Устройство преобразования угла поворота вала в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Севетсииа

Социапистическик

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 11.0876 (21) 2392068/18-24 с присоединением заявки Ъ(23) Приоритет(51) М. Кл.

О 08 С 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 0501,79, Бюллетень {{й, 1 (53) УДК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 0Ы1,79 (72) Автор изобретения

О.А.Хайнацкий

I . Ч1

{ (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД Устройство относится к преобразо. вателям измеряемой аналоговой величины в числовой эквивалент и может быть использовано в измерительной технике и автоматике °

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство преобразования угла поворота вала в код, содержащее датчик угла поворота, соединенный через последовательно соединенные электромеханический компенсационный преобразователь и блок управления с блоком перемещения, который кинематически соединен с датчиком угла и с эталонным датчиком, выход которого соединен с отсчетным блоком (Ц

В известном устройстве измеряемая аналоговая величина { с помощью аналогового датчика (модулятора) преобразуется в электрический сигнал, модулируемый параметр которого, например, напряжение или фаза компенсируется до нуля, за счет включения электромеханической следящей системы, 26 осуществляющей разворот подвижного элемента электромеханического компенсационного преобразователя (ЭКП) до устранения сигнала рассогласования между измеряемой величиной и углом положения подвижного элемента

ЭКП. Благодаря этому в известном устройстве измеряемая величина преобразуется в угол поворота выходного вала блока перемещения, который с помощью датчика угла и отсчетного блока преобразуется в цифровой код.

Преимуществом известного устройства является простота реализации, обусловленная воэможностью использования широко применяемых стандартных элемен-.îâ, широкий диапазон измерения и возможность получения высокой точности преобразования, которая определяется наличием в цепи преобразователя высокоточного и широкодиапазонного ЭКП.

Как известно, для рассматриваемого устройства характерны следующие особенности: — в общем случае сигнал рассогласования между измеряемой величиной и угловым положением подвижного элемента ЭКП носит нелинейный характер (например, синусоидальный, квадратичный, гиперболический и т.д.)1 в узлах блока перемещения имеются технологические погрешности (люфт в редукторе, трение, гистерезис исполнительного двигателя и т.д.); блок перемещения является инерциб41478

Устройство, представленное на фиг. 1, содержит: датчик угла 1,электромеханический компенсационный преобразователь 2,блок перемещения 3,блок управления 4,эталонный датчик угла 5,от- 35 счетный блок б, состоящий из кодирующего блока 7 и блока опроса 8, трехпозиционный элемент 9, вибратор 10, блок коррекции. 11.

На фиг.2 показаны: 12 — импульce, 50 сформированные на выходе вибратора10, 13 — график, показывающий изменение измеряемой величины а; 14 - график. онным и включается после поступления на вход управляющего сигнала с временной задержкой, равной постоянной времени 4,.

Нали -1ие в известном устройстве указанных выше особенностей приводит к тому, что электромеханическая следящая система не позволяет осуществить полную отработку сигнала рассогласования до нуля (как в динамике, так и в статике), что приводит к появлению погрешности некомпенсации. 10

Следовательно, недостатком известного устройства является наличие погрешности некомпенсации, которая не позволяет реализовать высокие точностные характеристики электромеханического компенсационного преобразователя, и, следовательно, получить предельно возможную точность устройства, равную точности электромеханического 20 преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет исключения погрешности некомпенсации и упрощения конструкции, за счет

25 снижения требований к точностным характеристикам узлов блока перемещения и блока управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство преобразования угла. поворота вала в код введены блок кор30 рекции трехпозиционный элемент и вибратор, а отсчетный блок выполнен из блока опроса, соединенного с кодирующим блоком, выход электромеханического компенсационного преобразователя соединен через трехпозиционный элемент с первым входом блока коррекции, второй вход которого соединен с выходом вибратора, выход блока коррекции соединен с другим 4(! входом блока управления, другой выход трехпозиционного элемента соединен с первым входом блока опроса отсчетного блока, второй вход которого соединен с выходом вибратора.

