Преобразователь угол —код
О П И С А Н И Е 409263
Союз Советских
Социалистических, Республик
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 08.11.1971 (№ 1626833/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано ЗО.Х1.1973. Бюллетень № 48
Дата опубликования описания 16.IV.1974
М. Кл. G 08с 9/04
1аоузрротаениий комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
УДК 681,325(088.8) Авторы изобретения
Ю. И. Бочко, В. П. Дегтярев и А. П. Ираний
Заявитель
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ вЂ” КОД
Известен преобразователь угол — код с двумя функциональными делителями напряжения, в качестве которых используются фазочувствительные детекторы.
В таком преобразователе в опорные цепи 5 фазочувствительных детекторов подаются импульсы с частотой питания синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), сдвинутые между собой на 90 эл. град. Путем перемещения этих импульсов по временной 10 оси достигается равенство напряжений на выходах фазочувствительных детекторов (ФЧД), При этом временной интервал между переходом через нуль напряжения, питающего датчик, и одним из импульсов, подаваемых в 15 опорную цепь ФЧД, оказывается пропорциональным углу поворота ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора.
Малая разрешающая способность известного преобразователя при работе с многополюс- 20 ными датчиками объясняется тем, что для обеспечения напряжения на выходе многополюсных датчиков, достаточного для нормальной работы преобразователя (при напряжении десятые доли вольта — 1 вольт большую 25 погрешность вносит остаточное напряжение
ФЧД), обычно повышают частоту возбуждения. В результате уменьшается разрешающая способность преобразователя.
С целью повышения разрешающей способ- 30 ности преобразователя фазовый сдвиг на частоте питания датчика переносится на более низкую частоту.
Это достигается тем, что в опорных цепях фазочувствительных детекторов импульсы, сдвинутые на 90 эл. град., перемещаются с постоянной скоростью с помощью схемы управления, на вход которой подается высокая частота. Выход ФЧД подключены к блокам суммирования и вычитания, выходы которых через фильтры низких частот подсоединены к компараторам, формирующим старт- и стопимпульсы.
На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя.
Она содержит блок 1 питания, сннусно-косинусный вращающийся трансформатор 2, фазочувствительные детекторы 3, блок 4 управления, блок 5 суммирования, блок 6 вычитания, фильтры 7 и 8 низких частот, компараторы 9 и 10, управляющий триггер 11, ключ
12, счетчик 13.
На фиг. 2 представлены эпюры напря>кений на выходах блоков суммирования и вычитания, где А — амплитуда огибающей синусонды; Ла — величина дискрета; 9„— угол ме>кду переходом синусоиды через нуль (начало координат) и моментами квантования.
Преобразователь работает следующим образом.
409263
15 го
Зо
Ла
Уф — — А sin u)t — — ), г )
- 3 Блок 1 питает одну из роторных обмоток трансформатора 2 синусоидальным напряжением f, другая роторная обмотка трансформатора закорочена, Напряжения с синусной и косинусной обмоток статора трансформатора подаются в сигнальные цепи фазочувствительных детекторов 3. Блок 4 управления формирует два прямоугольных импульса, сдвинутых между собой на 90 эл. град., которые поступают в опорные цепи детекторов и перемещает их с постоянной скоростью
Ыф
dt где — сдвиг фаз между выходным и опорным сигналами детекторов 3.
Для коэффициентов передачи синусного и косинусного ФЧД
Кфчд„„= К соз ) = К cos t;
КФчдсоз — К $1п т = К з1п а/;
Q: 5 амИ = <о/, К вЂ” постоянный коэффициент. ,В функции угла поворота ротора датчика напряжения на выходах ФЧД имеют вид
Ырчд „вЂ” У sin nU ° cos а/;
Уфчд„, — U .созе К з1п t; где Уфчд„„, Уфчд„, — выходные напряжения синусного и косинусного ФЧД;
U — максимальное выходное напряжение датчика угла (СКВТ); а — угол поворота ротора СВКТ.
