Способ преобразования угловых перемещений многополюсного датчика

 

Изобретение относится к измерительной технике и повышает точность и быстродействие способа преобразования угловых перемещений, осуществляемого с помощью многополюсного датчика, например синус-косинусного вращающегося трансформатора, за счет уменьшения влияния эксцентриситета и биения его подвижной части. Способ заключается в том, что формируют первое и второе напряжения возбуждения и используют оба напряжения для противофазного возбуждения противолежащих пар секций Зи5,4и6,7и9.8и10 каждой из обмоток 1 и 2 возбуждения, которые должны быть предварительно разделены на четное, кратное четырем, количество секций. Далее поочередно изменяют ток возбуждения в каждой паре противолежащих секций, добиваясь нулевого значения ЭДС на вторичной обмотке 11, запоминают полученные соотношения протекающих в них токов, после чего обеспечивают синфазное возбуждение пар секций с учетом заЁ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807463/28 (22) 29.03.90 (46) 29.02.92, Бюл. М 8 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики и Научно-производственное объединение "Ротор" (72) В.Т.Лузинский, Т.Д.Королева, B.Í,Áóхавцев и А.В.Лузинский (53) 621,317.39:531,71(088.8) (56) Гаврилова А.А„Шумская Н.К. Компенсация фазовой погрешности фазовращателя методом измерения и преобразования амплитудной составляющей погрешности. — В кн„Автоматизированные системы управления и обработки информации.

Л.; ВНИИЭлектромаш, 1981, с. 20.

Высокоточные преобразователи угловых перемещений./ Под ред. А.А.Ахметжанова, M.: Энергоатомиздат, 1986, с, 44 - 49. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ МНОГОПОЛЮСНОГО ДАТЧИКА

„„ Ж „„1716313 А 1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и повышает точность и быстродействие способа преобразования угловых перемещений, осуществляемого с помощью многополюсного датчика, например синус-косинусного вращающегося трансформатора, за счет уменьшения влияния эксцентриситета и биения его подвижной части. Способ заключается в том, что формируют первое и второе напряжения возбуждения и используют оба напряжения для противофазного возбуждения противолежащихпарсекций3и5,4и6,7и9,8и10 каждой из обмоток 1 и 2 возбуждения, которые должны быть предварительно разделены на четное, кратное четырем, количество секций. Далее поочередно изменяют ток возбуждения в каждой паре противолежащих секций, добиваясь нулевого значения

ЭДС на вторичной обмотке 11, запоминают полученные соотношения протекающих в них токов, после чего обеспечивают синфазное возбуждение пар секций с учетом за1716313

45 помненных соотношений между токами.

Далее в том же фиксированном угловом положении подвижной части датчика переключают квадратурные обмотки 1 и 2, изменяя порядковый номер подключаемого к ним напряжения возбуждения, Измеряют повторно ЭДС на вторичной обмотке датчиИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в аналоговых счетно-решающих приборах и устройствах при измерении угловых перемещений от 0 до 360О.

Известен способ преобразования угловых перемещений многополюсного датчика, заключающийся в том, что возбуждают первичную обмотку датчика, перемещают его подвижную часть с фиксированной дискретностью в пределах 360 эл.град., сравнивают значения ЭДС на вторичной обмотке с расчетными значениями, определяя величину погрешности, запоминают значения ЭДС и соответствующие значения погрешности, после чего произвольно перемещают подвижную часть датчика, измеряют значение

ЭДС на вторичной обмотке и корректируют полученное значение в соответствии с запомненной погрешностью.

Недостатком данного способа является необходимость перемещения подвижной части датчика в процессе проведения операций определения погрешности датчика, что в ряде случаев недопустимо, Кроме того, погрешность от эксцентриситета и биения в этом способе не устраняется.

Наиболее близким к предлагаемому является способ преобразования угловых перемещений многополюсного датчика с двумя квадратурными первичными обмотками и не менее чем с одной вторичной, заключающийся в том, что формируют первое и второе напряжения возбуждения и используют их для синфазного возбуждения обеих квадратурных первичных обмоток, перемещают подвижную часть датчика и в каком-либо ее фиксированном положении измеряют ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают измеренное значение, затем переключают квадратурные обмотки, изменив порядковый номер подключаемого напряжения возбуждения, повторно измеряют величину ЭДС и по величине полусуммы измеренных значений ЭДС определяют угловое положение подвижной части.

