Способ определения погрешности импульсных датчиков угла и устройство для его осуществления

 

С01ОЭ СОВЕТСКИХ

ONIWI

РЕСПУБЛИК

4(51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCNOINY СВИДЕтВЪстВЬ (1- 1

V., =2 И(рад.), (21 ) 360784 2/1 8-28 (22) 21.06.83 (46) 15.02.85. Бюл. Ф 6 (72) А.Б . Заходов, Ю.П., Ларионов, В.А. Новиков, В.Ф. Путьков и С.В. Рохманюк (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В,И, Ульянова (Ленина) (53) 531.717(088.8) (56) 1. Бурмистров Ф.Л. Делительное дело. Л., Машгиз, 1948, с. 295-296.

2. Эйдинов В.Я. Измерение углов в машиностроении. М., Стандартгиэ, 1963, с. 279-284.

3. Авторское свидетельство СССР

В 1002813, кл. С 01 В 7/30, 1982 (прототип),. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ

ИМПУЛЬСНЫХ ДАТЧИКОВ УГЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ определения погрешности импульсных датчиков угла, за„.SU„„13399 4 А ключающийся в том, что устанавливают испытуемый и эталонный датчики угла соосно на одной оси вращения, первоначально совмещают начальные метки испытуемого и эталонного датчиков, измеряют погрешность испытуемого датчика относительно эталонного, последовательно разворачивают испытуемый датчик относительно эталон ного на определенный угол, измеряют погрешность испытуемого датчика относительно эталонного при каждом последовательном развороте, на основании последовательных измерений вычисляют погрешность испытуемого датчика, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений и повышения нх точности, взаимные развороты датчиков осуществляют на углы где i — номер взаимного разворота.

1139964

2. Устройство для определения погрешности импульсных датчиков угла, содержащее электродвигатель, эталонный датчик угла, кинематически связанный с электродвигателем, блок управления, первый вход которого подключен к выходу эталонного датчика, первый выход — к электродвигателю, первый фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с входом устройства, подключаемым к испытуемому датчику угла, последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, выход последнего соединен с вторым входом первого фазового диск риминатора, выход задающего генера тора связан с вторым входом блока управления, платформу для размеще иия испытуемого датчика, о т л и— ч а ю щ е е с я тем,что, с целью

Изобретение. относится к измеритель ной технике и может быть.использовано при проверке и юстировке импульсных датчиков угла.

Известен способ определения по- 5 грешности импульсных датчиков угла, включающий установку испытуемого и эталонного датчиков на одной оси вращения, совмещение первоначальных меток датчиков, совместный разворот датчиков на некоторый угол, измерение углового рассогласования между следующими по порядку метками датчиков 11.

Недостатком данного способа является низкая точность. измерений, при этом измерения погрешности можно осуществлять только для таких датчиков, ожидаемая погрешность которых значительно превосходит погрешность 20 эталона.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ определения погрешности импульсных датчиков угла, заключающийся в том, что устанавливают испытуемый и эталонный датчики угла соосно на одной оси вращения, первоначаЛьно совмещают начальные метки испытуемого и эталонного датчиков, измеряют по- 30 грешность Испытуемого датчика отноповышения точности и упрощения измерений, оно снабжено вторым фазовым .дискриминатором, первый вход которого связан с выходом эталонного датчика угла, второй — с выходом задающего генератора, сумматором, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго фазовых дискриминаторов, вычислительным блоком, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления, второй — с выходом сумматора, третий — с первым входом первого фазового дискриминатора, управляемой муфтой, кинематически связанной с платформой для размещения испытуемого датчика, и эталонным датчиком угла, а управляемый вход муфты соединен с третьим выходом блока управления. сительно эталонного при каждом последовательном развороте, на основании последовательных измерений вычисляют погрешность испытуемого датчика (2 1.

Недостатком известного способа является необходимость проведения большого количества замеров для оценки погрешности, кроме того, при реализации способа в процесс

} измерения вносятся погрешности, обусловленные эксцентриситетом взаим1 но разворачиваемых лимбов.

Известно устройство для определения погрешности импульсных датчиков угла, содержащее электродвигатель, эталонный датчик у ла, кинематически связанный с электродвигателем, блок управления, первый вход которого подключен к выходу эталонного датчика первый выход — к электродвигателю, первый фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с входом устройства, подключаемым к испытуемому датчику угла, последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, выход последнего соединен с вторым входом первого фазового диск риминатора, выход задающего генератора связан с вторым входом блока уп3

1139964 равления, платформу для размещения испытуемого датчика $31.

Недостатком йзвестного устройства является относительно низкая точ-l ность измерений, обусловленная неравномерностью вращения ротора испытуемого датчика угла.

Цель изобретения — упрощение измерений и повышение точности.

