Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, С целью повышения точности преобразователя путем снижения инструментальной погрешности фильтра формирователь низкочастотных сигналов и модуляторы вьтолнены многофазными. Высокочастотный генератор подключен к обмотке возбуждения индуктосина и к блоку усилителей-ограничителей В формирователях уровня производится двухполупериодное выпрямление вы- I содных сигналов индуктосина и их суммирование с постоянным значением напряжения. Формирователь низкочастотных сигналов вырабатьгеает многофазные низкочастотные сигналы типа меандра. Выходные сигналы формирователей уровня изменяются по vpoвню по косинусондальнсму закону с помощью делителей напряжения, модулируются выходными сигналами формирователя низкочастотных сигналов и суммируются . В результате суммирования формируется ступенчатый синусоидальньй сигнал низкой частоты, сдвинутьй по фазе на величину, пропорциональную перемещению индутстосина в пределах полюсного деления, С помощью фильтра КЗ ступенчатого синусоидального сигнала формируется гармонический синусоидальный сигнал той же частоты. 2 з.п.ф., 4 ил. i Isp ел IN Ivd

СОЮЗ СОВНСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (др 4 Н 03 М 1/64

ГОСУДАРСТВЕНН6!Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3859309/24-24 (22) 27.02.85 (46) 23.08.86. Бюл. ¹ 31 (71) Особое конструкторское бюро станкостроения Ленинградского станкостроительного производственного объединения им. Я.M.Ñâåðäëîâà (72) Ф.И.Коган, И.Ш.Каплан . и И.М.Скигин (53) 621.317.39(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 652656, кл. Н 02 К 15/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1136314,кл. Н 03 М 1/22, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

ФАЗУ ПЕРЕМЕННОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, С целью повышения точности преобразователя путем снижения инструментальной погрешности фильтра формирователь низкочастотных сигналов и

„„SU,, 3252942 A 1 модуляторы выполнены многофазными.

Высокочастотный генератор подключен к обмотке возбуждения индуктосина и к блоку усилителей-ограничителей;

В формирователях уровня производится двухполупериодное выпрямление вы содных сигналов индуктосина и:rx

"уммирование с постоянным значением напряжения. Формирователь низкочастотных сигналов вырабатывает многофазные низкочастотные сигналы типа меандра. Выходные сигналы формирователей уровня изменяются по ровню по косинусоидальному закону с помощью делителей напряжения, модулируются выходными сигналами формирователя низкочастотных сигналов и суммируются. В результате суммирования формируется ступенчатый синусоидальный сигнал низкой частоты, сдвинутый по фазе на величину, пропорциональную перемещению индуктосина в пределах полюсного деления. С помощью фильтра из ступенчатого синусондального сигнала формируется гармонический синусоидальный сигнал той же частоты. 2 з.п.ф., 4 ил.

1?5

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, Цель изобретения-повышение точности преобразователя путем спижения инструментальной погрешности фильтра.

На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя, на фиг.2 схема одного варианта выполнения модулятора, на фиг,3 — схема другого варианта выполнения модулятора; на фиг.4 — временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь перемещения в фаsy переменного сигнала (фиг. 1) содержит индуктосин 1, высокочастотг ный генератор 2, блок 3 усилителейограничителей, первый 4 и второй 5 формирователи уровня, формирователь

6 низкочастотных сигналов, первый 7 и второй 8 модуляторы, аналоговый сумматор 9 и фильтр 10. Модулятор (фиг.2) содержит первый 11 и второй

12 операционные усилители, функциональный делитель 13 напряжений, блок

14 ключей, суммирующий усилитель 15, Модулятор (фиг.3) содержит первый

16 и второй 17 операционные усилители, блок 18 ключей, функциональный делитель 19 напряжений, суммирующий усилитель 20.

Функциональный делитель 13 напряжений содержит резисторы 2 1 и 22, Каждая пара резисторов 21 и 22 образует один элементарный делитель. Выходы каждой пары ключей блока 14 объединены и через резисторы 23 подключены к источнику 24 напряжения питания. Суммирующий усилитель 15 содержит входные резисторы 25, резистор

26 обратной связи, резистор 27 смещения и операционный усилитель

28. Функциональный делитель 19 напряжений содержит резисторы 29 и 30, каждая пара которых образует один элементарный делитель. Суммирующий усилитель 20 выполнен аналогично сУммирующему усилителю 15 и содержит входные резисторы 25, резистор 26 обратной связи, резистор 27 смещения и операционный усилитель 28.

