Преобразователь угловых перемещений

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с шиной питания , один выход непосредственно, а другой через первый фазосдвигающий блок соединены с входами сумматора, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, фильтр постоянной составляющей, о т л ич ающи и с я тем, что, с целью fauT повьшения надежности преобразовате ля , в него введены второй фазосдвигающий блок, четыре компаратора, инвертор, второй и третий элементы И, вход первого компаратора соединен с шиной питания, вход второго компаратора соединен с выходом сумматора , выходы первого и второго компараторов соединены с входами второго элемента И, выход которого соединен с входом фильтра постоянной составляющей , шина питания соединена через последовательно соединен- : ные второй фазосдвигающий блок и третий компаратор с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего (О элемента И, другой выход синуснокосинусного вращающегося трансформатора соединен с входом четвертого компаратора, выход которого соеди§ нен с вторым входом первого элемента И непосредственно и через инвертор с вторым входом третьего элемента |ооИ , выход третьего Элемента И соеди s| нен с вторым входом триггера. ел 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) 01) 4(51) Н 03 И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 р

1

1 !

Fnur

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3601495/24-24 (22) 06.06.83 (46) 30.01.85. Бюл. Х - 4 (72) В.А. Карпов и Е.Г. Абаринов (71) Гомельский политехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 217076, кл. G 08 С 9/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 462989, кл. G 01 В 19/00, 1975 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЬИ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с шиной питания, один выход непосредственно, а другой через первый фазосдвигающий блок соединены с входами сумматора, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, фильтр постоянной составляющей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него введены второй фазосдвигающий блок, четыре компаратора, инвертор, второй и третий элементы

И, вход первого компаратора соединен с шиной питания, вход второго компаратора соединен с выходом сумматора, выходы первого и второго компараторов соединены с входами второго элемента И, выход которого соединен с входом фильтра постоянной составляющей, шина питания соединена через последовательно соединенные второй фазосдвигающий блок и третий компаратор с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, другой выход синуснокосинусного вращающегося трансформатора соединен с входом четвертого компаратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента

И непосредственно и через инвертор с вторым входом третьего элемента

И, выход третьего элемента И соеди нен с вторым входом триггера.

37581 2 но, а другой через первый фазосдвигающий блок соединены с входами сумматора, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход ко5 торого соединен с первым входом триггера, фильтр постоянной составляющей, введены второй фазосдвигающий блок, четыре компаратора, инвертор, второй и третий элементы И, вход первого компаратора соединен с шиной питания, вход второго компаратора соединен с выходом сумматора, выходы первого и второго компараторов соединены с входами второго элемента И, выход которого соединен с входом фильтра постоянной составляющей, шина питания соединена через последовательно соединенные второй фазосдвигающий блок и третий компаратор с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, другой выход синуснокосинусного вращающегося трансформатора соединен с входом четвертого компаратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И непосредственно и через инвертор с вторым входом третьего элемента И, выход третьего элемента И соединен с вторым входом тригrера.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя угловых перемещений; на фиг. 2 — выходная характеристика преобразователя, 35 на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь угловых пере40

1 11

Изобретение относится к иэмери,вльной технике и может быть использовано в информационно-измеритель@их системах для точного измерения угловых неремещений.

Известен преобразователь, содержапвий синусно-косинусный вращающий:ся трансформатор (СКВТ), сравнивающее устройство, регистр управления, цифровой потенциометр и коммутатор каналов, в котором косинусная обмотка СКВТ через коммутатор каналов подключена к цифровому потенциометру, выполняющему роль функциональной обратщэй связи, который совместно с сопротивлением нагрузки аппроксимирует тангенсную зависимость (11 .

Однако точность преобразования существенным образом зависит от числа участков аппроксимации и в пределах 45 не может быть высокой.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является преобразователь угловых перемещений, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с шиной питания, один выход непосредственно, а другой через фазосдвигающий блок соединены с входами сумматора, выход которого соединен через дифференцирующую цепь с первым входом триггера, формирователь импульсов, выходы которого соединены с входами элемента И,, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход которого соединен с фильтром постоянной составляющей P) .

