Многооборотный датчик угла перемещения

 

МНОГООБОРОТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий потенцио метры с полукольцевыми обмотками, один вывод каждого из которых соединен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов , оси щеток данных потенциометров кинематически связаны с входной осью датчика и осью многоступенчатого позиционного,кодового преобразователя , вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен. с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие .щетки данного преобразователя подключены к одному выводу источника питания, вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика, выводы вторых считывакицих щеток многоступенчатого позиционного кодового преобразователя соединены с одним выводом обмотки блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питания, отличающий с я тем, что, с целью повыi шения точности и надежности и упрощения датчика, он содержит генера (Л торы тока, выход каждого из которых подключен к другому выводу полукольцевой обмотки соотретствующего потенциометра , вторые выводы обоих параллельных цепей соединеныс общей шиной датчика, раз№ 1кающий контакт каждого из коммутирующих реле . включен параллельно соответствующе00 со му резистору первой и второй параллельной цепей, а замыкающий контакт 4 блокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометров. О со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

36Ю С01 В7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ1Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3409954/18-24. (22) 19.03.82 (46) 30.04.84. Бюл. N 16 (72) Ю.И. Плоский, В.А. Шифрин, Е.Е. Львов, В.А. Толоконников и В.Н. Степанов (53) 53.087.92(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 383002, кл. С 05 В 19/18, 01.02,71.

2. Плоский Ю.И., Рази А.А. Универсальный датчик обратной связи систем программного управления машин. †. Производственно-технический бюллетень. Технология авиационного приборо- и агрегатостроения, 1981, 1f 3, с. 20. (54) (57) МНОГООБОРОТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА

ПЕРЕМЕЩЕНИИ, содержащий потенциометры с полукольцевыми обмотками, один вывод каждого из которых соединен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров кинематически связаны с входной осью датчика и осью многоступенчатого позиционного,кодового преобразователя, вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен

„„SU„„1089403 A с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие.щетки данного преобразователя подключены к одному выводу источника питания, вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика, выводы вторых считывающих щеток многоступенчатого позицйонного кодового преобразователя соединены с одним выводом обмотки блокирующего реле, другой вывод которой соединен . с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питания, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности и упрощения датчика, он содержит генераторы тока, выход-каждого из которых подключен к другому выводу полуколь" цевой обмотки соотгетствующего потенциометра, вторые выводы обоих параллельных цепей соединены с общей шиной датчика, размыкающий контакт каждого из коммутирующих реле включен параллельно соответствующему резистору первой и второй параллельной цепей, а замыкающий контакт блокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометрон.

1089403

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в телемеханических, измерительных и вычислительных системах.

Известен многооборотный датчик 5 угла перемещения, содержащий однооборотные потенциометры, резисторы, дисковые кодовые преобразователи с блоками щеток, установленные на общей оси, реле и систему коммутации (11.

Недостатком известного датчика является значительная конструктивная и схемная сложность и малая надежность, обусловленная большим коли- 5 чеством контактов в магазинах резисторов и системе коммутации.

Наиболее близким к предлагаемому является многооборотный датчик угла перемещения, содержащий потенциометры с полукольцовыми обмотками, один вывод каждой иэ которых соединен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров кинематически связаны с входйой осью датчика и осью многоступенчатого позиционного кодового преобразователя, вывод каждой из первых счи- ЗО тывающих щеток которого сбединен с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие щетки данного преобразователя подключены к одному выводу источника 35 питания, вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика, выводы вторых считывающих щеток многоступенчатого позиционного кодового преобразователя соединены с одним . 40 выводом блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питания (2).

Недостатком указанного датчика также являются недостаточные точ" ность и надежность из-эа незначительного числа контактных элементов.

