для формирования короткого импульса, когда выходной сигнал достигает нулевого уровня при перемещении направо (фиг. 2а, 2Я, компаратор 5 — для формирования короткого импульса, когда входное напряжение равно опорному напряжению при перемещении налево (фиг. 2с» 24).

Выходы компараторов 4 и 5 являются

Дискретными выходами преобразователя (грубый канал). Реверсивный счетчик б предназначен для периодического подсчета общего числа импульсов, соответствующих числу аналоговых кусков, пройденных якорем в интервалах, равных шагу L обмотки индуктосина (фиг. 2), дешифратор 7 для управления работой коммутатора

8, коммутатор 8 — для подключения в определенном порядке выходных напря-, жений блока 9 фазовращателей к входу фазочувствительного выпрямителя, блок 9 фазовращателей — для получения на выходе и опорных напряжений, сдвинутых по фазе соответственно на

М-=ТК )И зл.град. по отношению к ос1 новному опорному напряжению, подклю ченному к входу блока, где п необходимое число аналоговых кусков в интервале одного шага индуктосина

У

О,- 1, 2, ..., n — номер фазосдвигающей цепи или выхода блока.

Опорное напряжение, подключенное к входу блока 9 фазовращателей и имеющее такую частоту и фазу,как и напряжение питания индуктосийа (поворотного трансформатора, сельсина), предназначено для обеспечения работы фаэочувствительного выпрямителя, цель сброса — для начальной установки реверсивного счетчика в исходное положение..

Преобразователь работает следующим образом.

Перед началом работы реверсивный счетчик б при помощи сигнала сброса устанавливается в исходное положение.

При перемещении якоря индуктосина с выхода измерительной цепи 1 через усилитель-ограничитель 2 на вход фа-, эочувствительного выпрямителя 3 поступает прямоугольное переменное напряжение постоянной амплитуды с фазой, прямо пропорционально зависящей от перемещения. На другой вход фазочувствительного выпрямителя

1 005131

65 поступает опорное напряжение, Фаза которого гри перемещении меняется скачкообразно н зависимости от состояния реверсивного счетчика, и тем самым дешифратора и коммутатора.

Пусть якорь индуктосина, начиная с точки = О, движется направо, а на вход фаэочувствительного выпрямителя подключено опорное напряжение с начальной фаэойЧ=Й . /И. В это время наПряжение на выходе фазочувст- (0 вительного выпрямителя 3 меняется по синусоидальному закону н зависи. мости от перемещения, т. е.U<(f)=0 A(„дйр

- 9л ) (фиг. 201 В какой-то момент времени йыходное напряжение фазочувствитель- 15 ного выпрямителя достигает нулевого уровня, и компаратор 4 вырабатывает- дискретный импульс, соответствующий аналоговому куску перемещения фиг. (2q, 26). Дискретный сигнал с 2Q выхода компаратора 4(ХЧ поступает на первый дискретный выход преобразователя U „, и на вход прямого счета реверсивйого счетчика 6. Дешифратор

7 переключает коммутатор 8 и на 25 вход фазочувствительного выпрямителя 3 от блока 9 фаэовращателей подключается следующее опорное напряжение с начальной фазой 92=1%-ИИ При этом напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 3 скачком достигает значения (1 и далее меняется согласно эанисимостиЯ (6=0,Д(»(—,,— е

-Ч ) При дальнейшем перемещении направо работу преобразователя происходит аналогично описанному выше.

Пусть теперь в какой-то момент времени, когда якорь находится в положении 6л, он меняет направление перемещения и начинает двигаться налево (фиг. 2О). При этом кусочно- 40 аналоговое напряжение, меняясь согласно зависимости Ц(0)=0» фп(— „-tf 4), начинает по абсолютной величийе увеличиваться и в какой-то момент времени достигает значения опорного на- 45 пряжения 0 . (фиг. 20)компаратора 5.

При этом компаратор 5 вырабатывает короткий импульс, который поступает на вход обратного счета реверсивного счетчика 6 и на Второй дискретный выход (Ой на фиг. 2 О, 2 g ) . Дешифратор 7 переключает коммутатор 8 и к входу фазочувствительного выпрямителя 3 подключается от блока 9 фазовращателей опорное напряжение с на-. чальной фазой =я(г 3j». Напряжение порога срабатывания компаратора 50

» подбирается выше напряжения (3> на

i величину, которая необходима для нормальной работы преобразователя.

При дальнейшем перемещении якоря налево работа преобразователя аналогична описанному выше. Таким образом, полное перемещение может быть определено путем суммирования числа импульсов, выданных на первом дискретном выходе, считая их положительными, с числом импульсон второго дискретного выхода, считая их отрицательными, и к результату прибавляя величину перемещения в зоне аналогоасго куска, определяемую по выходному кусочно-аналоговому сигналу.

Результаты макетирования показали, что точность предлагаемого преобразователя повышается из-за использования индуктосина в режиме фазовращателя и применения усилителя-ограничителя, так как амплитуда напряжения на выходе усилителя-ограничителя стабилизирована на уровне ограничения и от величины воздушного зазора, при изменении его в допустимых пределах, не зависит, вследствие чего величина кусочно-аналогового напряжения зависит только от фазы выходного напряжения измерительной цепи. Кроме того, в предлагаемом двухканальном преобразователе использование только одной измерительной цепи (в качестве котброй могут. быть использованы стандартные, выпускаемые промы ленностью индуктосины, поворотные трансформаторы или сельсины) позволяет упростить электронную схему и настройку преобразователя, а также формировать кусочно-аналоговые характеристики преобразования, имеющие такую же линейность, как и кусочно-аналоговые характеристики двухканального преобразователя перемещений, содержащие две измерительные цепи.

Формула изобретения

Двухканальный преобразователь пе ремещений, содержащий индуктивную измерительную цепь, компараторы с объединенными входами, выходы которых соединены с сигнальными входами реверсивного счетчика, вход "обнуления" которого подключен к входной клемме преобразователя "Сброс", а выход через дешифратор соединен с управляющим входом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него введен ; усилитель-ограничитель, фазочувсувительный выпрямитель и блок фазовращателей, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход коммутатора соединен с первым входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входами компараторов, выход индуктивной измерительной цепи через усилитель-ограничитель соединен с вторым входом фазочувствительного выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 395881, кл. G08 С 9/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3226346/18-24, .кл. G08 С 9/04, 1980 (прототип) .

10051 31

10051 31

Составитель Б. Барбараш

Редактор К. Волощук Техред А.Бабинец Еорректор Ю. Макаренко

Заказ 1906/68 Тираж 616 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по .делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4