Преобразователь аналоговых сигналов в угол поворота

 

О П И С А Н H E (tt1 479l42

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.01.74 (21) 1982256/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 03.10.75 (51) М. Кл. G 08с 19/38

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. С. Смирнов и А. A. Чумаков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВЪ|Х СИГНАЛОВ

В УГОЛ ПОВОРОТА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может применяться в системах преобразования информации.

Известны преобразователи аналоговых сигналов в угол поворота, содержащие измерительный блок, шаговый электродвигатель и электронную часть, состоящую из компаратора, генератора, блока переключения и блока управления, состоящего, в свою очередь, из реверсивного распределителя импульсов, блока согласования и блока усилителей.

Цель изобретения — повышение к,п.д., точнасти и устойчивости работы преобразователя.

Это достигается тем, что в преобразователь дополнительно введены коммутатор направления, коммутаторы поочередной и парной коммутаций, фиксатор алгоритмов, селектор алгоритмов и дискриминатор алгоритмов, причем первый и второй входы последнего подключены соответственно к первому и второму выходам компаратора, первый, второй и третий входы селектора алгоритмов соединены соответственно с первым и вторым выходами дискриминатора алгоритмов и с другим выходом измерительного блока, первый и второй выходы селектора алгоритмов — соответственно с первым и вторым входами фиксатора алгоритмов, к третьему входу которого подключен геператор импульсов, а первый, второй и третий выходы фиксатора алгоритмов соединены соответственно с первыми входами коммугаторов поочередной и парной коммутаций и третьим входом блока переключения, первый и второй выходы которого подключены соот5 ветственно к первому и второму входам коммутатора направления, выход реверсивного распределителя импульсов соединен с третьим входом коммутатора направления и с вторым входом коммутатора парной коммутации, вы10 ход коммутатора направления подключен к второму входу коммутатора поочередной коммутации, выходы коммутаторов поочередной и парной коммутаций соединены соответственно с первым и вторым входами блока согла15 сования.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

20 Если при включении преобразователь находится в несогласованном состоянии, т. е. на первом выходе измерительного блока 1 имеется сигнал рассогла|сования, превышающий по величине зону нечувствительности компарато25 ра 2, то на одном из его выходов в зависимости от знака рассогласования появляется потенциальный сигнал, который по первым или вторым входам управляет блоком переключения 3 и дискриминатором алгоритмов 4, поЗО следний на первом выходе формирует потен479142 циальный сигнал на включение алгоритма парной коммутации. Этот сигнал по первому входу поступает па селектор алгоритмов 5, который разрешает, прохождение потенциального сигнала с первого выхода на первый вход фиксатора алгоритмов 6 в случае отсутствия сигнала аварии на втором выходе измерительного блока 1. Наличие сигнала на первом входе фиксатора алгоритмов 6 обеспечивает прохождение импульсов управления or генератора 7 на третий вход блока переключения 3 и далее на его выходы в зависимости от наличия сигнала соответственно на его входах. С выходов блока переключения 3 импульсы поступают на соответствующие входы реверсивного распределителя импульсов 8 и одновременно на соответствующий вход коммутатора направления 9, который определяет текущее направление отработки рассогласования на основе информации,,поступающей на входы реверсивного распределителя импульсов 8 и переключает своим выходом коммутатор поочередной коммутации 10 в состояние, которое определяется этой информацией и состоянием реверсивного распределителя импульсов 8.

При наличии сигнала на выходах компаратора 2 на первом выходе фиксатора алгоритмов

6 сигнал отсутствует и, следовательно, отсутствует сигнал на входе коммутатора поочередной коммутации 10, что соответствует размыканню его по выходу с первым входом блока согласования 11, на второй вход которого в этом случае поступают управляющие сигналы с выхода коммутатора 12 парной коммутаци):, включение последнего .по первому входу произведено сигналом с второго выхода фиксатора алгоритма 6. С выхода блока согласования

11 сигналы, соответствующие алгоритму парной коммутации, поступают на вход блока усилителей 13, которые осуществляют коммутацию обмоток управления электродвигателя

14 в последовательности, обеспечивающей orpаботку сигнала рассогласования по кратчайшему пути в пределах синхронизации измерительного блока до величины, не превышающей зону чувствительности компаратора 2. В режиме отработки рассогласования потребление электродвигателя 14 по шине питания не превосходит 0,6 Рмакс.