Поставленная цель достигается 10 тем, что согласно способу определения погрешности импульсных датчиков угла, заключающемуся в том, что устанавливают испытуемый и эталонный датчики угла соосно на одной оси вращения, первоначально совмещают начальные метки испытуемого и р эталонного датчиков, измеряют с погрешность испытуемого датчика отI ф носительно эталонного, последователь- 20

20 д но разворачивают испытуемый датчик к относительно эталонного на определенл ный угол измеряют погрешность испы9 б туемого датчика относительно эталонт ного при каждом последовательном раз- 5 л вороте, на основании последовательУ ных измерений вычисляют погрешность к испытуемого датчика, взаимные раэвь вороты датчиков осуществляют на углы

4 и второго фазовых дискриминаторов„ вычислительным блоком, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления, второй — с выходом сумматора, третий — с первым входом. первого фазового дискриминатора, управляемой муфтой, кинематически связанной с платформой для размещения испытуемого датчика, и эталонным датчиком угла, а управляемый вход муфты соединен с третьим выходом блока управления.

На чертеже представлена блок-схе- . ма устройства.

Устройство содержит электродвиатель 1, эталонный датчик 2 угла, отор которого кинематически связан ротором электродвигателя 1, платорму 3 для размещения испытуемого атчика угла, управляемую муфту 4, инематически связывающую ротор этаонного датчика 2 угла и платформу 3, лок 5 управления, первый выход коорого подключен к электродвигатею 1, третий — к управляющему входу правляемой муфты 4, первый вход — . выходу эталонного датчика 2 угла, числительный блок 6, сумматор 7, выход которого подключен к второму

30 входу вычислительного блока 6, первый фазовый дискриминатор 8 и второй фазовый дискриминатор 9, выходы которых подключены к первому и второму входам сумматора соответственно, первый вход первого фазового дискриминатора 8 является входом устройства и предназначен для подключения к выходу испытуемого датчика угла, первый вход второго фазового дискриминатора 9 подключен к выходу эталонного датчика 2 угла, делитель

10 частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазового дискриминатора 8, задающий генератор

11, выход которого подключен к входу делителя. 10 частоты, к второму входу блока 5 управления и к второму входу второго фазового дискриминатора 9, второй выход блока 5 управления соединен с первым входом вычислительного блока 6, третий вход вычислительного блока 6 подключен к первому входу первого фазового .дискриминатора P.-. (1- )

4 ; =2 ) (рад), Устройство для определения погрешности импульсных датчиков угла, со- З5 держащее электродвигатель, эталонный датчик угла, кинематически связанный с электродвигателем, блок управления, первый вход которого подключен к выходу эталонного датчика, первый 40 выход — к электродвигателю, первый фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с входом устройства, подключаемым к испытуемому датчику угла, последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, выход последнего соединен с вторым входом первого фазового дискриминатора, выход задающего генератора свя зан с вторым входом блока управления, 0 платформу для размещения испытуемого датчика, снабжено вторым Ьазовым дискриминатором, первый вход которого связан с выходом эталонного датчика угла, второй — с выходом задаю- 55 щего генератора, сумматором, первый и второи входы которого подключены ,соответственно к выходам первого где i — номер взаимного разворота.

Согласно предлагаемому способу первоначально .устанавливают испытуемый и эталонный датчики угла на., 1139964 как

q (а) = Хс;(Ы).

i=1

ДЧ N 1. и х 9 о(. Ф

1 одной оси, совмещая первоначальные метки датчиков.

Измеряют погрешность испытуемого датчика относительно эталонного путем измерения углового отклонения мет 5 ки испытуемого датчика относительно соответствующей метки эталонного датчика после совместного поворота датчиков на некоторый угол о1,.

При этом для начального измерения погрешности датчика где Ч„() — реальная погрешность испытуемого датчика в функции угла поворота о ;

Ч (d) — реальная погрешность эталонного датчика в функции угла поворота о .

Угол oL отсчитывается от начальной метки эталонного датчика угла. После начального измерения проводят m дополнительных измерений. Каждое i-e

I из ш дополнительных измерений производят после разворота испытуемого датчика относительно эталонного на угол (1- )

11 ; = л 2 (р д ) .

ЗО

Погрешность испытуемого датчика относительно эталонного для каждого

i-го измерения определяется как ч (с l= Cd+ Tt2 )-v (юц

Если представить погрешность датчика угла в виде суммы четных (K=2n, где п = О, 1, 2, ..., м ) и нечетных (К = 2п +1) гармоник, то после ка;одого i-ro измерения из погрешности 4О испытуемого датчика можно выделить таким образом гармоники с номерами

К = 2,2п+1).

Вычисление i-й составляющей погрешности после i-го измерения осуществляется по формулы п X Яц(й н Х дl °

21 " мы д-1-ых составляющих погрешности датчика, найденные до i-го измерения в функции угла разворота с и в функции угла разворота cL, сдвинутого на угол 2, „ (рад) соответственно.

Т

После проведения т дополнительных измерений суммарная реальная погрешность испытуемого датчика находится

Число m дополнительных измерений выбирается из соотношения

m 1g,N„, где N и — число импульсов испытуемо го датчика, приходящихся на один оборот, Устройство, реализующее предлагае мый способ, работает следующим образом.

