Способ преобразования выходного сигнала дифференциального трансформатора в широтно-импульсный сигнал

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях неэлектрических величин в широтно-импульсный сигнал. Цель изобретения - повышение точности преобразования путем исключения из спектра выходного сигнала низкочастотных гармоник и постоянной составляющей - достигается тем, что величину сдвига исходного сигнала выбирают соответствующей положению выходного сигнала дифференциального трансформатора при среднем положении сердечника , формируют сигналы треугольной формы, суммируют его с текущим значением выходного сигнала дифференциального трансформатора, определяют полярность суммарного сигнала и формируют при положительной полярности передний фронт широтно-импульсного сигнала, а при отрицательной - задний в моменты изменения отрицательной на положительную полярность вспомогательного сигнала. Устройство, реализующее способ, содержит источник 1 переменного напряжения, трансформатор 2, фазосдвигающую цепь 3, формирователь А импульса записи, генератор 5 треугольного напряжения, сумматор 6, компаратор 7, триггер 8. 2 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1637016 (gl)g H 03 K 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BT0PCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4470101/21 ! (22) 08.08.88 (46) 23.03.91. Бюл. У ll (71) Тульский политехнический институт (72) А.Н.Кутуров и А.Э.Кирмель (53) 621.373.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 320038, кл. H 03 К 7/08, 1970.

Авторское свидетельство СССР и 738141, кл. Н 03 К 7/08, 1978, (54) СПОСОБ ПРЕОЬРАЗОВАНИЯ ВЫХОДНОГО

СИГНАЛА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях неэлектрических величин в широтно-импульсный сигнал.

Цель изобретения - повышение точности преобразования путем исключения из спектра выходного сигнала низкочастотных гармоник и постоянной состав2 ляющей — достигается тем, что величину сдвига исходного сигнала выбирают соответствующей положению выходного сигнала дифференциального трансформатора при среднем положении сердечника, формируют сигналы треугольной формы, суммируют его с текущим значением выходного сигнала дифференциального трансформатора, определяют полярность суммарного сигнала и формируют при положительной полярности передний фронт широтно-импульсного сигнала, а при отрицательной — зад- ний B MoMBHTbl изменения отрицательной на положительную полярность вспомогательного сигнала. Устройство, реализующее способ, содержит источник 1 переменного напряжения, трансформатор 2, фазосдвигающую цепь 3, формирователь 4 импульса записи, генератор

5 треугольного напряжения, сумматор

6, компаратор 7, триггер 8. 2 ил.

1637016

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях неэлектрических величин в широтно-импульсный сигнал.

Цель изобретения - повышение точности преобразования путем исключения из спектра выходного сигнала низкочастотных гармоник и постоянной составляющей. 10

» Способ преобразования выходного сигнала дифференциального трансформа" тора в широтно-импульсной сигнал включает формирование сигнала треугольной формы, суммирование этого сигнала с текущим значением выходного сигнала дифференциального трансформатора, определение полярности суммарного сигнала и формирование при его положительной полярности перед- 20 него Фронта широтно-импульсного сигнала, а при отрицательной — заднего, фронта в моменты изменения с отрицательной на положительную полярности вспомогательного сигнала, который 25 формируют путем сдвига исходного сигнала, причем величину сдвига устанавливают соответствующей положению выходного сигнала дифференциального трансформатора при среднем положении сердечника.

На фиг. 1 приведен пример функциональной схемы устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство для реализации способа содержит источник 1 переменного напряжения, дифференциальный трансформатор 2, Фазосдвигающую цепь 3, Формирователь 4 импульса записи, генера- 40 тор 5 треугольного напряжения, сумматор б, компаратор 7, триггер 8, при этом выход источника 1 переменного напряжения соединен с входами

Фазосдвигающей цепи 3 и дифференци- 45 ального трансформатора 2, выход которого соединен с первым входом сумматора б, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 треугольного напряжения, а выход - с входом компаратора 7,выход которого соединен с информационным входом триггера 8, выход которого соединен с выходной шиной, а вход синхронизации - с выходом формирователя 4 импульса записи, вход которого соединен с выходом фа55 зосдвигающей цепи 3.

Фазосдвигающая цепь 3 формирует выходной сигнал, соответствующий выходному сигналу дифференциального трансформатора при среднем положении сердечника. Ф9рмирователь 4 импульса записи. формирует импульсы, передний фронт которых совпадает с моментом изменения полярности выходного напряжения фазосдвигающей цепи с отрицательной на положительную. Компаратор 7 производит сравнение выходного напряжения сумматора б с нулевым уровнем.:Триггер 8 может быть выполнен на D-триггере.

На фиг. 2а приведен выходной сигнал генератора 5 треугольного напряжения, на фиг. 2б — выходной сигнал источника 1 переменного напряжения, на фиг. 2в и 2г - выходной сигнал сумматора б и триггера 8 при одном крайнем положении сердечника дифференциального трансформатора, на фиг, 2д и 2е - выходные сигналы сумматора 6 и триггера 8 при среднем положении сердечника, а на фиг.2ж, 2з - выходные сигналы сумматора 6 и триггера 8 при другом крайнем положении сердечника.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

Переменное напряжение треугольной формы (фиг. 2а) с выхода генератора

5 с частотой, кратной частоте исходного сигнала источника 1 (фиг. 2б) (например, 100 Гц при 10 кГц исходного сигнала), поступает- на первый вход сумматора б, Второй вход сумматора соединен с вторичной обмоткой трансформатора 2. Фазовый сдвиг вносимый о блоком 3, выбирается равным 90, т.е. фазовая цепь настраивается на квадратурную составляющую выходного сигнала дифференциального трансформато.ра или, иначе, на выходное напряжение при среднем положении сердечника.

