Преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования. С целью повышения точности путем уменьшения температурной погрешности в преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов, содержащий вращающийся трансформатор (ВТ)1, токоограничивающие элементы (резисторы) 2 и 3, усилитель 4, суммирующий интегратор 5, регенеративный компаратор 6, введены сумматоры 7, 8, фильтры 9, 10, выпрямитель 11, ключ 12, инвертор 13. При включении преобразователя в первичной обмотке ВТ 1 под воздействием выходного напряжения сумматора 7 протекает ток. На вторичной обмотке ВТ 1 наводится ЭДС, поступающая через усилитель 4 на вход суммирующего интегратора 5, где суммируется с выходным сигналом компаратора 6 и интегрируется до момента достижения его выходным сигналом величины порога срабатывания компаратора 6. После срабатывания компаратора 6 напряжение на первичной обмотке ВТ 1 меняет свой знак на противоположный и процесс работы преобразователя повторяется. При изменении угла поворота изменяется ЭДС во вторичной обмотке ВТ 1 и изменяется выходная частота преобразователя. Увеличение температуры приводит к уменьшению напряжения на первичной обмотке ВТ 1 и снижению частоты автоколебаний компаратора 6, компенсируя увеличение частоты автоколебаний вследствие повышения скорости изменения тока в первичной обмотке ВТ 1, вызванной повышением температуры. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 H 03 M 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4320365/24-24 (22) 21.07.87 (46) 07.04.89. Бюл. ¹ 13 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А,Г.Попов, В.Г.Попов, Н.К.Пылаев, С.С.Загоруйко и Н,В.Поваров (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 970418, кл. Н 03 M 1/50, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 970419, кл. Н 03 M 1/60, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования.

С целью повышения точности путем уменьшения температурной погрешности в преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов, содержащий вращающийся трансформатор (ВТ) 1, токоограничивающие элементы (резисторы) 2 и 3, усилитель 4, суммирующий интегратор 5, регенеративный компаратор 6, введены сумматоры

7, 8, фильтры 9, 10, выпрямитель 11, ÄÄSUÄÄ 1471311 А1 ключ 12, инвертор 13. При включении преобразователя в первичной обмотке

ВТ 1 под воздействием выходного напряжения сумматора 7 протекает ток..

На вторичной обмотке ВТ 1 наводится

ЭДС, поступающая через усилитель 4 на вход суммирующего интегратора 5, где суммируется с выходным сигналом компаратора 6 и интегрируется до мо-мента достижения его выходным сигналом величины порога срабатывания компаратора 6. После срабатывания компа- ратора 6 напряжение на первичной обмотке ВТ 1 .меняет свой знак на противоположный и процесс работы преобразователя повторяется. При изменении угла поворота изменяется ЭДС во вторичной обмотке ВТ 1 и изменяетоя выходная частота преобразователя, Увеличение температуры приводит к уменьшению напряжения на первичной обмотке ВТ 1 и снижению частоты автоколебаний компаратора 6, компенсируя увеличение частоты автоколебаний вследствие повышения скорости изменения тока в первичной обмотке ВТ 1, вызванной повышением температуры. 2 ип.

1471311

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования.

Цель изобретения †.повышение точ5 ности преобразователя путем уменьшения температурной погрешности.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 временная диаграмма его работы. 10

Преобразователь содержит вращаю щийся трансформатор (ВТ) 1, токоограничивающие элементы (резисуоры) 2 и 3, усилитель 4, суммирующий интегратор 5, регенеративный компаратор 6, 15 первый 7 и второй 8 сумматоры, первый

9 и второй 10 фильтры, выпрямитель

ll, ключ 12 и инвертор )3.

Преобразователь работает следующим образом. 20

При включении преобразователя выходной сигнал регенеративного компаратора 6 (фиг.2а) принимает одно из значений, соответствующих уровню насыщения его статической характеристики. Под воздействием выходного напряжения сумматора 7 по первичной обмотке ВТ 1 начинает протекать ток.

Этот ток приводит при неизменном угле поворота ВТ 1 к изменению магнитного потока, пронизывающего вторич,ную обмотку ВТ 1, в результате чего на последней наводится ЭДС. Эта ЭДС поступает на вход усилителя 4, выходной сигнал которого суммируется с выходным сигналом регенеративного компаратора 6,. а затем .интегрируется в суммирующем интеграторе 5 до момента достижения его выходным сигналом величины порога срабатывания 40 регенеративного компаратора 6.

