Устройство для дифференцирования угла поворота вала

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик (») 478324 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗаавлЕно19.02.74. (21) 1998726/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 25.07.75,Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 01 Оя 75

В

} (51) М. Кл.

G- 06 7/18

Государстеенный комитет

Соаета Министроа СССР по делам изооретений и открытий (бЗ) УДК 681.ззз:51 (088.8) (72) Автор . изобретения

В. П. Новоселов (71) Заявитель Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА

Изобретение относится к аналоговой вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в цепях обратной связи следящих систем.

Известные устройства для дифференциро- б вания угла поворота вала, содержащие многополюсный индукционный фазовращатель, обмотки статора которого подсоединены к генератору квадратурных напряжений, а выход через формирователь прямоугольного 10 фазомодулированного сигнала подключен к входам опорного напряжения первого и выходного фазочувствительных выпрямителей, и первый формирователь опорного прямоуголь» ного сигнала, информационный вход которо» 1б

ro соединен с первым выходом генератора квадратурных напряжений и с информационным входом первого фазочувствительного выпрямителя, подключенного выходом к входу первого блока дифференцирования. 20

Известные устройства имеют недостаточно высокую помехоустойчивость при условии работы в неограниченном диапазоне изменения угла.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно содержит второй формирователь опорного прямоугольного сигнала и второй фазочувствительный выпрямитель, информационные входы которыхподключены ко второму выходу генератора квадратурных напряжений, второй блок дифференпирования, вход которого соединен с выходом второго фазочувствительного выпрямителя, подключенного входом опорного напряжения к выходу формирователя прямо. угольного фазомодулированного сигнала, и двухканальный модулятор гармонического напряжения, информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков дифференцирования, входы опорного напряжения — к выходам первого и второго формирователей опорных прямоугольных напряжений, а выход соединен с информационным входом выходного фазочувствительного выпрямителя.

Такое выполнение устройства позволило повысить его помехоустойчивость при работе в неограниченном диапазоне изменения угла поворота входного вала.

478324

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит многополюсныйиндукционный фазовращатель 1, например, индуктосин или индукционный редуктосин, ротор которого механически соединен с входным валом, обмотки статора подключены к выходам генератора квадратурныхнапряжений 2, а выход подсоединен к входу формирователя 3 прямоугольного фазомодулированного сигнала. Выходы генератора квадратурных напряжений 2 соединены также с входами формирователей прямоугольного опорного сигнала 4 и 5 и с входами идентичных каналов преобразования, каждый из которых содержит последовательно включенные фазочувствительный выпрямитель 6 и 7 и .блок дифференцирования 8 и 9. Выходы двух каналов преобразования подключены соответственно к двум сигнальным входам двухканального модулятора гармонического напряжения 10, два входа опорного напряжения которого соединены соответственно с выходами формирователей 4 и 5, а выход соединен с входом выходного фазочувствительного выпрямителя 11. Входы опорного напряжения всех фазочувствительных выпрямителей 6, 7и 11 соединены с выходом формирователя прямоугольного фазомодулированного сигнала 3, подключенного к выходу фазовращателя 1.

Выходные сигналы генератора квадратурных напряжений 2 равны )и 0

U»(t)-UÄS1ttu0 > где Ю0 (D - частота и амплитуда выход01 Н ных напряжений генератора квадратурных напряжений.

Прямоугольное опорное напряжение фазочувствительных выпрямителей 6 и 7, синфазное с выходным синусоидальным сигналом фазовращателя 1, имеет фазу tlat где — угол. поворота измеряемого вала, а tl — число пар полюсов фазовращателя.

Напряжения, действуюшие на выходах фазочувствительных выпрямителей 6 и 7, будут равны (2) щ где Т вЂ” период опорного напряжения.

iHa выходе блоков дифференцирования 8 и 9, например операционных усилителей, получим два сигнала вида:

20 где Тй - постоянная времени устройства дифференцирования, одинаковая в обоих каналах.

Двухканальный модулятор 10 и выходной фазочувствительный выпрямитель 11 выполняют роль тригонометрического преобразователя, определяющего модуль вектора (3). Двухканальный модулятор 10 осуществляет преобразование двух постоянных напряжений в синусоидальное, синфазная и квадратурная составляющие которого, задаваемые относительно опорных сигналов, сдвинутых друг относительно друга на четверть периода, пропорциональны соответствующим входным сигналам. В качестве двухканального модулятора 10 может быть использовано устройство с обратными связями по среднему значению выходного сину@ соидального сигнала за полупериод опорных напряжений с устройствами сравнения, аналогичными устройствам сравнения фазочувствительных выпрямителей. На выходе каждого устройства сравнения включен импуль45 сный модулятор, а выходные сигналы импульсных модуляторов суммируются и преобразуются общей для обоих каналов линейной частью, передаточная функция которой содержит несколько чисто мнимых полю

50 люсов, равных частоте опорного напряжения. Такой модулятор имеет высокую точность преобразования по каждому каналу и малую величину гармонических искажений выходного сигнала при хорошей динамике, 55 что весьма существенно. При равенстве элементов прямой и обратной связи двухканального модулятора 10 (на чертеже не показаны), аналогично выражению (2) несложно определить величину сигнала на его

60 выходе:

478324 о

Т

О,® 2 u x(<)si 0 + 2 Ц, (1)С0$(0 =

=U Ò Si %(e) Si CO0t+

dW®

+ц $) tl с03пмЬ)005(Qgt = а.1() (4) 5 м, = U„Tg n < cos(

На выходе фазочувствительного выпрями- 10 теля 11> фаза опорного напряжения которого равна ф (Ц получим искомое выходное напряжение устройства для дифференцирования угла поворота вала в виде

Преобразования в формуле (4) выполнены с точностью до знака, так как для получения положительного фазового сдвига напряжения Q (ф) достаточно инвертировать опорный сигнал одного из каналов. 25

Очевидно, что влияние собственных помех элементов устройства и внешних на» водок уменьшается за счет большой крутизны характеристики первичного датчика, а устройство может работать в неограничен- 30 ном диапазоне изменения углов.

Предмет изобретения

Устройство для дифференцирования угла поворота вала, содержащее многополюсный индукционный фазовращатель, обмотки cT àтора которого подсоединены к генератору квадратурных напряжений, а выход через формирователь прямоугольного фазомодулированного сигнала подключен к входам опорного напряжения первого и выходного фазочувствительных выпрямителей, и первый формирователь опорного прямоугольного сигнала, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора квадратурных напряжений и с информационным входом первого фазочувствительного выпрямителя, подключенного выходом к входу первого блока дифференцирования, отличающееся тем,что,с целью повышения помехоустойчивости устройства, при работе в неограниченном диапазоне изменения угла поворота входного вала, оно содержит второй формирователь опорного прямоугольного сигнала и второй фазочувствительный выпрямитель, информационные входы которых подключены ко второму выходу генератора квадратурных напряжений, второй блок дифференцирования, вход которого соединен с выходом второго фазочувствительного выпрямителя, подключенного входом опорного напряжения к выходу формирователя прямоугольного фазомодулированного сигнала, и двухканальный модулятор гармонического напряжения, информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков дифференцирования, входы опорного напряжения — к выходам первого и второго формирователей опорных прямоугольных напряжений, а выход соединен с информационным входом выходного фазочувствительного выпрямителя.

478324

Составител ь А.Р" аспов

Текред H.KàðàíäàøoâàКорректор Л.Брахмпна Редактор Е.Гончар

Тираж Подписное

Изд. М УЩ

Заказ

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

Ф1<м Л 3ак.15011 Тир.679

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4