Способ преобразования угла поворота вала в код

 

AQ.| ео..

Йя би .,о-,с - *

О П И С А E 407367

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Реслу блик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №-Заявлено 10.II.1971 (¹ 1626270. 18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Г1р пор итетв

Опубликовано 21.XI.1973. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 24Х.)974

М.Кл. 6 08с 9 00

l ocyp,àðñ Tâåíèûé комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытии

УДК 681.325 (088.8) AI3TOpbI изобретения

Г. 11. Курахтанов, А. И. Ыоскалев и В. Ф. Тараев

Заявитель

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к вычислительной тех яке, я именно, к способам преобразования угла поворота вала в код, II может быть использовано прп создании автоматизированных информационных и управляющих систем с цифровымп вычислительными машинами.

Известен споcîá преобразования угла поворота вала в код, основанный на последовательных преобразованиях угла поворота вала в амплитуды переменных напряжений (токов) и использовании синусо-косинусной электрической машины, а затем амплитуд переменных напряжений (токов) в фазовый сдвиг с помощью фазосдвигающей КС-цепочки с последующим измерением фазового сдвига.

В преобразователях, построенных по известному способу, ошибка преобразования зависит от ошибки электрической машины, ошибки фязо двигающей КС-цепочки, ошибки формирователей импульсов, ошибки, обусловленной нагрузкой на RC-цепочку и сдвигом фаз между питающим и выходными напряжениями электрической ма1ппны, а также ошибки, вызванной задержками в линиях связи между элемснтами прсобразоватсля, 2,5

1-!скоторые пз этих ошибок можно уменьшить путем определенной начальной установки электрической машины, а также путем использования двух фазосдвигающпх RC-цепочек. Однако, так как эти ошибки существенно 30 меняются в зависимости от окружающих условий и от времени, то не достигается высокая точность преобразования в условиях жестких меха и климатических воздействий в течение длительного времени. Это относится, в первую очередь, к ошибке, вносимой фазосдвигающей КС-цепочкой из-за изменения величин емкости конденсатора и сопротивления резистора в результате их старения, что является серьезным фактором, препятствующим широкому применению этого способа в преобразователях угла поворота вала в код, Цслью настоящего изобретения является повышение точности преобразования угла поворота вала в код путем исключения ошибок

КС-цепочки, формирователей импульсов, ошибок, вызванных сдвигом фаз между питающим и выходными напряжениями электрической машины, нагрузкой на фазосдвигающую

К(.-цепочку, задержками в линиях связи, а также значительного уменьшения ряда других ошибок.

После измерения фазового сдвига известным способом входы RC-цепочки меняют местами, зятем вторично проводят измерение фазового сдвига известным способом, после чего рсзультат преобразования в коде находят кяк полуразпость результатов двух измерений.

Согласно предлагаемому способу выпол407367 пяется следующая последовательность операций.

1. Преобразуют угол поворота вала а в электрические сигналы переменного тока UI u

Uq, амплитуды которых пропорциональны соответственно синусу и косинусу угла поворота вала а:

U, = U, sinn sinI»t;

U. =- с>„сом sin<>t

2. Преобразуют полученные сигналы переменного тока UI u Uc в код угла поворота вала Х . Например, в соответствии с одним из известных способов, сначала сдвигают напряI ° жение UI по фазе на угол + —, а напряже4 ние Ug — на угол — а затем полученные

4 при этом напряжения UI; и U>a складывают, а фазу результирующего напряжения U преобразуют в код U

U> Г,, $!П2 sin(u>t >. — );

Ц, †. Ц„COS2 Э1И (»! — — ) N, К (— - -(>. ), где К вЂ” коэффициент пропорциональности между кодом и углом поворота.

3. После преобразования в код известным способом сигналы переменного тока меняют местами, а затем вторично проводят преобразование электрических сигналов переменного тока в код угла поворота известным способом.

Сначала сдвигают напряжение U> по фазе на угол + — а наиря>ке1и1е U> — на угол — --, 4 4 а затем полученные ири этом напряжения 1..1>„и U,„, складывают, а фазу результиру1ощего напряжения U преобразуют в код Nr>

L .„; os2 яи u>t — ) . ()

4 /

L1>> .. 1 „SIII2 SII1 (»>t — ) L sin I 0>t - - — — - . ) .

U„-, -- 1U;,—

>>;, — K -"- «).

4. После этого результат преобразования угла поворота вала в код N находят как полуразность результатов двух преобразований кодов Х;,, М; и

1 я = -- (N — N ) -- К (— " -) р )

Следовательно, значение кода N, найденно5 го в соответствии с действиями, указанными в формулировке предмета изобретения, пропорционально значению угла поворота вала а.

На чертеже представлен один из возможных вариантов схемы преобразователя, реализуI0 ющий предлагаемый способ. Преобразователь содержит электрическую машину 1, имеющую статор 2 и ротор 8, переключатель входов фазосдвигающей цепочки 4, фазосдвигающую цепочку 5, формирователи импульсов 6 и 7, генератор импульсов высокой частоты 8, разрешающе-запрещающее устройство 9 и счетчик 10.