B известном способе уменьшено значение внутрипериодной погрешности, обус5

40 ка и подсчитывают полусумму измеренных значений, по величине которой определяют угловое положение подвижной части. Переключение обмоток возбуждения следует выполнять в момент равенства нулю мгновенных значений токов возбуждения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ловленное неточностью изготовления проводников обмоток датчика, благодаря чему обеспечивается уменьшение высших гармонических составляющих погрешности. Однако погрешность, обусловленная изменением взаимного расположения обмоток подвижной и неподвижной частей датчика при перемещении подвижной части датчика (эксцентриситет) и изменением расстояния между обращенными друг к другу поверхностями в различных точках окружности (биение), имеет значительную величину. Кроме того, скорость измерения величины ЭДС ограничивается временем затухания переходного процесса при переключениях обмоток датчика.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния эксцентриситета и биения и повышение быстродействия измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе преобразования угловых перемещений многополюсного датчика с двумя квадратурными первичными обмотками и не менее чем с одной вторичной, заключающемся в том, что формируют первое и второе напряжения возбуждения и используют их для синфазного возбуждения обеих квадратурных первичных обмоток, перемещают подвижную часть датчика и в каком-либо ее фиксированном положении измеряют ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают измеренное значение, затем переключают квадратурные обмотки, изменив порядковый номер подключаемого напряжения возбуждения, повторно измеряют величину

ЭДС и подсчитывают полусумму измеренных значений ЭДС, по величине которой определяют угловое положение подвижной части, предварительно разделяют первичные обмотки датчика на кратное четырем количество гальванически развязанных секци й, имеющих одинаковое кол ичество витков, поочередно возбуждают противофазно подключенными напряжениями возбуждения пары противолежащих секций каждой из этих обмоток и изменяют ток в одной из секций возбужденной пары в направлении

1716313

20

30

40

55 получения нулевого значения ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают соотношения между токами в секциях каждой пары и при осуществлении синфазного возбуждения обеих квадратурных первичных обмоток датчика обеспечивают возбуждение противолежащих пар секций этих обмоток с учетом запомненных соотношений между токами соответствующих пар. Кроме того, переключение квадратурных обмоток осуществляют в момент равенства нулю мгновенных значений токов возбуждения, На чертеже представлена электрическая схема многополюсного датчика угловых перемещений, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ.

Датчик состоит из подвижной и неподвижной частей, на одной из которых размещены две первичные квадратурн ые обмотки

1 и 2. Каждая из обмоток 1 и 2 разделена на четное количество, кратное четырем, галь-. ванически развязанных секций: секции 3—

6 обмотки 1 и секции 7 — 10 обмотки 2, На другой части датчика расположена вторичная обмотка 11, проводники которой равномерно распределены по окружности, Обмотки подвижной и неподвижной частей в общем случае могут быть расположены с эксцентриситетом е и торцовым биением h, Способ осуществляют следующим образом.

Формируют первое и второе напряжения возбуждения, которые используютдля возбуждения обеих первичных обмоток 1 и

2. Эти обмотки предварительно разделяют, например, на четыре гальванически развязанные секции; 3 — 6 — для обмотки 1 и 7—

10 — для обмотки 2. При этом количество витков в секциях каждой из первичных обмоток одинаково, Далее при каком-либо фиксированном положении подвижной части датчика поочередно возбуждают противофазно подключенными напряжениями возбуждения пары противолежащих секций каждой из обмоток, например 3 и 5, затем 4 и 6, 7 и 9, 8 и 10 соответственно. В результате этого в одной из возбуждаемых секций, например в секции 3, протекает ток

Im3sIfl(c0t), а в другой секции 5 — 1т5х з1п (в t — zt ). При этом в одной части вторичной обмотки 11 датчика, индуктивно связанной с соответствующей секцией обмотки 1, индуцируется ЭДС, равная Е зсоз(со t), а в другой, диаметрально расположенной, индуцируется ЭДС, равная — Е бсоз(ют). Суммарное значение Е» х ЭДС вторичной обмотки Равно: Esbix = Em3+ Em5 Это значЕ-. ние ЭДС отлично от нуля в случае смещения осей или плоскостей первичных и вторичных обмоток датчика, или того и другого одновременно, т.е. в случае наличия эксцентриситета е и биения h. Чтобы устранить погрешность, обусловленную эксцентриситетом и биением, в одной из секций, например в секции 3 или 5, возбужденной пары изменяют ток в направлении получения нулевого значения ЭДС Е8ых на вторичной обмотке 11 датчика и определяют соотношения токов Ima/im5 = К1 в этих секциях, Указанные изменения проводят поочередно со всеми парами секций, в результате чего запоминают соответствующие