В моменты максимума исходного напряжения, т.е, когда сигнал на выходе блока 3 меняет знак с минуса на плюс, формирователь 4 импульса записи производит запись в триггер Р знака Bbl» ходного напряжения блока 6, выделенного компаратором 7.

Если сердечник находится в одном крайнем положении, сигнал на выходе вторичной обмотки синфазен с исходным напряжением, а сигнал на выходе блока 6 имеет форму, изображенную на фиг. 2в. В моменты формирования импульса записи формирователем 4 напряжение с сумматора б положительно

1637016

U=kx, o O u) °

U6„з1 п Я) арык

45 где U

Ч Ч 50

Я

"Макс

5 и на выходе устройства формируется постоянный сигнал положительног9„уровня. При среднем положении сердечника выходное напряжение трансформатора

2 имеет, вследствие деиствия квадрат

5 турной составляюшей, фазовый сдвиг относительно исходного сигнала, равный 90О . Сигнал на выходе сумматора

6 в этом случае показан на фиг. 2д.

Легко заметить, что в моменты записи в триггер 8 знак напряжения на фиг. 2д за счет суммирования с выходным сигналом генератора 5 изменяется таким образом, что на выходе устройства формируется широтно-импульсный сигнал, эквивалентный постоянному напряжению нулевого уровня - скважность равна 0,5. Перевод сердечника в другое положение приводит к тому, 20 что сигнал на выходе дифференциального трайсформатора 2 становится противофазным относительно исходного, выходное напряжение сумматора 6 при этом имеет форму, изображенную на 25 фиг. 2з. В моменты записи в триггер

8 выходного сигнала компаратора 7 напряжение на выходе. сумматора 6 отрицательно, и, следовательно, на выходе устроиства формируется уровень 30 отрицательного напряжения.

Нахождение сердечника в промежу,точном относительно описанных случаев положении приводит к тому, что на выходе устройства формируется широтно-импульсный сигнал переменной скважности.

Сигнал на выходе дифференциального трансформатора 2 может быть представлен в виде а.+ее Ц Ч2

U=kx sin(gt+ — — -) cos (— — -)+

2 2

+1 хмакс сов(Яс+ ) в п()

4(+9z ° Ч -%. выходной сигнал трансформатора 2; сдвиги фаз сигналов вторичных обмоток относительно сигнала первичной обмотки; коэффициент пропорциональности; частота сигнала обмоток; врвмя; величина максимального смещения сердечника; величина текущего смещения сердечника.

Из приведенного выражения видно, что сигнал состоит из полезной

kx sin(gt+ Ч1+Ч2) сов(Ч ЧЛ) и квадратурной

kx cos(Qt+

Ж +Ч2 Pi =I

) sin(— — — )

2 составляющих. В моменты изменения вспомогательного сигнала с минуса, Ц, +Ча т.е. когда cos Я t+ - — — =О или И t+ б 2

Ч + Ч «

+ †2 = 2 и (где п=1,2,3...) KBaA ратурная составляющая обращается в ноль, а выходной сигнал равен

Ч -Ча

U--kx cos(— — -).

2 учитывая малость разницы сдвигов фаз

% 2) 0ю

Сигнал на выходе сумматора 6 в эти же моменты времени равен

U =1сх+У где U — сигнал треугольной формы, который, можно представить в виде ряда Фурье

4(. sin Зх . sin 5х т а

san х г

По сигналу U в соответствии с выражением формируется передний, либо задний фронт выходного широтно-импульсного

Ц, (P Ф сигнала U в моменты Юе+ - ---- = - и вых 2 2 (где n=1,2,3...) .

Таким образом, преимуществом предложенного способа является отсутствие в спектре выходного сигнала помехи, что позволяет его использовать в квазинепрерывных системах без дополнительной обработки, например непосредственно подключением выходного сигнала на датчик момента гиротахометра, исполнительный двигатель и т.д. Кроме того, формирование фронтов выходного сигнала производится в синхронные моменты времени, что позволяет произворить дальнейшую об7 163 работку выходного сигнала на ЭВИ без дополнительных погрешностей.

7016 ц

J й22.6

<в

Составитель Е.Борзов

;Техред Л.Олийнык

Редактор В.Данко

Корректор С.йекмар

Заказ 825 Тираж 461

Подписное

F(ÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 (1роиэводственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðîä, ул, Гагарина,101 формула изобретения

Способ преобразования выходного сигнала дифференциального трансформатора в широтно-импульсный сигнал, включающий Формирование вспомогательного сигнала путем сдвига исходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, величину сдвига исходного сигнала выбирают соответствующей положению выходного сигнала дифференциальног о трансформатора при среднем положении сердечника, формируют сигнал треуголь5 ной Формы. Суммируют его с текущим значением выходного сигнала дифференциального трансформатора, определяют полярность суммарного сигнала и формируют при положительной полярности

1ð передний фронт широтно-импульсного сигнала, а при отрицательной - задний в моменты изменения с отрицательной на положительную полярности вспомогательного сигнала.