Выходные напряжения ФЧД подаются на блоки суммирования 5 и вычитания 6. В них происходит сложение и вычитание выходных напряжений ФЧД. На выходе суммирующего и вычитающего устройств имеем
U(+) = U К з1п Ы cos < + Uò K cos u>t Q
X sin a = U К sin (et + а)
U(— ) =U К sin et cosa — У К><
Х cos et з1п а = У К sin (u>t — a).
Как видно из формул, фазовый сдвиг между выходными напряжениями суммирующего и вычитающего устройств на частоте со пропорционален двойной величине угла поворота ротора сс.
Для нормальной работы схемы преобразователя необходимо, чтобы скорость перемещения опорных импульсов а была постоянной и кроме того, — ((f„. Второе условие выполнить несложно, сложно обеспечить равномерное перемещение импульсов. Практически достаточно просто получить дискретное перемещение импульсов, при этом строго определенной оказывается средняя скорость их перемещения.
Выходные напряжения ФЧД квантуются по уровню и времени, такой же вид принимают и напряжения U (+) и U (— ) на выходах суммирующего и вычитающего устройств (фиг. 2) .
На фиг. 2 пунктиром обозначено напряжение
U (+) U (— ) ) при непрерывном,перемещении импульсов. Сплошной линией показана форма напряжения при дискретном перемещении импульсов.
Число дискретов квантования по времени N в одном периоде низкой частоты определяется соотношением частоты питания датчика f„„ и имеющейся в распоряжении высокой частоты /,. у В
У
fa
Частота, с:которой происходит дискретное перемещение опорных импульсов f» (à следовательно, и величина дискрета An, см. фиг. 2) выбирается, исходя из требуемой разрешающей способности, Низкая частота /„ определяется как „=
fag
1V а разрешающая способность Л
Л= гк f f .an н
2f.lfa
Из этой формулы видно, что увеличение разрешающей способности происходит в раз.
fan
Для выделения низкой частоты служат фильтры
Нетрудно показать, что напряжение на выходе фильтра сдвинуто по отношению к огибающей входного напряжения на постоянный
Д угол, равный, и этот сдвиг не зависит от
2 положения огибающей относительно моментов квантования (от величины 9,).
Таким образом, фильтр низкой частоты позволяет восстановить положение огибающей на временной оси.
Сигналы с выходов блоков суммирования и вычитания подаются на фильтры 7 и 8 низких частот, выходные напряжения фильтров —на компараторы 9 и 10, вырабатывающие старт- и стоп-импульсы.
Сдвиги по фазе на выходе обоих фильтров равны по величине и направлению, т. е, интервал времени между старт- и стоп-импульсами остается постоянным, пропорциональным углу поворота ротора а.
Импульсы компараторов подаются на входы управляющего триггера 11. Старт-импульс устанавливает его в единичное состояние. При этом ключ 12 открывается и счетчик 13 считает импульсы кварцованной частоты. Стопимпульс перебрасывает управляющий триггер в нулевое состояние, счет импульсов прекращается. Код в счетчике пропорционален углу поворота ротора СКВТ.
409263
Предмет изобретения
Составитель М. Черенкова
Техред 3. Таран ен ко
Редактор И. Грузова
Корректор Н. Аук
Заказ 858j9 Изд. № 1116 Тираж 602 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5
Типография, пр. Сапунова, 2
Преобразователь угол — код, содержащий синусно-кооинусный вращающийся трансформатор, вход которого подключен к выходу блока питания, а выходы — кпервым входам фазочувствительных детекторов, к вторым входам которых подключены выходы блока управления, компараторы, выходы которых подключены к входам управляющего триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, импульсный вход которого соединен с выходом кварцевого генератора импульсов, а выход — с входом счетчика, о т л и ч а ющ и йс я тем, что, с целью повышения разре5 шающей способности устройства, в него введены фильтры низких частот и блоки суммирования и вычитания, входы которых,подключены к выходам соответствующих фазочувствительных детекторов, а выходы через фильтры низких частот — к входам компараторов.
