Преобразователь угла поворота вала в широтно-импульсный модулированный сигнал

 

1 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ . МОДУЛИРОВАННЫЙ СИГНАЛ, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор , вход которого соединен с источником синусоидального сигнала переменного Тока, а выходы подключены к одним входам блока определения квадранта и через последовательно соединенные первый комутатор и выпрямитель - к первому входу элемент.а сравнения, источник сигнала .беременного тока подключен к второму входу элемента сравнения и к другому входу блока определения квадранта, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введен элемент задержки, вход которого соединен с первым выходом эле 9 мента сравнения, а выходы элемента задержки и первый выход элемента рравнения подключены к сигнальным входам второго коммутатора , выход которого подключен к третьему входу элемента сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (111

3(5Ь С 08 С 9 00;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЗФ (21) 3615865/18.-24 (22) 07,04. 83 .(46) 15.09.84. Бюл, 9 34 (7 2) В. Б. Ибрагимов (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии AH АЗССР (53) 681. 325 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 525143, кл.G 08 С 9/04, 1974.

2. Патент Великобритании

9 1322968, клG 08 С 9/04, Н 03 К 13/20, опублик.1972.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 33 19 1 17/18.-24, кл.G 08 С 9/04, 1981 (прототип) . (54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ

МОДУЛИРОВАННЫЙ СИГНАЛ, содержащий синусно-копинусный вращающийся транс- форматор, вход которого соединен с источником синусоидального сигнала переменного тока, а выходы подключены к одним входам блока определения квадранта и через последовательно соединенные первый комутатор и выпрямитель — к первому входу элемента сравнения, источник сигнала 11еременного тока подключен к второму входу элемента сравнения и к другому входу блока определения квадранта, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов, о т л ич ающи и ся тем, что, сцелью упрощения преобразователя, в него введен элемент задержки, вход которого соединен с первым выходом эле- Я мента сравнения, а выходЫ элемента задержки и первый выход элемента сравнения подключены к сигнальным входам второго коммутатора, выход которого подключен к третьему входу элемента сравнения. Я

111382!

2. Преобразователь по п.1 о т л и ч а ю шийся тем, что элемент сравнения содержит первый и второй компараторы и триггер, первый вход элемента сравнения подключен к.одному входу первого компаратора, второй вход элемента сравнения подключен к другому входу первого компаратора и к одному входу

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с объектом управления. 5

Известен преобразователь угла поворота вала в ШИМ-сигнал, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с выходом источни- 1О ка синусоидального сигнала переменного тока, и выпрямитель, вход которого подключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом синусоидального сигнала переменного тока, а выход является выходом устройства, один из выходов синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключен непосредственно к входу выпрямителя 1). 20

Недостатком известного преобразователя является ограниченный диапазон однозначного измерения угловых перемещений равный квадранту.

Это обусловлено тем, что характери». 25 стика преобразования имеет вид кусочно-ломаной кривой с разными знаками производной в смежных квадрантах. Поэтому при переходе из одного квадранта в другой взаимно одно- () значное соответствие между угловым перемещением и длительностью импульсов нарушается, что затрудняет формирование ШИМ-сигналов в диапазоне 0-360 35

Известен также преобразователь угла поворота, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, вход которого подключен к выходу источника синусоидального сигнала 4р переменного тока, выполненного в виде последовательно соединенных генератора, фильтра и усилителя мощности, а выходы через коммутатор — к входу выпрямителя, блок определения квадранта, входы которого соединены с выходами синусно-косинусного вращающегося транформатора и источника синусоидального сигнала переменого второго компаратора, другой вход которого соединен с общей шиной, а выход подключен .к единичному входу триггера., нулевой вход которого соединен с третьим входом элемента сравнения, а первый выход элемента сравнения соединен с ьыходом первого компаратора. тока, а выход - с управляющим входом коммутатора, и элемент сравнения, состоящий из двух компараторов и триггера, причем первый вход первого компаратора подключен к выходу выпрямителя, а второй вход - к выходу источника синусоидального сигнала переменного тока и (через фазосдвигающую цепочку) к первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход †к первому входу триггера, умножитель частоты, формирователь импульсов, ключ и счетчик, причем вход умножителя частоты подключен к выходу источника синусоидального сигнала переменного тбка, а выход через формирователь импульсов — y информационному входу ключа, управляющий выход которого соединен с выходом триггера, а выход — с выходом счетчика, выход которого является выходом устройства L2l

Недостатком такого преобразователя является малый диапазон однозначного преобразования угла в

ШИМ-сигнал, ограниченный деятельностью К-участка, т.е. 23/К рад.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь угла повоРота вала в ШИМ-сигнал, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с источником синусоидального сигнала переменного тока, а выходы подключены к одним входам блока определения квадранта и через последовательно соединенные первый коммутатор и выпрямитель — к первому входу элемента сравнения, источник синусоидального сигнала геременного тока подключен к второму входу элемента сравнения и к другому входу блока определения квадранта, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов, источник синусоидального сигнала переменного тока через последовательно соединенные формирователь опор1113827

4 ных ШИМ-сигналов, и второй коммутатор подключен к одному входу сумматора, другой вход которого соединен с выходом сравнения (3.).

