Преобразователь угла поворота вала в код

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1»1 5032á8

Сове Ссеетскил

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12.73 (21) 1982341 18-24 (51) М. Кл. G 08С 9/00 с присоединением заявки №

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.02,76. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 19.04.76 (53) УДК 621.314.24 (088.8,) 172) Авторы изобретения

И. П. Глаголев, А. Б. Керпель, А, К. Смирнов и В. Д. Фатеев (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины, представленной в виде угла поворота, с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие фазовый датчик угла, в корпусе которого жестко укреплены статор синхронного электродвигателя и один зубчатый венец с обмоткой, другой зубчатый венец с обмоткой укреплен на входном валу, d безобмоточные зубчатые венцы жестко соединены с ротором синхронного электродвигателя и ротором-модулятором, интегрирующий фазометр, входы которого подключены к обмоткам зубчатых венцов.

Однако известные .преобразователи имеют значительные погрешности измерения, вызванные наличием технологических погрешностей изготовления, датчика, взаимным влиянием потоков рассеивания зубчатых венцов с обмотками, влиянием потока рассеивания двигателя, наводками от цепей питания двигателя на выходные сигналы датчика.

С целью повышения точности работы преобразователя ротор-модулятор установлен на подшипниках внутри статора синхронного электродвигателя, безобмоточные зубчатые венцы выполнены с зубьями на внутренней цилиндрической поверхности, венцы с обмотками выполнены с зубьями на внешней цилиндрической поверхности и разделены один от другого экраном, который укреплен на роторе-модулятора, а число зубьев венца с обмоткой и число пар полюсов синхронного электродвигателя выбр ано из условия удовлетворения уравнению нониуса.

На чертеже показан предлагаемый преобразователь.

10 Преобразователь содержит фазовый датчик

1 угла, в корпусе 2 которого укреплены статор

3 синхронного электродвигателя и зубчатый венец 4 с обмоткой 5. Зубчатый венец 6 с обмоткой 7 укреплен на входном валу 8. Ротор15 модулятор 9 с экраном 10 жестко соединен с ротором 11 синхронного электродвигателя и безобмоточными зубчатыми венцами 12 н установлен на подшипниках 13 внутри статора синхронного электродвигателя. Подшипники препятся к корпусу датчика прижимной крышкой 14. У зубчатых венцов с обмотками зубья 15 выполнены на внешней цилиндрической поверхности, а у безобмоточных зубчатых венцов зубья 16 выполнены на внутренней цилиндрической поверхности.

Обмотки 5 п 7 зубчатых венцов электрически соединены с входами интегрирующего ф аз о м етр а 17.

Зубчатые венцы с обмотками установлены

30 с равномерным радиальным зазором внутри

503268 живых — +z

rn,: >. Ла Ея1пя, безобмоточных зубчатых венцов. Все венцы имеют одинаковое количество зубьев, число которых и число пар полюсов 2р синхронного электродвигателя выбрано из условия удовлетворения уравнению нониуса.

Преобразователь работает следующим обр азом.

При подключении синхронного электродвигателя к двухфазному источнику переменного напряжения стабильной частоты ротор 11 синхронного электродвигателя вместе с ротором-модулятором 9 приводится во вращение с постоянной скоростью. На подключенных к входам интегрирующего фазометра и к источникам постоянного тока обмотках 5 и 7 зубчатых венцов 4 и 6 наводятся переменные синусоидальные сигналы. Частота сигналов

f равна произведению числа зубьев z на число оборотов п ротора электродвигателя в секунду

Переменная составляющая выходного сигнала обмотки 7 сдвинута по фазе по отношению к переменной составляющей выходного сигнала обмотки .5 на угол ср, пропорциональный углу а поворота входного вала

В интегрирующем фазометре 17 происходит усреднение числа зубьев z следующих подряд мгновенных значений фазовых сдвигов и преобразование среднего значения фазового сдвига в код.

При усреднении числа зубьев z мгновенных значений фазовых сдвигов за один оборот ротора синхронного электродвигателя погрешность измерения угла от влияния технологических погрешностей фазового датчика угла выражается формулой где

Х вЂ” постоянный коэффициент, не зависящий от угла поворота;

Ла — погрешность углового шага зубчатовенца 6;

Š— смещение осей вращения ротора-модулятора и входного вала; а — текущее значение угла поворота входного вала.

Поскольку венцы с зубьями на внешней цилиндрической .поверхности можно выполнить с гораздо большей точностью, чем на внутренней поверхности, то предлагаемая конструкция фазового датчика угла вместе с интегрирующим фазометром позволяет значительно уменьшить погрешности по сравнению с известными преобразователями.

Вследствие наличия потоков рассеивания индуктивных генераторов, образованных зуб. чатыми венцами 4, 12 и 6, 12 и их ваимного влияния один на другой возникает погрешность изменения разности фаз выходных сиг. налов обмоток с периодом, равным углу по2х ворота входного вала на величину — . Для

z уменьшения указанной погрешности вводится экран 10, который заодно с ротором-модулятором .и разделяет зубчатые венцы 4 и 6.

Напряжения питания двигателя вызывает синхронные наводки на обмотках 5 и 7, в результате чего при числе зубьев кратном числу пар полюсов синхронного двигателя сигналы наводки синхронны с переменной составляющей выходного сигнала обмотки 5, что приводит к дополнительной погрешности нелинейности. Для исключения указанной погрешности в фазовом датчике угла число зубьев z каждого зубчатого венца и число пар полюсов двигателя выбраны из условия удовлетворения уравнению нониуса, при этом сигналы наводки равномерно смещаются по фазе относительно выходных сигналов. 3а один оборот ротора-модулятора величина смещения составляет один период выходного сигнала. При усреднении зубьев z мгновенных значений .фазы за оборот ротора-модулятора синхронные наводки также усредняются, а их влияние на погрешность нелинейности преобразования пр акти чески исключ а ется.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовый датчик угла, в корпусе которого жестко укреплены статор синхронного электродвигателя и один зубчатый венец с обмоткой, другой зубчатый венец с обмоткой укреплен на входном валу, а безобмоточные зубчатые, венцы жестко соединены с ротором синхронного электродвигателя и ротором-модулятором, интегрирующий фазометр,,входы которого подключены к обмоткам зубчатых венцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, ротор-модулятор установлен на подшипниках внутри статора синхронного электродвигателя, безобмоточные зубчатые венцы выполнены с зубьями на внутренней цилиндрической поверхности, зубчатые венцы с обмотками выполнены с зубьями на внешней цилиндрической по верхности и разделены один от другого экраном, который укреплен на роторе-модуляторе, а число зубьев венца с обмоткой и число,пар полюсов синхронного электродвигателя, выбрано из условия удовлетворения уравнению нониуса.

Редактор Т. Янова

Составитель И. Назаркина

Техред Т. Курилко

Корректор Л. Орлова

Заказ 1225 2 Изд. № 1096 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делагк изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2