Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к электромеханике и автоматике и может быть использовано для преобразования перемещения вала вращающихся и линейных трансформаторов, индуктосинов в числовой код. Целью изобретения является повышение точности преобразователя . Для этого в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий .вращающийся трансформатор с двумя статорными и одной роторной обмотками, фазочувствительный выпрямитель, управляемый генератор, первый реверсивньш счетчик, первый и второй клкJЧи, усилитель, введены четыре постоянных запоминающих устройства, четыре блока сравнения кодов, счетчик, генератор , второй реверсивный счетчтдк, десять двухвходовых элементов И, элемент НЕ, третий-десятый клюЧ-И, восемь источников тока, RS-триггер, Т-триггер, элемент ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ. Во вращающийся трансформатор введены две статорные компенсационные обмотки. Поставленная цель достигается за счет управления током статорных и компенсационных обмоток вращающегося трайсформатора. 2 ил. с (Л со. 4 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 111) р 4 Н 03 М 1/64

KP(AY)=;V1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4012202/24-24 (22) 12.12,85 (46) 30,09.87. Бюл. М 36 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) А. Е. Малиновский (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1185610, кл. Н 03 М 1/64, 1984.

Зверев А. Е, и др. Преобразовате- . ли угловых перемещений в цифровой код. Л.; Энергия, 1974, с, 138, рис. 64. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к электромеханике и автоматике и может быть использовано для преобразования перемещения вала вращающихся и линейных трансформаторов, индуктосинов в числовой код, Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Для этого в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий вращающийся трансформатор с двумя статорными и одной роторной обмотками, фазочувствительный выпрямитель, управляемый генератор, первый реверсивный счетчик, первый и второй ключи, усилитель, введены четыре постоянных запоминающих устройства, четыре блока сравнения кодов, счетчик, генератор, второй реверсивный счетчик, десять двухвходовых элементов И, элемент НЕ, третий-десятый ключи, восемь источников тока, RS-триггер, Т-триггер, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, Во вращающийся трансформатор введены две статорные компенсационные обмотки, Поставленная цель достигается за счет управления током статорных и компенсационных обмоток вращающегося трансформатора. 2 ил.

1341721

Изобретение относится к электромеханике и автоматике и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения вала вращающихся и линейных трансформаторов, индуктосинов в числовой код.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

На фиг, I представлена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; иа фиг. 2 — диаграммы токов в обмотках вращающегося трансформатора, Преобразователь содержит роторную обмотку 1 вращающегося трансформатора, статорные обмотки 2 и 3 вращающегося трансформатора, компенсационные статорные обмотки 4 и 5 вращающегося трансформатора, избирательный усилитель 6, фазочувствительный выпрямитель 7, управляемый генератор 8, генератор 9, реверсивные счетчики 10 и 11, ключи 12-21, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 22-25, бпоки сравнения кодов (БСК) 26-29, счетчик

30, элементы И 31 — 40, BS-триггер 41, Т-триггер 42, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 43, элемент НЕ 44, источники 4552 постоянного тока.

Преобразователь работает следующим образом.

В преобразователе используется компепсационный принцип измерения уг— ла. С этой целью во вращающемся трансформаторе формируется вращающееся электромагнитное поле с возможностью изменения его пространственного положения, Это достигается за счет питания статорных обмоток 2 и 4 током

I sin (+ ), а обмоток 3 и 5 — током I сов (vt +Ы) . Изменяя значение угла ., добиваются, чтобы фаза выходного напряжения на роторной обмотке 1 совпадала с фазой опорного напряжения ° Для возможности реализации импульсного питания вращающегося трансформатора, работающего в режиме вращающегося поля, магнитный поток в направлении обмоток 2 и 4 создается статорной обмоткой 2 и компенсационной обмоткой 4. При этом результирующий ток можно представить как сумму токов двух обмоток 2 и 4

sin (t + к ) = I sin at x х соя 1. + I соя t, sink .