Преобразователь работает следующим образом.

На обмотку индуктосина 1 от генератора 2 подается напряжение высокой частоты (1,5-2 МГц). На выводах вы2942 Э

5 l0

Напряжение с выхода генератора 2 подается также на вход блока 3 усилителей-ограничителей, на прямом и инверсном выходах которого образуются прямоугольные сигналы типа меандра с частотой генератора 2 (фиг. 4в, г соответственно).

Выходные сигналы индуктосина 1 попарно подаются на информационные входы формирователей 4 уровня, число которых равно числу фаз индуктосина

На управляющие входы формирователей 4 поступают выходные сигналы блока 3. Формирователи 4 работают в режиме управляемых ключей.

На одном выходе формирователя 4 формируется сигнал (фиг. 4д), соответствующий положительным полуволнам сигналов выходной обмотки индуктосина на фоне постоянного смещения Е,„, источник которого включен между выводами этой обмотки.

На другом выходе фомрирователя 4 на фоне постоянного напряжения Е,„ образуется сигнал, соответствующий отрицательным полуволнам сигналов с рассматриваемой обмотки (фиг. 4е) °

Таким образом, на выходах формирователя 4 вырабатываются уровни напряжения, изменения которых пропорциональны изменению амплитуд сигналов на выводах одной из выходных обмоток индуктосина.

Формирователь 5 работает аналогично, формируя уровни напряжения, изменяющиеся пропорционально изменению амплитуд сигналов с выводов другой выходной обмотки индуктосина.

Напряжения с выходов формирователя 4 подаются соответственно на входы операционных усилителей 11 и 12 модулятора 7. Операционные усилители 11 и 12 (фиг. 2) работают как повторители напряжения и усилители тока и на выходах образуются напря30

55 ходных обмоток индуктосина 1 возникают сигналы той же частоты, причем сигналы на выводах одной и той же обмотки являются противофазными по отношению .один к другому. При перемещении подвижной части индуктосина 1 относительно его неподвижной части амплитуды сигналов на выводах выходных обмоток изменяются по синусоидальному закону в пределах шага индуктосина. Сигналы на выводах одной из обмоток показаны на фиг. 4а,б.

3 1 252 жения, которые приложены к функциональному делителю 13 напряжения.

Сопротивления резисторов в звеньях делителя t3 подобраны таким образом, что его выход .ле напряжения имеют величину U cos — где К вЂ” чисП ° у ло выводов формирователя 6, i=0 !, 2, ...,К вЂ” текущий номер выходного напряжения. Напряжения с отводов функционального делителя 13 поступают на информационные входы соответствующих управляемых ключей блока

14, на управляющие входы которых подаются сигналы с выходов формирователя 6. При этом на управляющие входы каждой пары управляемых ключей блока l4, имеющих общий выход, подаются противофазные сигналы, сдвинутые относительно сигналов, поступающих на управляющие входы ключей бло)ка 14 предшествующей и последующей

"пар на 1/K периода следования выходных сигналов формирователя 6 (фиг.4ж, . з,и), На информационные входы каждой пары ключей блока 14 подаются напря- жения, равные по величине и противоположные по знаку, т.е. U cos — i u

К

U cos П(— „+1) . Поскольку ключи блока

14 работают как коллекторно-эмиттерные повторители входного аналогового сигнала, то в одном полупериоде управляющих сигналов на выходе каждой пары ключей появляется сигнал с амплитудой, равной напряжению на информационном входе первого ключа, а во втором полупериоде управляющих сигналов — сигнал с амплитудой, равной напряжению на информационном входе второго ключа. Таким образом, на выходе каждой пары ключей блока 14 40 возникает сигнал в форме меандра,амплитуда которого равна разности напряжений на информационных входах этих ключей, Выходные сигналы ключей блока 14 сдвинуты на 1/К периода от предыду- !5 .щей пары ключей к последующей, а амплитуда выходных сигналов изменяется по косинусоидальному закону (фиг. 4 к-х). При этом максимальную амплитуду, равную напряжению

«а выходах операционных усилителей

11 и 12, имеют сигналы на выходе управляемых ключей 14, и 14, Выходные сигналы блока 14 суммируются усилителем 15, на выходе которого образуется симметричный многоступенчатый сигнал (фиг. 4ц), аппроксимирующий синусоиду.