На такую мощность и должен быть рассчитан источник питания электродвигателя 14.

Вход преобразователя в зону нечув ствительности приводит к исчезновению сигнала на любом из выходов компаратора 2, что прекращает прохождение импульсов от генератора 7 через фиксатор алгоритма 6 и блок переключения 3 на входы реверсивного распределителя импульсов 8. Снятие управляющих сигналов с обоих входов дискриминатора алгоритма 4- приводит к появлению на его втором выходе сигнала на включение алгоритма,поочередной коммутации. Этот сигнал по второму входу поступает на селектор алгоритмов 5, который разрешает прохождение сигнала с второго выхода на второй вход фиксатора алго10

20

60 б5 ции на парную вызывает смещение вала элек25

35 ритмов 6 в случае отсутствия сигнала аварии на втором выходе измерительного блока 1.

Наличие сигнала на втором входе фиксатора алгоритма 6,приводит к появлению управляющего сигнала на его выходе, который связан с первым входом коммутатора поочередной коммутации 10, последний через свой выход подключается к первому входу блока согласования 11 и далее к входу блока усилителей

13, которые отключают одну из двух включенных на предыдущем шаге обмоток управления электродвигателя 14, в результате чего его вал поворачивается на половину шагового интер вала в направлении, задаваемом коммутато ром направления 9. Коммутация обмоток электродвигателя 14 прекращается, его вал и подвижная часть измерительного блока 1 фиксируются, преобразователь устанавливается в состояние устойчивого равновесия, которому соответствует алгоритм поочереднои коммутации обмоток управления электродвигателя 14.

В этом состоянии потребление по шине питания составляет 0,5 Р,.„„,. Таким образом, исключается в преобразователе режим фиксированной стоянки электродвигателя под током при алгоритме парной коммутации, когда его потребление по шине питания составляет Р,,„„,.

Одновременно с этим повышается не менее, чем в два раза, позиционная точность преобразователя за счет того, что после прохождения валом электродвигателя 14 положения, которое соответствует границе зоны нечувствительности компаратора 2, вал электродвигателя 14 смещается на полшага внутри зоны нечувствительности, оптимальная величина которой из условия устойчивости выбирается обычно равной 3/4 шагового перемещения при парной коммутации обмоток. Что касается устойчивости релейной системы автоматического управления, какой является предлагаемый пре образователь, то такой прием позволяет се увеличить, поскольку переход с алгоритма парной коммутации на поочередно ю при входе в зону нечувствительности эквивалентен уменьшению ее комплексного коэффициента усиления в два раза. С точки зрения теории управления реализацию такого алгоритма функционирования преобразователя при входе в зону нечувствительности компаратора 2 можно рассматривать как цифровую коррекцию нелинейной системы автоматического управления.

Предлагаемое построение преобразователя обеспечивает коррекцию движения вала электродвигателя 14 и при выходе системы пз зоны нечувствительности компаратора 2. В этом случае при появлении на выходе измерительного блока 1 сигнала рассогласования, превышающего зону нечувствительности ком паратора 2, производится перевод электродвигателя

14 на алгоритм .парной коммутации. В случае, когда направление движения, предшествовавшее входу в зону нечувствительности, сохраняется и при выходе из нее, переход электродвигателя с алгоритма поочередной коммута479142

l0

15 тродвигателя 14 на полшага в сторону отработки рассогласования; это обеспечивается за счет того, что появление сигнала на первом или втором входе дискриминатора алгоритмов

4 вызывает появление управляющего сигнала на его первом выходе, поступающего по перВому входу на селектор алгоритмов 5, первый выход которого подготавливает срабатывание фиксатора алгоритма 6 при поступлении на его третий вход очередного управляющего импульса с генератора 7. Приход этого импульса переключает реверсивный распределитель импульсов 8 и устанавливает фиксатор алгоритмов 6 в состояние, при котором на его втором выходе появляется сигнал, разрешающий по первому входу работу коммутатора 12 парной коммутации, который через блок согласования

11 и блок усилителей 13 включает еще одну обмотку управления электродвигателя 14, В результате этого его вал смещается на полшага в сторону отработки рассогласования.