Аналогично для тока в направлении обмоток 3 и 5 сов (С +1 ) = I cosset x х cosd — I sin ы t sink

Таким образом, задавая четыре соответствующих тока в обмотках 2 — 5, формируют вращающиеся поля с изменяемой фазой пространственного положения с помощью четырех пульсирующих полей. Синусно-косинусные распределения токов в статорных 2 и 3 и компенсационных 4 и 5 обмотках формируются с помощью широтно-импульсной модуляции (фиг. 2), Модуляция импульсов двойная. Для формирования временной модуляции последующий импульс модулируется по ширине по сипусному или косинусному закону с учетом интервала дискретизации формы питающего тока ° Для осуществления пространственной модуляции вектора потока все импульсы модулируются пропорционально синусно-косинусной функциональной зависимости от угла поворота вала (на фиг. 2 указано стрелкой).

На фиг, 2 показаны 1/4 периодов формирования синусных и косинусных зависимостей, в которых временные составляющие токов формируются 16-тью элементами дискретизации. Время каждой дискретизации разбито на два равных интервала, В первом интервале формируются, например, токи обмоток

2 и 4

ЗБ Х sin < t, cos g, I cos ьз t sing, а во втором — обмоток 3 и 5

I cos м t . cos, I; sin t sina, Это применено с той целью, чтобы осу40 ществлять первичную компенсацию магнитного потока, Для этого при подаче тока на обмотки 2 и 4 обмотки 3 и 5 замыкаются накоротко и наоборот, что позволяет улучшить .форму поля и ис4б ключыть его элиптичность.

Реализация данного алгоритма работы осуществляется следующим образом.

Функциональные зависимости sin uter

x cos aL . Б1п и т sin ö ños Û t x

Вр x sin <, cos u t, соя < реализованы в виде числовых кодов на ПЗУ 22 — 25 соответственно, Емкость ПЗУ 22-25 определяется необходимой точностью преобразования и количеством элементов дискретизации тока, В каждом из ПЗУ

22-25 записана информация о модуляции на 1/4 периода (фиг, 2). На младшие разряды ПЗУ 22-25 поступает код угла с1., а на старшие — код интервала дисi 341721

40 формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий вращающийся трансформатор с двумя статорными и роторной обмотками, выход последней соединен через усилитель с аналоговым входом фаэочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входами управления первого и второго ключей и упр авля емо го г ен ер ато ра, информационные входы ключей соединены с выходом упр авля емо го ген ер а тора, а выходы — со счетными входами счета Вперед" и Назад" первого реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены четыре постоянных запоминающих устройства, четыре блока. сравнения кретизации. Так при дискретизации питающего тока 16-тью элементами и преобразовании угла в двоичный 10ти разрядный код емкость ПЗУ 22-25

1Ь

5 определяется 2 десятиразрядными слоями, каждое из которых соответствует одной из указанных функциональных зависимостей при текущих значениях, t. Выходной код с ПЗУ 22-25 10 поступает на блоки 26-29 сравнения кодов соответственно, Процесс формирования тока в обмотке 2 протекает следующим образом.

Тактовые импульсы генератора 9 переключают счетчик 30, разрядность которого равна количеству информационных разрядов ПЗУ 22-25. Блок 26 сравнения кодов реализует функцию Меньше" и 1Равно". До тех пор, пока код счетчика меньше кода ПЗУ 22 на выходе блока 26 присутствует сигнал логической единицы, а в противном случае — логического нуля.

Время заполнения счетчика опре- 25 деляет интервал временной дискретизации. Затем импульс старшего разряда заполняет реверсивный счетчик

11 и на выходе ПЗУ 22 появляется код, соответствующий следующему ин- 30 тервалу дискретизации. Количество интервалов дискретизации на 1/4 пе— риода определяется емкостью ревер— сивного счетчика 11.

После заполнения счетчика.11 сигнал, появляющийся на счетном выходе счета "Вперед" или Назад", в зависимости от того, в каком направлении осуществляется счет, меняет состояние RS-триггера 41, что приводит к изменению направления счета за счет переключения элементов И 31 и 32.

При этом формируются интервалы дискретизации, соответствующие части

О периода от .50 до 180 . Затем анало- 45 гично от 180 до 270 и т.д.

Импульсы с длительностью, соответствующей половинам периодов питающих напряжений, формируются Т-триггером

42 и используются в качестве опорно- 5р го напряжения с фиксированной фазой.

Обмотка 2 питается от двух источников

45 и 46 постоянного. тока, В зависимости от состояния ключей 14 и 15 (ключ 14 — открыт, а ключ 15 — закрыт,55 ключ 14 — закрыт, а ключ 15 — открыт, ключи 14 и 15 открыты) возможен реверс тока в обмотке 2 и ее закороченное состояние.