Преобразователь работает следующим образом. Низкочастотное синусоидальное напря20 жение питающей сети подается па одну из обмоток статора 2 электрической машины 1, а также на формирователь импульсов опорной фазы 6. Синусоидальные напряжения с обмоток ротора 8, амплитуды которых пропорциональны соответственно синусу и косинусу угла поворота ротора 8, поступают на переключатель входов фазосдвигающей цепочки 4, имеющий два положения «а» и «б». В положении «а» напряжение с синусной обмотки подается на резистор, а напряжение с косинусной обмотки подается на конденсатор фазосдвигающей цепочки 5. В положении «б» переключателя входы фазосдвигающей цепочки 5 меняются местами. Напряжение с RC-цепоч"5 ки 5 подается на формирователь импульса 7, который выдает на разрешающее-запрещающее устройство 9 импульс, фаза которого пропорциональна углу поворота ротора 8 электрической машины 1. Импульсом с формиро40 вателя 6 разрешается, а импульсом с формирователя 7 запрещается прохождение сигналов с генератора импульсов высокой частоты 8 на вход счетчика 10. В результате счетчиком 10 фиксируется число импульсов, про45 порциональное углу поворота ротора 8 электрической машины 1. Код со счетчика 10 передается в цифровую вычислительную машину (ЦВМ).

Если переключатель 4 находится в положе50 ини «а», то число, переданное в ЦВМ, будет равно

Х: =К(— — +и+Л>:+Л;+Л> + >I„+ 1,>,,+-4

55 +5», + 4т-Д;,,), где: Х. — результат преобразования для случая нахождения переключателя 3 в положении «а»;

00 j(— масштабный коэф )>ициеит; ц — измеряемый угол; .Л вЂ” ошибка фазосдвигающсй КС-цепочки, обусловленная изменениями величин сопротивления резистора и

65 емкости конденсатора;

407367

Лза

Лзз—

Л/ з—

N,— N;, 2 2

Лбз—

66—

Составитель !. Антонова

Редактор Д. Цветкова Текр д А. Камышникова К(>арок гор Е. Хмелева

36/каа 9!)9 Изд. ¹ !069 Гира/к (,02) 1o z i i I Ic I I o e

Ш !! ((>(Пк! Ko»II I(. )Го делам IisoopeveIIII(1 и oTI(püï iii нри Совет(Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушскаи иао., 1. 4,/5

Ц: .I. I!:I. Кос ГРо)1(а(о! )»I!PI!II(lен ай !!Злат(л!>(Тв, Iio. !ili Р(и,) i:i I/ кнн>к ной! To()co/I.!/ ошибка формирователя б; ошибка формирователя 7; ошибка, вызванная сдвигом фаз между питающим и выходным напряжениями электрической машины 1; ошибка, обусловленная нагрузкой на фазосдвигающую RC-цепочку 4; ошибка за счет задержек в линиях связи; 10

Л вЂ” сумма всех друп(х ошибок, например ошибки дискретности, ошибки помех в линиях связи, ошибки электрической машины н т. д. 15

Если же переключатель б находится в положении «б», то число, переданное в ЦВМ, будет равно

Д б = К (— — — ц+Л) о+Л 6+Лзб+Л,о+Лоб+

66+Л7б) где N6 — результат преобразования для случая нахождения переключателя 4 в положе- 25 нии «б»;

ЛIU Лзб Лзб Л о, Л. о Лбб Лтб соответствующие значения ошибок фазосдвигающей цепочки 5, формирователей импульсов б н 7, сдвига фаз между питающим и вы- 30 ходными напряжениями электрической машины 1, нагрузки на RC-цепочку 5, задержек в линиях связи н т. д. прн нахождении переключателя в положении «б».

По результатам расчетов н экспериментальных проверок установлено, что 1: Л)о; 1з; Лзб;

Лз«Лзб, Л/> Л б 66 Лзu Лз ) Лоб> -!0

В соответствии с предложенным способом по результатам измерений находится полуразность значений N и N6:

Из рассмотрения выражения для величины

N,— N„следует, что ошибки Л(, Ль Лз, Л4, -Л5 и Лб исключаются, а ошибка Л7 уменьшается.

Следует подчеркнуть, что исключаются наиболее существенные ошибки преобразования: ошибки фазосдвигающей RC-цепочки 5, ошибки формирователей б и 7 и ошибка, обусловленная нагрузкой на фазосдвигающую цепочку 5. Эти ошибки не исключаются при применении двух фазосдвигающих цепочек. Применение предлагаемого способа позволяет уменьшить ошибку преобразования с

+1,5 эл. град. (ошибка в основном из-за старения конденсатора и резистора на +-3%) до нескольких эл. мин. (точность электрической машины 2), а также значительно снизить требованне к элементам преобразователя.

Предмет изобретения

Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на преобразовании угла поворота в синфазные напряжения переменного тока, амплитуды которых пропорциональны соответственно синусу и косинусу угла поворота, преобразовании синфазных напряжений в сигнал, фаза которого линейно связана с углом поворота, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования угла поворота вала в код, синфазные напряжения преобразуют во второй сигнал, фаза которого линейно связана с дополнением угла поворота до 360, сравнивают значения фаз сигналов и по результату сравнения определяют код угла поворота вала.