Цель изобретения — повышение точнести и надежности и упрощение многооборотного датчика угла перемещения, Указанная цель достигается тем, что многооборотный датчик угла перемещения, содержащий потенциометры с полукольцевыми обмотками, один вывод каждой иэ которых соединен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров .кинематически связаны с входной осью. датчика и осью многоступенчатого. позиционного кодового преобразователя, вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие щетки данного преобразователя подключены к одному выводу источника питания вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика, выводы вторых считывающих ще.ток многоступенчатого позиционного кодового преобразователя соединены с одним выводом обмотки блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питания, содержит генераторы тока, выход каждого из которых подключен к другому выводу полукольцевой обмотки соответствующего потенциометра, вторые выводы обоих параллельных цепей соединены с общей шиной датчика, размыкающий контакт каждого из коммутирующих реле включен параллельно- соответствующему резистору первой и второй параллельной цепей, и замыкающий контакт блокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометров.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого датчика.

Многооборотный датчик угла перемещения содержит два потенциометра с полукольцевыми обмотками 1 и 2 и щетками 3 и 4, оси которых кинематически связаны с входной осью датчика S и через редукторы 6 — с осями кодирующих дисков 7 многоступенчатог о позиционного кодового преобразователя (например, 3-х ступенчатого), блоками первых считывающих щеток 8 и 9 (щеток объема данных), вторыми считывающими щетками 10 и питающими щетками 1 1 цепи включенных последовательно резисторов. (управляемые многорегистровые магазины цифровых резисторов) 12 и 13; коммутирующие реле (по числу реэисторных регистров) с обмотками 14 и 15 и размыкающими контактами 16 и 12 (в регистрах магазинов резисторов 12 и 13 соответственно), блокирующее реле с обмоткой 18 и замыкающим контактом 19

I 089403 н генераторы тока 20 и 21. Двухсекционный интерполнрующий потенцнометр 1 и 2 предназначен для однозначного преобразования угловых или линейных перемещений исполнительных 5 органов машин s >опорциональные им электрические сигналы. Управляемые магазины резисторов 12 и 13 предназначены для последовательного формирования в пределах каждого из инЪ терполирующих, участков расчетных опорных напряжений. Многоступенчатый позиционный кодовый преобразова.тель 7 вместе с коммутирукщими реле !

I4 и 15 управляет сопротивлением управляемых магазинов резисторов 12 и 13 в соответствии с поворотом входной оси датчика 5.

Генераторы тока 20 и 21 поддерживают постоянную величину тока в обмотках потенциометров I и 2 и резисторах многорегистровых магазинов

12 и 13 благодаря чему на обмотках

I потенциометра 1 и 2 поддерживается постоянное падение напряжения, а потенциал между первыми (нижними по схеме) выводами потенциометров и общим проводом зависит от величины сопротивления соответствующего магазина резисторов 12 или 13. 30

Датчик работает следующим образом.

При повороте входной оси 5 датчика поворачиваются щетки 3 и 4 потенциометров 1-и 2, осуществляя скользящий контакт и съем. напряжения с обмо-„ 5 ток. При этом через редукторы 6 по" ворачиваются диски 7 многоступенчатого позиционного кодового преобразователя. Прн повороте оси 5 от 0 до 90. обмотки 14 коммутирующих реле, под- 4О ключенные к выходам блока 8 щеток съема данных, отключены от источника питающего напряЖения U> следова

Р> тельно, резисторы многоразрядного магазина 12 зашунтированы контактами 45

l6 этих реле. Потенциал первого (нижнего по схеме) вывода обмотки потен,циометра 1 равен н"лю относительно общего провода датчика. Щетка 4 отключена от выхода, так как на блокировочное репе 18 не подается питающее напряжение через дополнительные щетки 10.