После срабатывания регенеративного компаратора 6 напряжение на первичной обмотке ВТ 1 меняет свой знак на противоположный, .и вновь процесс 45 в указанных элементах преобразователя с точностью до знака повторяется.

Изменение угла(, поворота вала

ВТ 1 приводит к изменению величины наводимой ЭДС во вторичной обмотке

ВТ 1 и к изменению времени достижения выходным сигналом суммирующего интегратора 5 уровня срабатывания регенеративного компаратора 6, а значит к изменению частоты f автоколебаний регенеративного компаратора 6.

В установившемся режиме, когда среднее значение напряжения на выходе регенеративного компаратора 6 равно нулю, на выходе фильтра 9 появляется сигнал U (фиг.2б) с нулевым средним, который равен падению напряжения U на элементе 2 (фиг.2в).

В связи с тем, что выходной сигнал U фильтра 9 меняет свою амплитуду при изменении частоты автоколебаний преобразователя аналогично изменению амплитуды падения напряжения U на элементе 2, то при постоянной температуре материала магнитопровода

ВТ 1 среднее значение выпрямленного сигнала U, полученного с выхода выпрямителя 11 (фиг ° 2г) равно разности: и, - — J (v,(t) -v,(t)) ас, о где t — длительность периода, При этом величина У зависит от характера частных циклов перемагничивания магнитопровода ВТ 1. 11ри увеличении температуры частный цикл деформируется. Это приводит к уменьшению коэффициента самоиндукции, которая практически не влияет на коэффициент взаимной индукции между первичной и вторичной обмотками ВТ 1.

Таким образом, увеличение температуры приводит, с одной стороны, к росту частоты автоколебаний преобразователя в силу увеличения скорости изменения тока в первичной обмотке

ВТ 1 и, как следствие, к увеличению

ЭДС во вторичной обмотке ВТ 1, а с другой стороны — к изменению формы и амплитуды выходного сигнала на элементе 2.

Рост амплитуды напряжения на элементе 2 приводит к росту разности напряжений (U -U ) на выходе сумматора

8, которая затем выпрямляется в выпрямителе 11 и фильтруется в фильтре 10. При этом напряжение на выходе фильтра 10 возрастает, В положительный полупериод автоколебаний выходного сигнала регенеративного компаратора 6 сигнал с выхода фильтра 10 через вход ключа 12 и инвертор 13 подается на второй вход сумматора 7. В отрицательный полупериод выходной сигнал фильтра 10 подается непосредственно на первый вход сумматора 7. В результате этого выходной сигнал сумматора 7 соответствует сигналу компаратора 6 и представляет собой колеблющееся относительно нуля напряжение с нулевым средним.

Преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов, содержащий вращающийся трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого через первый токоограничивающий элемент соединен с общей шиной, 30

147131

Увеличение температуры приводит к изменению частных циклов перемагничивания магнитопровода ВТ 1, к снижению коэффициента самоиндукции пер5 вичной обмотки ВТ 1 и к уменьшенио напряжения на первичной обмотке ВТ

1. Это уменьшение напряжения влечет за собой снижение частоты автоколебаний преобразователя, компенсируя тем самым рост частоты автоколебаний в силу увеличения скорости изменения тока в первичной обмотке ВТ 1, вызванной повышением температуры (фиг.2д). 15

Экспериментальные исследования преобразователя показывают высокую температурную стабильность статической характеристики при использовании вращающихся трансформаторов типа 20

ВТМ-1М при изменении температуры в пределах 20 — 60 С. При этом отклонение статической характеристики преобразователя не превышает 3%.

Формула изобретения

1 4 один вывод вторичной обмотки вращающегося трансформатора соединен с общей шиной, а другой через усилитель с первым входом суммирующего интегратора, выход которого через второй токоограничиваюший элемент соединен с входом регенеративного компаратора, выход которого является выходом преобразователя и соединен с вторым входом суммирующего интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены первый и второй сумматоры, выпрямитель, первый и второй фильтры, ключ и инвертор, выход регенеративного компаратора соединен с первым входом первого сумматора, с управляющим входом ключа и через первый фильтр — с вычитающим входом второго сумматора, суммирующий вход которого подключен к первому выводу первичной обмотки вращающегося трансформатора, выход второ-, го сумматора через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр соединен с информационным входом ключа, первый выход ключа через инвертор соединен с вторым выходом ключа и с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с вторым выводом первичной обмотки вращающегося трансформатора.

Фиг. 2