Испытуемый датчик угла закрепляется на платформе 3, которая в ис- ходном состоянии механически связана с ротором эталонного датчика 2 угла посредством управляемой муфты 4 по сигналу с выхода блока 5 уцравления. Выход испытуемого датчика угла подключается к входу устройства.

С помощью сигнала, подаваемого с первого выхода блока S управления на управляющий вход электродвигателя 1, ротор электродвигателя i и механически связанные с ним ротор эталонного датчика 2 угла и платформа 3 сначала разгоняются, а затем их скорость вращения стабилизируется путем поддержания равенства сигналов задающего генератора 11 и эталонного датчика 2 угла с помощью сигнала блока 5. управления, подаваемого на управляющий вход электродвигателя 1.

Коэффициент передачи Кдч делителя 10 частоты выбирается из соотношения где N и И вЂ” число импульсов эталонного ч испытуемого датчиков угпа, приходящихся на один оборот соответственно.

Таким образом, в режиме стабилизации скорости вращения частота следования импульсов испытуемого датчика угла равна частоте с выхода делителя 10 частоты, а частота с выхода задающего генератора 11 равна частоте с выхода эталонного датчика 2 угла, что обеспечивает измерение фазовым дискриминатором Я d>a.lîâîãо сдвига

7 11399 между импульсами с выхода делителя

10 частоты и импульсами с выхода . испытуемого датчика угла, а фазовым дискриминатором 9 — между импульса,ми с выхода задающего генератора 11 и импульсами с эталонного датчика 2 угла. Величина фазового сдвига- на выходах фазовых дискриминаторов 8 н

9 пропорциональна погрешностям датчиков угла, измеренным относительно стабильной частоты с выходов делителя 10 частоты и задающего генератора 11. Сигнал фазового дискриминатора 9 вычитается из сигнала фазового дискриминатора 8 путем подачи их 15 на первый и второй вход сумматора 7 соответственно. Таким образом величина сигнала на выходе сумматора 7 будет пропорциональна погрешности импульсов датчика угла, измеренной 20 относительно эталонного датчика 2 угла. Колебания скорости вращения бу.дут одинаково проявляться по величине в выходных сигналах фазовых дискриминаторов 8 и 9, а поскольку они 25 вычитаются, то погрешность измерений, связанная с неравномерностью вращения, будет отсутствовать в выходном сигнале сумматора 7. Сигнал с выхода сумматора 7 подается на вход30 вычислительного блока 6. Запись сигнала с сумматора 7 в блок 6 осуществляется при появлении на первом входе вычислительного блока 6 сигнала с второго выхода блока 5 управления, формируемого при появлении импульса начальной метки эталонного датчика 2 угла. Выделение из сигнала сумматора 7 блоком 6 сигнала, соответствующего погрешности конкретной метки ис-40 пытуемого датчика угла, осуществляется при появлении импульса этой метки на третьим входе вычислительного блока 6, подключенного к выходу испытуемого датчика угла. При вторич- 45 ном появлении импульса начальной метки эталонного датчика 2 угла сигнал, подаваемый с выхода блока 5 управления на вход блока 6, остановит запись сигнала с сумматора 7 в блок 50

6 и начнется торможение ротора электродвигателя 1 под воздействием сиг64 нала с первого выхода блока 5 управления. После окончания торможения платформа 3 механически разъединяется от ротора эталонного датчика 2 угла посредством управляемой муфты 4 по сигналу с третьего выхода блока 5 управления. Одновременно на вьмоде блока 5 управления появится сигнал, под воздействием которого ротор электродвигателя 1 развернется на угол

3(рад). Угол разворота контролируется по числу импульсов эталонного датчика 2 угла, механически связанного с ротором электродвигателя

После окончания разворота эталонного датчика 2 угла относительно испытуемого датчика угла платформа 3 механически связывается с ротором эталонного датчика 2 угла посредством управляемой муфты 4. На этом заканчивается начальный цикл работы устройства. Работа в каждом i-м из

m дополнительных циклов отличается от начального цикла тем, что разворот эталонного датчика 2 угла относительно испытуемого датчика угла производится на угол (L-

=2 и (рад) .

После окончания m-ro дополнительнаго цикла работа устройства прекращается. Погрешность испытуемого датчика угла по формуле

Ч и (4) = > g;()

i" 1 вычисляется в блоке 6.

Предлагаемый способ позволяет значительно сократить время определения погрешности испытуемого датчика. Так, например, при оценки погрешности датчика угла, имеющего

1024 импульса на оборот, при использовании способа-прототипа необходимо осуществить 1024 взакчньм разворота датчиков, а при использовании предлагаемого способа достаточно десяти таких разворотов. При этом погрешность определения сохранится на том же уровне.

ВНИИПИ Заказ 250/30 Тираж 651 Подписное

Филиаа ШШ "Пвтеатее, г.Ужгород,. ул.Проектная, 4