942 . 4

На выходе модулятора 8 аналогичным образом формируется многоступенчатый сигнал (не показан), отличающийся в общем случае от сигнала модулятора 7 по амплитуде и сдвинутый относительно этого сигнала по фазе на к/2.

Работа модулятора (фиг.3) отличается тем, что на информационные входы первых управляемых ключей всех пар блока 18 подается одинаковое напряжение, равное выходному напряжению операционного усилителя 16, а на информационные входы вторых управляемых ключей всех пар блока 18 подается также одинаковое напряжение, равное выходному напряжению операционного усилителя 17. Таким образом, напряжения на выходах ключей блока

18 будут представлять собой меандры одинаковой амплитуды, а изменение амплитуд этих напряжений по косинусо идальному закону обеспечивается функциональным делителем 19.

Сигналы с выходов модуляторов 7 и 8 подаются на аналоговый сумматор

9, на выходе которого возникает также многоступенчатое напряжение (не показано), практически неизменное по амплитуде и сдвигающееся по фазе по мере перемещения подвижной части индуктосина 1. Первая гармоническая составляющая этого суммарного сигнала с достаточной точностью выделяется простым RC-фильтром 10, который не имеет резко выраженной частотной зависимости ввиду отсутствия резо- . нансных свойств и мало подвержен влиянию изменений климатических условий. Благодаря этим свойствам исключается дрейф начальной фазы выходного сигнала преобразователя и обеспечивается высокая точность преобразования.

Формула изобретения

1. Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала, содержащий высокочастотный генератор, выход которого подключен K входу индуктосина и к входам блока усилителей-ограничителей, выходы блока усилителей-ограничителей подключены к управляющим входам первого и второго формирователей уровня, информационные входы которых соединены с первой и второй группами выходов индуктосина соот

5 12529 ветственно, выходы первого и второго формирователей уровня подключены к информационным входам первого и второго модуляторов соответственно, одни управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вто- рым выходами формирователя низкочастотных сигналов, выходы первого и второго модуляторов подключены к входам аналогового сумматора, выход 1g которого подключен к входу фильтра, а выход фильтра является выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьпдения точности преобразователя, формирователь низкочастотных сигналов и модуляторы выполнены многофазными, второй выход и группа дополнительных выходов формирователя низкочастотных сигналов подключены к другим управляющим входам первого модулятора, а первый выход и группа дополнительных выходов формирователя низкочастотных сигналов подключены к другим управляющим входам второго 2 модулятора.

2 ° Преобразователь по п ° 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что модулятор содержит первый и второй операционные усилители, функциональный делитель напряжений, блок ключей и суммирующий усилитель, входы первоГо и второго операционных усилителей являются информационными входами модулятора, выходы первого и второго

42 б операционных усилителей подключены к первому и второму входам функционального делителя напряжений, выходы которого подключены к информационным входам блока ключей, управляющие входы которых являются управляющими входами модулятора, а выходы ключей попарно объединены и подключены к входам суммирующего усилителя, выход которого является выходом модулятора.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что модулятор содержит первый и второй операционные усилители, функциональный делитель напряжений, блок ключей и суммирующий усилитель, входы первого и второго операционных усилителей являются информационными входами модулятора, управляющие входы ключей являются управляющими входами модулятора, выходы ключей попарно объединены и подключены к соответствующим входам функционального делителя напряжений, информационные входы бдних ключей каждой пары объединены и соединены с выходом первого операционного усилителя, информационные входы других ключей каждой пары объединены и соединены с выходом второго. операционного усилителя, выходы функционального делителя напряжений подключены к соответствующим входам суммирующего усилителя, выход которого является выходом модулятора.

12529ц2

1252942

1252942

Составитель А.Смирнов

Редактор А.Козориз Техред Л.Сердюкова Корректор А.Зьмокосов

Заказ 4631/57 Тираж 816 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4