Лналогичным образом происходит взаимодействие узлов преобразователя и в том случае, когда направление движения при выходе из зоны нечувствительности противополо>кно направлению двихкения при входе в нее, т. е. когда производится преобразование знакопеременного входного сигнала. Особенностью работы электродвигателя 14 в этом случае является то, что его вал при выходе из зоны нечувствительности компаратора 2 поворачивается при первом пришедшем импульсе с генератора 7 на третий вход фиксатора алгоритмов 6 на полтора шага в направлении отработки ра ссогласозания. В обоих рассмотренных случаях выхода из зоны псрвый импульс с генератора 7 служит для уста110ВК,! фиксатора алгоритмов 6 в cocTQHlillå, соответствующее алгоритму парной коммутации. Э1от импульс, пройдя на третий вход блока переключения 3, в зависимости от наличия сигнала на первом или втором его входах проходит с одного из выходов блока переключения 3 на сooгветствующий Вход реверсивного распределителя импульсов 8, устанавливает егo В состояние, соответствующее смещению вала электродвигателя 1 i на шаг от того положения, которое оы этот вал занимал в состоянии устойчивого равновесия при неизменном алгоритме управления, соответс1Вующем парной коммутации обмоток. Это дает возможность изменять величину первого перемен;ения вала электродвигателя 14 при входе и выходе из зо11ы нечувствительности за счет автомагичсского переключения алгоритмов управления электродзигателя 14 по сигналам д11скриминатора алгоритмов 4, селектора ilлгоритмов 5, фиксатора алгоритмов 6, коммутатора направления 9 и коммутаторов 10 и 12 относительно положения, которос в известных устройствах определяется только состоянием реверсивного распределителя импульсов 8. Такой характер движения вала спосо& твует увеличению точ20

60 ности и устойчивости усгройства при преобразовании знакопеременных периодических сигналов.

При появлении на втором выходе измерительного устройства 1 сигнала аварии через третий вход производится отключение селектора алгоритмов 5, который через фиксатор алгоритмов 6 одновременно отключает коммутаторы 10 и 12, что ведет к откlþ÷åíèþ блока согласования 11 и блока усилителей 13. В этом

"лучае электродвигатель 14 автоматичес ки отключается от шины питания.

Предмет изооретения

Преобразователь аналоговых. сигналов в угол поворота, содержащий блок согласования, выход которого через блок усилителей подключается к обмоткам управления шагового электродвигателя, вал которого механически соединен с подвижной частью измерительного блока, выходом ссединенногo с входом компаратора, блок переключения, первый и

ВтоРой ВХО;11>1 IaOTOPOI 0 ПОДКЛЮ ICIIbl СООТВСТственно к первому и второму выходам компаратора, первый и второй выходы блока переключения соединены соответственно с первым и,вторым входами реверсивного распределителя импульсов, и генератор импульсов, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения к.п.д., точности и устойчивости работы преобразователя, он содержит коммутатор направления, коммутаторы поочередной и парной коммутаций, фиксатор алгоритмов, селектор алгоритмов и дискриминатор алгоритмов, первый н второй входы когорого подключены с >ответственно к первому lf второму выходам компаратора, первый, второй и третий входы селектора алгоритмов соединены cooTIICTcTвенно с первым и вторым выходами дискриминатора алгоритмов и с другим выходом измерительного блока, первый и второй выходы сслек10ра ал! Ор11тмов ссединеllы состВсTcTBCIIно с первым и вторым входами фиксатора алгоритмов, к третьему Входу которого под1кл1Очен генератор импульсов, а первый, второй и третий выходы фиксатора алгоритмов соединены соответственно с псрвымн входами коммутаторов поочередной и парной коммутаций и третьим входом блока переключения, первый и второй выходы которого подключены, соответственно к первому и второмх Входам коммутатора направ.тения, Выход рсверсивно; О ра спределителя импульсов соединен с третьим

Входом коммута10ра 11апраВ.-!ения ll c BTopl>1, 1 входом коммутатора парной коммутации, выход коммутатора направления полк,11О 1ен к второму входу коммутатора поочередной коммутации, выходы 1коммутаторов поочередной:1 парной коммутаций соединены соответственно с перВым и Вторым Входами блока согласования, 479/42

Составитель Ю. Семушкин

Гекред Л. Казачкова

Корректор Е. Хмелева

Редактор Е. Караулова

Типография, пр. Сапунова 2

Заказ 2700 6 И зд. М 1650 Тираж 679 Подгшсное

ЦНИИПИ Государственного .комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5