Датчик углового положения,скорости и ускорения вала

 

Изобретение м.б. использовано в качестве датчика параметров движения в цифровых системах автоматического управления и регулирования.Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения угловой скорости и углового ускорения. За счет введения накапливающих сумматоров 9 и 10, включенных в кольцо и обеспечивающих сумморазностное преобразование цифрового кода угла поворота ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 4, датчик позволяет .определить угол, скорость и ускорение из фазы выходного сигнала фазовращателя цифровым методом, что повышает точность. Синусно-косинусный вращанщийся трансформатор 4 работает в режиме фазовращателя. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (59 4 G 01 P 3 489

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3993364/24-10 (22) 23.12.85 (46) 23.01.88, Бюл. N- 3 (72) Б.А. Кудряшов и Ю.С. Смирнов (53) 531.767.621.317.39(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ,У 934382, кл. G 01 P 3/489, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1008659, кл. С 01 P 3/489, 1981. (54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛО)ИНИЯ, CKOP0CTH H YCK0PEHAH BAHA (57) Изобретение м.б. использовано в качестве датчика параметров движения в цифровых системах автоматического управления и регулирования. Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения угловой скорости и углового ускорения. За счет введения накапливающих сумматоров 9 и 10, включенных в кольцо и обеспечивающих сумморазностное преобразование цифрового кода угла поворота ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 4, датчик позволяет .определить угол, скорость и ускорение из фазы выходного сигнала фазовращателя цифровым методом, что повышает точность. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор 4 работает в режиме фазовращателя. 2 ил.

8786 2 образует выходное синусоидальное напряжение U СКВТ 4 в прямоугольные импульсы.

Т

Триггер 6, тактируемый фронтом импульса генератора 1, стробирует выходной сигнал нуль-органа 5 с тем, чтобы момент записи кода в регистры

13, 14 и 16 не попал на переходные процессы в счетчике 2 и сумматорах

12 и 15. Формирователь 7 предназначен для получения узких положительных импульсов в момент поступления переднего фронта сигнала U с выхода триг1г гера 6. Длительность импульса должна быть достаточной для установки счетчика 8 и регистра 18 в нулевое состояние. Счетчик 8 — двоичный суммирующий должен иметь вход установки

20 в нулевое состояние.

НС 9 построен на замкнутых в кольцо полном двоичном сумматоре 15 и регистре 16, запись информации в который производится по переднему фронту

25 импульса, поступающего на тактовый вход. Работа НС 9 описывается разностным уравнением

Ngfq+1J= И (п1+ М jn), где N (nJ — выходной код НС 9 перед

ЗО приходом (n+1)-го импульса на тактовый вход регистра 16, N fn + 1) — выходной код НС 9 после прихода (n+1)-го импульса;

N (n) — входной код НС 9 в момент

1 прихода переднего фронта (и+1)-го импульса.

НС 10 аналогично НС 9 построен на сумматоре 17 и регистре 18. Отличие заключается в том, что регистр 18 имеет вход К установки в нулевое состояние.

Блок 11 инверторов и полный двоичный сумматор 12 реализуют операцию

45 вычитания выходных кодов счетчика

8 и НС 10:

1 136

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика параметров движения в цифровых системах автоматического управления и регулирования.

Цель изобретения — уменьшение погрешности, На фиг ° 1 приведена функциональная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Датчик содержит соединенные последовательно генератор 1, первый счетчик 2, формирователь 3 .опорных напряжений, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 4, нульорган 5, триггер 6, формирователь 7, второй счетчик 8, а также замкнутые в кольцо накапливающие сумматоры (НС)

9 и 10, блок 11 инверторов, сумматор

12, регистры 13 и 14. НС 9 содержит замкнутые в кольцо сумматор 15 и регистр 16, а НС 10 — сумматор 17 и регистр 18.

При этом выход генератора 1 подключен к тактовым входам триггера 6, счетчика 8 и регистра 18, выход триггера 6 — к тактовым входам регистров

13, 14 и 16, Информационный вход регистра 13 подключен к выходу четчика 2, регистра 14 — в. выходу сумматора 12, а вход формирователя 7 подключен к входу установки нуля регистра 18. Выход регистра 13 является выходом датчика по углу, регистра 16— по скорости, а регистра 14 — по ускорению.

Генератор 1 формирует последовательность импульсов U частоты f

Двоичный суммирующий счетчик 2, работая в режиме непрерывного счета импульсов U вырабатывает линейно нарастающий код Х.

Формирователь 3 опорных напряжений преобразует выходной код Х счетчика

2 в двухфазную систему напряжений

U u U . Формирователь 3 может быть реализован, например, с помощью постоянных запоминающих устройств, преобразующих линейный код Х в коды cos Х и sin Х, и цифроаналоговых преобра зователей этих кодов в напряжения.

СКВТ 4 работает в режиме фазовращателя, вращающееся магнитное поле создается двухфазной системой напряжений Us u U подключенных к обмотке возбуждения и квадратурной обмотке соответственно. Нуль-орган 5 пре з 1 NzРегистры 13 и 14 обеспечивают запись параллельно-двоичного кода по

50 переднему фронту импульса, поступающего на тактовый вход, и его хранение.

Датчик работает следующим образом.

На выходе СКВТ 4 выходной сигнал

U = U„sin(u,t -В), где 9 — угол поворота СКВТ 4.

Сигнал U„ на выходе триггера 6 описывается выражением

13687

U„= signsin (и,t-9)

В счетчике 2 записывается значение линейно нарастающего кода

X = fr t.

За счет введения накапливающих сумматоров, включенных в кольцо и обеспечивающих сумморазностное преобразование цифрового кода угла поворота ротора СКИТ, датчик позволяет 10 определить угол, скорость и ускорение из фазы выходного сигнала фазовращателя чисто цифровым методом, что позволяет повысить точность. Причем датчик не имеет методической ошибки 15 измерения скорости.

Формула изобретения

Датчик углового положения, скоро- 20 сти и ускорения вала, содержащий последовательно соединенные генератор, первый счетчик, формирователь опорных напряжений, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, нуль-орган 25 и триггер, а также второй счетчик, 86 4 йервый и второй регистры, причем Свход второго счетчика подключен к выходу генератора, а D-вход первого регистра — к выходу первого счетчика, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, в него дополнительно введены замкнутые в кольцо первый и второй накапливающие сумматоры, блок инверторов и сумматор, выход которого подключен к

D-входу второго регистра, а также формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу триггера, к

С-входам первого и второго регистров и первого накапливающего сумматора, а выход — к К-входам второго счетчика и второго накапливающего сумматора, С-вход которого в свою очередь подключен к С-входу триггера и выходу генератора, а выход второго счетчикак входу сумматора, причем выход первого регистра является выходом датчика по углу, первого накапливающего сумматора — по скорости, а второго регистра — по ускорению.

1368786

Составитель Ю. Мручко

Техред М.Дидык

Редактор В. Петраш

Корректор С. Шекмар

Заказ 285/46 Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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