Преобразователь угловых перемещений

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ,содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор , один выход которого соединен с одними из входов сумматора и блока вычитания, а другой выход соединен через фазосдвигающий блок с другими входами смматора и блока вычитания, выходы сумматора и блока вычитания соединены с входами соответствующих компараторов, триггер , отличающийся , тем, что с целью расширения диапазона измерения преобразователя, в него введены фильтр постоянной составляющей, блок делителей частоты, блок выделения знака, второй триггер, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока делителей частоты, а входы - с выходами блока выделения знака, один вход которого соединен с другим выходом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а другой - с шиной питания, выходы компараторов соединены с третьим и четвертым входами яблока делителей , частоты, первый и второй выходы коточ Л рого срединены с входами первого триггера, выход которого соединен С. с входом фильтра постоянной соотавляющей .

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) С 08 С 9 04

ОПИСЛНИК ИЗОБРКткНиЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3604359/24-24 (22) 10,06.83 (46) 15.09.84. Бюл. Р 34 (72) В.A Êàðïoâ и E.Ã.Aáàðèíîâ (71) Гомельский политехнический институт (53) 681 ° 325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, Р 588552, кл. 0 08 С 9/04, 1978.

2, Зверев A,Е. и др. Преобразователь угловых перемещений, Л,, Энергия, 1974; с.154, рис.79 . (прототип) . (54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, один выход которого сое динен с одними из входов сумматора и блока вычитания, а другой выход соединен через фазосдвигающий блок с другими входами смматора и блока вычитания, выходы сумматора и блока вычитания соединены с входами соответствующих компараторов, триггер, отличающийся,. тем, что с целью расширения диапазона измерения преобразователя, в него введены фильтр постоянной составляющей, блок делителей частоты, блок выделения знака, второй триггер, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока делителей частоты, а входы — с выходами блока выделения знака, один вход которого соединен с другим выходом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а другой - с шиной питания, выходы компараторов соединены с третьим и четвертым входами .блока делителей . Я частоты, первый и второй выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого соединен с входом фильтра постоянной соптавляющей, 1113829

2, Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок делителей частоты выполнен в виде .счетного триггера, формирователя ,импульсов, RS — триггера, четырех элементов И и элемента ИЛИ, выход формирователя импульсовь соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых .соединены с первым и вторым выходами счетного триггера, а выходы соединены с соответствующими входами триггера,.выходы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока делителей частоты, а выходы — с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен: с первым выходом блока делителей частоты, один из выходов счетного триггера соединен с вторым выходом блока делителей частоты, вход фор1

ИзобретЕние относится к измерительней технике и может быть использоВаЫо .и информационно-измерительных скСтемах для точного измерения угловых. перемещений. 5

ИзвйсФен преобразователь, содержащий сййусно-косинусный вращающий трансформатор (CKBT), первый выход которогб соединен через фазосдвигаю, щий блок И"-первый преобразователь 10 напряжений -Й: ток с входами первого регулируемого усилителя, выход которого соединен - 6 первыми входами сумматора и преобразователя фаза — код, второй выход СКВТ соединен непосред- 5 ственно и через второй преобразователь напряжения в ток с входами второго регулируемого усилителя, выход

-.которого соединен с вторыми входами сумматора, первый и второй фазочувствительные выпрямители (11.

Недостатком данного преобразователя является огранйченный диапазон измерения.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь; содержащий синусно-косинусный: вращающийся трансформатор (CKBT), один выход которого соединен с входом фазосдвигающего блока, выход которого соединен с одним из входов сумматора и блока вычитания, с другими входами сумматора и блока вычитания соединен другой выход СКВТ, а выходы сумматора и блока вычитания через компараторы соединены 35 с входами триггера f21. мирователя импульсов и вход счетного триггера соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока делителей частоты.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок выделения знака выполнен в виде двух элементов И, инвертора, формирователя импульсов, двух компараторов и фазосдвигающего блока, вход которого соединен с одним входом блока выделения знака, а выход соединен через первый компаратор и формирователь импульсов с первыми входами элементов И, вход другого компаратора соединен с другим входом блока выделения знака, а выход с вторым входом первого элемента И, а через инвертор с вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с соответствующими выходами блока выделения знака.