Однако выходная характеристика такого преобразователя имеет неопределенность вблизи нуля градусов„ что обуславливает невозможность преобразования малых угловых перемещений вблизи нуля градусов. Кроме то.го, такому преобразователю свойственно наличие "мертвой зоны", т.е. та- 4 ких значений угловых перемещений, при которых преобразователь неработоспособен. В целом это приводит к снижению надежности преобразователя.

Целью изобретения является повышение надежности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угловых перемещений, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с шиной питания, один выход непосредственмещений содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ} 1, фазосдвигающий блок 2, сумматор 3, компараторы 4 и 5, элементы И 6, 7 и 8, фильтр 9 постоянной составляю. щей, фазосдвигающий блок 10, компараторы 11 и 12, формирователь 13 импульсов, инвертор 14, триггер 15.

На фиг. 2 обозначено: 1 — напряжение на выходе фильтра 9, 015 напряжение на выходе триггера 15.

На фиг. 3 обозначено. 16 — напряжение питания СКВТ 1; 17, 18 и 19— соответственно эпюры выходных напряжений фазосдвигающего блока 10, компаратора 11, формирователя 13 импульсов; 20-25 — эпюры выходных сигналов синусной обмотки СКВТ 1, компаратора 12, инвертора 14, элементов И 7 и 8, триггера 15 при угловых перемещениях в йределах

3 1

О с с с 180, где Π— угол поворота вала СКВТ 1, 26-31 эпюры выходных сигналов синусной обмотки СКВТ 1, компаратора 12, инвертора 14, элементов И 7 и 8, триггера 15 при угловых перемещениях в пределах

180 с о с 360

Преобразователь угловых перемещений работает следующим образом.

С помощью СКВТ 1, фазосдвигающего блока 2, сумматора 3 образован фазовращатель, фаза выходного напряжения которого пропорциональна угловому перемещению. При измерении полезного фазового сдвига в качестве опорного напряжения используется напряжение (фиг. 3) питания

СКВТ 1. Измерение фазового сдвига осуществляется при помощи компараторов 5 и 4, элемента И 6 и фильтра

9 постоянной составляющей. В результате величина напряжения на выходе фильтра 9 постоянной составляющей пропорциональна угловому нвремещению в пределах 0-180 (см. фиг. 2).

Однако для получения объективной информации в пределах 0-360 необходимо знать знак углового перемещения

Фазосдвигающий блок 10, компараторы

11 и 12, формирователь 13 коротких импульсов, инвертор 14, элементы

И 7 и 8 и триггер 15 выполняют функцию определения знака, т.е. устраняют неоднозначность отсчета.

Работа перечисленных элементов сводится к сравнению фаз напряжения питания СКВТ 1 и одного из его выходных напряженйй (которые могут

137581 4 быть синфазны либо противофаэны), в результате которого на выходах элементов И 7 и 8 вырабатываются управляющие импульсы (см. фиг. 3), которые подаются соответственно на R -и 5 -входы 66 -триггера 15, производя изменение его состояния или подтверждая его. Состояние триггера 15 несет информацию о

1О знаке, т.е. в каких пределах находит" ся угол поворота: 0-180 или о

0- (-180)

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

О с а, с 180 короткие управляющие импульсы появляются на выходе элемента И 8 и на 6 -входе Йб -триггера 15, а при угловых перемещениях

180 с, 360 — на выходе элемено о та И 7 и на ". - входе 35 -триггера

15. Таким образом, управляющие импульсы устанавливают триггер 15 при угловых перемещениях О с к с 180 в состояние единицы, а при угловых д перемещениях 180 с к с 360 — в ноль.

Фазосдвигающий блок 10 необходим для того, чтобы короткие выходные импульсы формирователя 13 коротких импульсов не приходились бы на фронты выходных импульсов компаратора 12.

Таким образом, в предлагаемом устройстве нет "мертвых зон", скачка выходной характеристики и неоднознач" ности отсчета в точке нуля градусов, 35 в результате чего повышается надежность преобразования. Преобразование угловых перемещений производится в пределах ОИ180 .

1137581

Редактор Л.Веселовская

Заказ 10540/42

21

23

24

Ж

27

28

29

Составитель А.Сидоренко

Техред Т.Фанта Корректор А,ОбрУчар

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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