Управление реверсом тока синусных обмоток 2 и 4 осуществляется в первую и вторую четверти периода питающего напряжения, которые дешифрируются элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 43. Управление реверсом осуществляют элементы

44, 33, 34, разрешая включаться ключу 14 или 15. При поступлении сигнала логического нуля с блока 26 на выходах элементов И 33 и 34 присутствуют сигналы логической единицы, ключи 14 и 15 открываются. Обмотка 2 при при этом закорачивается. Аналогично происходит управление обмотками 3-5.

Управление реверсом обмоток 3 и 5 осуществляется в 2/4 и 3/4 периода выходным напряжением с триггера 42. Для получения суммы и разности магнитных потоков обмотки 2 и 4 соединены согласно, а 3 и 5 — встречно.

Таким образом, обмотки 2-5 формируют вращающееся поле, которое наводит ЭДС в обмотке 1, Высшие гармонические составляющие, вызванные дискретизацией питающего напряжения, фильтруются избирательным усилителем

6, Если фаза выходного напряжения усилителя 6 не совпадает с фазой опорного, то в зависимости от знака рассогласования открывается ключ 12 или

13 ° При этом происходит уменьшение или увеличение кода в реверсивном счетчике 10, что, в свою очередь, влияет на величины питающих токов и приводит к пространственному повороту магнитного поля до тех пор, пока фазы указанных напряжений не совпадают.

134! 721 кодов, счетчик, генератор, второй реверсивный счетчик, десять элемен:тов

И, элемент НЕ, восемь ключей, восемь источников тока, RS-триггер, Т-триггер, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, во вращающийся трансформатор введены две статорные компенсационные обмотки, а усилитель выполнен в виде избирательного усилителя, выходы первого ре- 1О версивного счетчика соединены с входами младших адресных разрядов постоянных запоминающих устройств и являются выходом преобразователя, входы старших адресных разрядов постоянных 15 запоминающих устройств подключены к

Выходам второго рсверсивного счетчика, выходы каждого из постоянных запоминающих устройств соединены с пер-, вой группой входов соответствующего 20 блока сравнения кодов, вторые информационные входы блоков сравнения ко— дов поразрядно объединены и подключе- ны к информационным выходам счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора, выход старшего разряда счетчика соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены со счетными входами счета "Вперед" и "Назад" 30 второго реверсивного счетчика соответственно, счетные выходы счета "Вперед" и "Назад" второго реверсивного счетчика соединены с входами RS-триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом перного элемента И, счетным входом Т-триггера,и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а инверсный — с вторым входом второго элемента И, прямой выход Т-триггера соединен с входом опорного напряжения фазочувствительного выпрямителя, первыми входами третьего, четвертого элементов Ии вторым входом элемента

ИСКЛЮЧАК1!1ЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента НЕ и с первыми входами пятого и шестого элемен-.тов И, инверсный выход Т-триггера соединен с первыми нходами седьмого и восьмого элементов И, выход элемен.та НЕ соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, выход первого блока сравнения кодов соединен с вторыми входами пятого и девятого .элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами одно". именных ключей, выход второго блока сравнения кодов соединен с вторыми входами третьего и седьмого элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами одноименных ключей, выход третьего блока сравнения кодов соединен с вторыми входами шестого и десятого элементов И, выходы которых соединены с .управляющими входами одноименных ключей, выход четвертого блока сравнения кодов соединен с вторыми входами четвертого и восьмого элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами одноименных ключей, аналоговые входы ключей соединены с выходами соответствующих источников постоянного тока, а выходы ключей соединены с общей шиной, первая и вторая статорные обмотки вращающегося трансформатора включены соответственно между аналоговыми входами. пятого и девятого, третьего и седьмого ключей, между аналоговыми входами соответственно шестого и десятого, четвертого и восьмого ключей включены соответственно первая и вторая статорные компенсационные обмотки вращающегося трансформа— тора.

1341721

Составитель Е. Бударина

Редактор И. Касарда Техред И.Попович Корректор И. Муска

Заказ 4445/57

Тираж 901 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаем изобретений и открытий

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

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