Недостатком известного преобразователя также является ограниченный диапазон измерения преобразователя, который равен 0-180 о

Мель изобретения — расширение диапазона измерения преобразователя угловых перемещений.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угловых перемещений, содержащий синуснокосинуоный вращающийся трансформатор, один выход которого соединен с одним из входов сумматора и блока вычитания, а другой выход соединен через фазосдвигающий блок с другими входами сумматора и блока вычитания, выходы сумматора и блока вычитания соединены с входами соответствующих компараторов, первый триггер, введены фильтр постоянной составляющей, блок делителей частоты, блок. выделения знака, второй триггер, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока делителей частоты, а входы — с выходами блока выделения знака, один вход которого соединен с другим выходом синусно-коси-. нусного вращающегося трансформатора, а другой — с шиной питания, выходы компараторов соединены с третьим и четвертым входами блока дели" телей частоты, первый и второй выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого соединен с входом фильтра постоянной составляющей.

1113829

Блок делителей частоты выполнен в виде счетного триггера, формирователя импульсов,

Блок выделения знака выполнен в виде двух элементов И, инвертора, формирователя импульсов, двух компараторов и фазосдвигающего блока, вход которого соединен с одним входом блока выделения знака,. а выход соединен через первый компаратор и формирователь импульсов с первыми входами элементов И, вход другого компаратора соединен с другим входом блока выделения знака, а выход — с вторым входом первого элемента И, а через инвентор с вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с соответствующими выходами блока выделения знака.

На фиг.l представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — функциональная схема блока выделения знака и временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.3 — функциональная схема блока делителей частоты и временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь (фиг.l) содержит СКВТ 1, фазосдвигающий блок 2, сумматор 3, блок 4 вычитания, компараторы 5 и 6, блок 7 делителей частоты, триггер 8, фильтр 9 постоянной составляющей, блок 10 выделения знака, триггер 11.

Блок 7 делителей частоты (фиг.2) .содержит счетный триггер 12, формирователь 13 импульсов, логические элементы И 14, 15, 16 и 17,:RS — триггер

18 и элемент ИЛИ 19.

На фиг.2 позициями 20-2/ обозначены соот вет ст вен но временные диаграммы выходных сигналов компаратора

5, компаратора 6, формирователя

13 импульсов, прямого выхода счетного триггера 12, элемента И 15, элемента И 14, прямого выхода ю триггера 18, триггера 8 прие(, =10 ; позициями 28,29 и 30 обозначены соответственно временные диаграммы выходных сигналов инверсного выхо да ((6 в триггера 18, прямого» выхода счетного триггера 12 и триггера 8 при = 190 ; позициями 31-35 обоз1О начены соответственно временные диаграммы выходных напряжений на выходах счетного триггера 12 элемен.тов И 15 и 14, на прямом выходе R5 триггера 18 и на выходе триггера

15 8 при угловом перемещении 0 с с с о .180 (= 10 ).

Блок lu выделения знака (фиг.3) содержит фазосдвигающий блок 36, компараторы 37 и 38, формирователь 39

2О импульсов- инвертора 40, элементы

И 41 и 42.

На фиг.3 позицией 43 показано напряжение питания CKBT 1; позициями 44, 45 и 46 — соответственно

25 эпюры выходных напряжений фазосдвигающего блока 36, компаратора 3/ и формирователя 39 импульсов; позициями 47-52 - соответственно временные диаграммы выходных сигналов синусной обмотки CKBT 1, компаратора 38, инвертора 40, элементов

И 41 и 42, прямого выхода триггера

11 при угловых перемещениях,. находяо о. щихся в пределах 0 о1 с 180 позици ями 53-57 — соответственно временные диаграммы выходных сигналов синусной. обмотки СКВТ 1, компаратора 38, инвертора 40, элементов И 41 и 42, прямого выхода триггера ll при угловых перемещениях

40 в пределах 180 со 360

Преобразователь угловых перемещений работает следующим образом.

При помощи СКВТ 1, фазосдвигающего блока 2, сумматора 3, вычитате45 ля 4 угловое перемещение вала СКЬТ 1 преобразуется в пропорциональный фазовый сдвиг, в результате чего на выходах сумМатора 3 и блока 4 вычитания появятся напряжения: . () = Е (тр 51и ((t с ); (/4= Е" тР san (et-w); где Е, ы — амплитуда и частота напря55 жения питания СКВТ 1;

К, — коэффициент транформации

СКВТ 1; о — фазовый сдвиг, пропорциональный угловому перемещению вала

СКВТ 1.

На выходах компаратов 5 и 6 будут напряжения прямоугольной форьы, моменты перехода через ноль- которых совпадают с моментами перехода через

65 ноль входных напряжений:

1113829

U 5 = Sigrr Sin(4)

Ug = 5j(p $i3h (id% -А),, Эти напряжения подаются на другие два входа, блока 7 делителей ча тоты,.который делит эти последова- тельноати напряжений в два.раза, а триггер 8 выделяет фазовый сдвиг между этими последовательностями, изменяя свое состояние их перед".ними фронтами.