Недостатком известного преобразователя является его сложность, 5 вызванная сложностью выполйения формирователя опорных ШИМ-сигналов.

Цель преобразователя - упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается 10 тем, что в преобразователь угла поворота вала в ШИМ-сигнал, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с источником синусоидального сигнала (5 переменного тока, а выходы подключены к одним входам блока определения квадранта и через последовательно соединенные первый коммутатор и выпрямитель — к первому входу

20 элемента сравнения, источник сигнала переменного тока подключен к второму входу элемента сравнения и к другому входу блока определения квадранта, выход которого подключен к управляющим входам первого и. второго коммутаторов, введен элемент задержки, вход которого соединен с первым выходом элемента сравнения,а выходы элемента задержки и первый выход элемента сравнения подключены к сигнальным входам второго коммутатора, выход которого подключен к третьему входу элемента сравнения.

Элемент сравнения содержит первый 35 и второй компараторы и триггер, первый вход элемента сравнения подключен к одному входу первого компаратора, второй вход элемента сравнения подключен к другому 40 входу первого компаратора и к одному входу второго компаратора, другой вход которого соединен с общей шиной, а выход подключен к единичному входу триггера, нулевой вход которого соединен с третьим входом элемента сравнения, а первый выход элемента сравнЕния соединен с выходом первого компаратора.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синуснокосинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) l, вход которого соединен с выходом источника 2 синусои- 55 дального сигнала переменного тока, а выходы через первый коммутатор 3

° с входом выпрямителя 4, второй коммутатор 5, блок б определения квадранта, входы которого соединены с вы-60 ходами CKBT 1 и источника 2 синусоидального сигнала, а выходы — с управляющими входами коммутаторов 3 и 5, элемент. 7 сравнения, состоящий из компараторов 8 и 9 и триггера 10, 65 причем входы компаратора 8 соеди иены с выходом источника 2 синусоидального сигнала и шиной нулевого потенциала — с первым входом (.S ) триггера 10, входы компаратора 9 соединены с выходами источника 2 синусоидального сигнала и выпрямителя 4, а выход непосредственно и через элемент 11 задержки - с информационными входами коммутатора 5, выход которого подключен к второму входу (R) триггера 10, выход которого является выходом преобразователя.

Преобразователь работает-следующим образом.

Обмотка возбуждения СКВТ 1, ротор которого связан с валом обьекта управления, подключена к выходу источника 2, формирующего синусоидальный сигнал О переменного тока с периодом Т. С выходных обмоток CKBT 1 снимаются сигналы Un, U2 переменного тока, модулированные в функции синуса и косинуса угла поворота 8 вала. Блок 6 путем анализа знака фазы (относительно U<) электрических сигналов П„ и U< определяют квадрант, которому соответствует текущее значение угла поворота и в зависимости от номера квадранта устанавливает -коммутатор 3 в not ложение, при котором к входу выпрямителя 4 подключается меньший иэ выходных сигналов U„ (1 и 3-м квадраНТах) или U q (во 2 и 4-м квадрантах) . Выпрямитель 4 преобразует поданный на его вход сигнал в постоян„ное напряжение U, изменяющееся по синусоидальному закону при изменении 9

Синусоидальный сигнал U< переменного тока с выхода источника 2 сравнивается с нулевым напряжением (посредством компаратора 8) и с выпрямленным напряжением Uz (посредством компаратора 9).Оба компаратора, а также триггер 10 входят в состав элемента 7 сравнения, формирующего

ШИМ-сигнал с периодом Т и длительностью импульсов, пропорциональной углу поворота 9, причем-передний афронт каждого импульса ШИМ-сигнала формируется в момент времени, соот-: ветствующий срабатыванию (при Uz=O) компаратора 8., выходной. импульс которого устанавливает триггер 10 в. положение "!", а задний фронт в момент времени, смещенный на — L. ((, = О, 1, 2 3) относительно момента срабатывания (при Q U> )яэмпаратора 9, импульс с выхода которого сразу же (в первом квадранте) или с задержкой (в остальных квадрантах) возвращает триггер 10 в исходное положение О .

1113827

Составитель К.Смирнов

Редактор М. Петрова Техред A. Бабинец Корректор B° . Гирняк

Заказ 6623/42 Тираж 56 8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

1113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Элемент ll выполняет функцию задержки импульса с выхода компаратора 9 элемента сравнения на

T .Т ЗТ соответственно. В зависи4 2 4

5 мости от положения коммутатора 5, уп« равляемого блоком 6 определения квадранта, на вход R триггера 10 прохо дит: в первом квадранте — импульс с выхода компаратора 9 непосредственно о во втором квадранте - импульс с первого выхода элемента 11 (задержанный относительно выходного импульса компаратора 9 на = - ), в третьем T (5 квадранте - импульс .с второго выхода элемента 11 (= и в четвертом

4 квадранте - импульс с третьего выхода элемента 11 (; = -) .

Таким образом, на выходе триггера

10 элемента сравнения формируются импульсы ШИИ-сигнала с периодом Т и длительностью, пропорциональной углу поворота вала во всем диапазоне ,0-360 изменения 9. При этом предлагаемый преобразователь по сравнению с прототипом упрощается.

Экономический эффект от использо:вания преобразователя определяется снижением стоимости его изготовления.