СоотношЕния токов: Im4/!Гпб = К2; 1а7/Im9 =

= КЗ; ImS/Im10= К4.

Далее осуществляют синфазное возбуждение обеих квадратурных первичных обмоток 1 и 2, обеспечивая возбуждение противолежащих пар секций этих обмоток с учетом запомненных соотношений К1, К2, Кз и К4, В том же фиксированном положении подвижной части датчика измеряют значение ЭДС на вторичной обмотке, которое уже в меньшей степени подвержено влиянию эксцентриситета и биения благодаря коррекции токов возбуждения. Однако в случае неточности изготовления проводников обмоток датчика и погрешности выполнения источников двухфазного напряжения возбуждения датчика измеренные ЭДС вторичной обмотки будут функционально связаны не только с фиксированным угловым положением подвижной части датчика, но и с погрешностью Л. Согласно предлагаемому способу запоминают измеренное значение

E8blx1 и переключают квадратурные обмотки

1 и 2, изменив порядковый номер подключаемого напряжения возбуждения. Далее измеряют значение Евых2 на вторичной обмотке датчика и подсчитывают полусумму измеренных значений, по величине которой определяют угловое положение подвижной части. Таким образом, за счет указанных операций выходное значение ЭДС более точно характеризует положение подвижной части многополюсного датчика угловых перемещений, Для повышения быстродействия предлагаемого способа указанные переключения квадратурных обмоток 1 и 2 можно выполнять в момент равенства нулю мгновенных значений токов воздуждения

Ima,..., Im1o, что позволяет устранить переходные процессы, которые могли бы возникнуть при произвольном выборе времени их переключения. Следовательно, благодаря переключениям обмоток в момент равенства нулю протекающих в них токов возбуждения, измерение ЭДС производят сразу же

1716313

40

50

Составитель Т,Королева

Техред М.Моргентал Корректор О,Ципле

Редактор А.Лежнина

Заказ 603 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 после выполнения операции их переключения при осуществлении синфазного возбуждения, что повышает быстродействие данного способа измерения.

Наличие эксцентриситета и биения в конструкциях прецизионных датчиков не позволяет с помощью известных способов измерить угловое положение с погрешностью менее единиц угловых секунд, в то время как с помощью предлагаемого способа возможно снизить погрешность измерения выходной информации до уровня десятых долей угловых секунд, Формула изобретения

1. Способ преобразования угловых перемещений многополюсного датчика с двумя квадратурными первичными обмотками и не менее чем с одной вторичной, заключающийся в том, что формируют первое и второе напряжения возбуждения и используют их для синфазного возбуждения обеих квадратурных первичных обмоток, перемещают подвижную часть датчика и в каком-либо ее фиксированном положении измеряют ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают измеренное значение, затем переключают квадратурные обмотки, изменив порядковый номер подключаемого напряжения возбуждения, повторно измеряют величину

ЭДС и по величине полусуммы измеренных значений ЭДС определяют угловое положение подвижной части, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за

5 счет уменьшения влияния эксцентриситета и биения, предварительно разделяют первичные обмотки датчика на кратное четырем количество гальванически развязанных секций, имеющих одинаковое количество

10 витков, поочередно возбуждают противофазно подключенными напряжениями возбуждения пары противолежащих секций каждой из этих обмоток и изменяют ток в одной из секций возбужденной пары в на15 правлении получения нулевого значения

ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают соотношения между токами в секциях каждой пары и при осуществлении синфазного возбуждения обеих квадратурных пер20 вичных обмоток датчика обеспечивают возбуждение противолежащих пар секций этих обмоток с учетом запомненных соотношений междут токами соответствующих пар.

25 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, переключение квадратурных обмоток осуществляют в момент равенства нулю мгновенных значений токов возбуждения, 30