Тем, что фазовый сдвиг измеряется между поделенными последовательностями импульсов, и достигается расширение диапазона преобразования угловых перемещений ° Фильтр 9 посто янной составляющей преобразует длительность импульсов в постоянное напряжение, являющееся выходным сигналом преобразователя, пропорциональное фаэавому сдвигу между поделенными последовательностями импульсов.

Работа блока 10 выделения знака заключается в сравнении Фаэ напряжения питания и выходного напряжения .СКВТ 1, которые могут быть либо синфаэны, либо противофазны, в результате сравнения вырабатываются имт. пульсы, поступающие на входы триггера 11, которые в зависимости от углового положения либо подтверждают, либо изменяют на противоположное его состояние. Опрокидывание триггера .

11 происходит при с =0 и N- -180о

Работа блока выделения зна ка (фиг.3 ) поясняется временными 35 диаграммами (позиции 43-58) .

Как видно из Фиг.3, при угловых перемещениях, лежащих в пределах

0 <® < 180о, короткие управдяющие импульсы поясняются на выходе эле- 40 мента И 42 и на входе триггера ll (фиг.3, поз.50, 51 и 52), а при уго о ловых перемещениях 180 < 360 на выходе элемента И 41 и на входе триггера 11 (фиг.3, поз.56,57 и 58) . 4g

Таким образом, управляющие импульсы появляются то на" одном, то на другом выходах блока 10 выделения знака (либо на выходе элемента И 42, 1> либо на выходе элемента И, 41), уста навливая триггер 11 то в вдоль, то в 1 I единицу в зависимости от углового

О, о перемещения. Если 0 с < 180, то триггер 11 — в единице.

Фаэосдвигающий блок 36 необходим для разнесения моментов появлеиия .:.с:; управляющих импульсов и моментов перехода через ноль выхОдного напря-. жения СКВТ 1.

Рассмотрим работу блока 7 дели": телей частоты, которую поясняют вре менные диаграммы (фиг ° 2 ) .

Напряжение с выхода компаратора

5 (фиг,2, поэ. 20) поступает на вход

Формирователя 13 импульсов, который формирует короткие импульсы по переднему фронту входного напряжения (фиг.2, поз ° 22) . Выходное напряжение формирователя 13 импульсов подается на первые входы элементов

И 14 и 15, на вторые их входы подаются напряжения с прямого и инверсного выходов счетного триггера 12 (Фиг,2, поэ,23),. который перебрасывается передними фронтами выходного напряжения компаратора 6. Напряжения с выходов элементов И 14 и

15 (фиг.2, поз,24 и 25) подаются на входы RS — триггера 18. В зависимости от состояния триггера 11 на один из входов триггера 8 через элементы И 16, 17 и ИЛИ 19 проходит напряжение с прямого выхода ((S триггера 18 (Фиг.2, поз.26) или с инверсного выхода (фиг,2, поз.28) .

На другой вход триггера 8 подается напряжение с прямого выхода счетного триггера 12.

Помехоустойчивость блока 7 делителей частоты поясняют временные диаграммы (фиг. 2, поэ . 31-35), Пусть ж 10, если произойдет сбой счето ного триггера 12, который .возможен, например, при выключении и включении устройства, зто приведет к тому, что на его выходе последовательность импульсов проинвертируется, проинвентируется и последовательность импульсов на выходе RS-триггера 18 (фиг.3, поз.32,33 и 34), в результате фазовый сдвиг между поделенными последовательностями останется тем же, и выходное напряжение преобразователя не изменится.

При углах поворота с<равных точно

180 в правильно настроенном преобразователе триггер 11 непрерывно изменяет свое состояние, что приводит к изменению местоположения выходной длительности, равной Т/2, в пределах периода, однако среднее ее значение не изменится, т.е. величина выходного. напряжения

Фильтра 9 постоянной составляющей остается стабильной, пропорциональной 180

B точке 0 также возможно непрерывное изменение состояния триггера 11 знака, однако поскольку выходная длительность триггера 8 равна нулю, то и на выходе Фильтра

9 постоянной составляющей также будет О.

Преобразователь позволяет расши рить диапазон преобразования угловых перемещений в два раза.

1113829

7а

71

72

74

2б

77

29 зо

З1

sz

ss з

N =f0

%ua . 7

1113829

51

57, 54

56

Сост авит ель С . Сидору н ко

Редактор М.Петрова Техред M. Гергель КорректорЕ ° Сирохман

Заказ 6623/42 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. уJjж гrоoр оoд, . у л . Проектная„4