При повороте оси 5 на угол 90+4

40(< 180 поступает напряжение с кодирующего диска 7 младшего разряда через первые щетки блока 9 съема данных н вторую считынающую щетку 10 на обмотку реле младшего разряда блока реле 15 и обмотку блокнрующего реле 18. В результате в цепь обмотки потенциометра 2 включится резистор младшего разряда магазина

13, равный по величине сопротивлек нию обмоток потенциометров 1 и 2, и замкнется контакт 19 блокирующего реле 18, подключая щетку 4 потенциометра 2 к выходной цепи датчика, так как щетка 4 потенциометра 2 при повороте оси 5 в пределах от 0 до 180 не контактирует с обмоткой

О потенциометра 2, то напряжение на выводе датчика равно напряжению, снимаемому щеткой 3 с обмотки по- . тенциометра I.

R 1

Это напряжение равно U 18 О

180 где К вЂ” сопротивление обмотки потенциометров 1 и 2 (Ом);

3 — ток Йа выходе генератора тока 20 и 21 (A);

e(, — угол поворота оси 5 датчика (град.).

При повороте оси 5 датчика на угол p(= 180 щетка 4 потенциометра

2 входит в контактирование с первым (нижним по схеме) выводом обмотки 2 потенциометра, и щетка 3— с вторым (верхним по схеме ) выводом обмотки I.ïîòåíöèîìåòðà. Так как сопротивление резистора младшего разряда магазина 13 резисторов равно R то потенциалы обоих щеток теоретически равны и равны U R3.

При дальнейшем повороте оси 5 щетка 3 сходит с обмотки 1 потенцио,метра, а щетка 4 скользит по обмотке 2 потенциометра, осуществляя преобразование угла поворота оси 5 в выходные напряжения U „ . При повороте оси 5 на угол д = 270 с кодирующего диска 7 младшего разряда кодового преобразователя поступает напряжение на обмотку реле младшего разряда блока 14 коммутирующих реле через блок 8 щеток съема данных, размыкающий контакт которого включает в цепь обмотки 1 потенциометра резистор младшего разряда магазина резисторов.12, Величина этого резистора равна 2R, т.е. потенциал первого (нижнего по схеме) вывода обмотки 2 потенциометра становится равным U 2R3.

При повороте оси 5 на угол о!= = 360 щетка 3 потенциометра 1 вхо1089403 дит в контактирование с первым (нижним по схеме) выводом обмотки 1 потенциометра, а щетка 4 — с вторым (верхним по схеме) выводом обмотки 2 потенциометра, потенциал которого также равен U 2R3. Таким образом, при подготовке цепей потенциометров заранее (переключение резисторов магазинов !2 и 13 в моменты времени, когда соответствующие щетки не контактируют со своими обмотками) и при выравнивании потенциалов соответствующих точек обмоток потенциометров может осуществляться непрерывный съем сигнала, пропорционального углу поворота оси 5 датчика.

При дальнейшем повороте оси 5 происходит включение в цепь обмоток резисторов следующих разрядов мага- 2О зинов 12 и 13 сопротивлений соот1 ветствующих углу поворота оси 5, что позволяет снимать с этих обмоток потенциал, соответствующий углу поворота оси 5 более 360 .

При соотношении величин сопротивлений резисторов соседних регистров каждого магазина- резисторов как 2!1 общее сопротивление резисторов, включенных в цепь обмоток 2 второго потенциометра, равно R =

- R(2n — 1), где и — номер текущего оборота оси 5 датчика, Для создания

N оборотного потенциометра Rg *. К(2И -l), при этом R =R(2"-l), где †количество разрядов в мага" зине резисторов 13, отсюда

= log

2, равно (В(2Н-1) + R11 = 2NRl, При использовании потенциометров с погрешностью по линейности с общая нелинейность будет d 2м т е получен аналог многооборотного потенциометра со сколь угодно высокой линейностью.

Предлагаемый датчик по сравнению с прототипом, принятым за базовый объект, позволяет упростить схему, уменьшить количество контактов в каждом регистре магазинов резисторов с шести до одного и повысить надежность при повышении точности (падение напряжения на контактах снижено в 3 раза).

1089403

1 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2918/37

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель С. Хлебников

Редактор Ю. Середа ТехредЛ.Иартяшова КорректорА.Дзятко