На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 дан пример выполнения блока формирования корректирующего сигнала. показывающий угол поворота подвижного элемента ЗКП; 15 — импульсы, сформированные на выходе блока формирования корректирующего сигнала; 16 - импульсы, сформированные на выходе элемента сопряжения 10.

На фиг.3 обозначены: 17 - ключ;

18 — триггер.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемая величина а с помощью датчика угла поворота 1 преобразуется в электрический сигнал, модулируемый параметр которого, например, напряжение или фаза, изменяется пропорционально измеряемой величине а. Выходной сигнал датчика 1 поступает на вход ЭКП 2, на выходе которого формируется сигнал рассогласования между измеряемой величиной рс и угловым положением подвижного элемента ЭКП.

По сигналу рассогласования блок управления включает блок перемещения 3, выходной вал которого вращаясь перемещает подвижный элемент

ЭКП 2 до устранения с некоторой ошибкой сигнала рассогласования между измеряемой величиной а (фиг.2„поэ.13 и угловым положением вала подвижного элемента ЭКП (фиг.2, поз. 14).

Выходной сигнал ЭКП поступает также на вход трехпозиционного элемента 9, в котором в зависимости от амплитуды и знака сигнала рассогласования формируются сигналы трех уров-! ей: (+1) — при положительном сигнале рассогласования; (О) — при нулевом сигнале рассогласования; (-1) — при отрицательном сигнале рассогласования.

Эти сигналы поступают в блок коррекции 11, который при отсутствии выходных импульсов вибратора 10 находится в отключенном положении.

Для формирования выходного кода в вибраторе 10 формируются импульсы опроса с фиксированной частотой (фиг.2, поз.12), которые поступают соответственно в блок опроса 8 и блок коррекции 11. В моме..т прихода импульса опроса на выходе блока 11 появляется корректирующий импульс, полярность которого в соответствии с сигналом трехпозиционного элемента

9 имеет знак сигнала рассогласования (фиг.2, поз.15).

Этот импульс включает блок перемещения в форсированный режим, при этом выходной вал блока перемещения, вращаясь на максимальной скорости перемещает подвижный элемент ЭКП до устранения сигнала рассогласования между измеряемой величиной а (фиг.2, поз. 13) и углом поворота подвижного элемента ЭКП 2 (фиг.2, поз.14). В момент нулевого значения сигнала рас641478 согласования, трехпозиционный элемент ,9 устанавливается в нулевое положение, при этом по выходному (нулевому) сигналу трехпозиционного элемента 9 блок коррекции выключается, появляется импульс считывания, который при наличии импульса опроса (поступающего с выхода вибратора 10) списывает с выхо- да кодирующего блока 7 код эталонного датчика угла 5, соответствующий угловому положению подвижного элемента

ЭКП, а следовательно, и истинному значению измеряемой аналоговой вели- )0 чины а .

После выключения блока коррекции за счет инерции подвижных узлов блока перемещения (двигателя, редуктора) и

ЭКП, подвижный элемент перейдет состояние равновесия (при котором сигнал рассогласования равен нулю) и на выходе ЭКП появится сигнал рассогласования противоположного знака (по отношению к направлению перемещения подвижного элемента ЭКП), который через блок управления 4 и блок перемещения 3 возвратит через промежуток времени Ц., подвижный элемент

ЭКП в первоначальное положение (установившееся)(соответствующее положению подвижного элемента ЭКП до прихода импульса опроса.

При поступлении нового импульса с выхода вибратора 10 процесс формирования выходного кода преобразователя ЗП повторяется.

На фиг.З показана схема блока коррекции 11, в которой ключ 17 до прихода импульса опроса по Вх.1 находится в закрытом положении и сиг- 35 нал трехпозиционного элемента не проходит.

При поступлении импульса опроса по

Вх.2 триггер 18 переключается в рабочее положение и ключ 17 открывает- 40 ся. На выходе ключа блока коррекции появится импульс, поступающий на вход блока управления 4. При переключении трехпозиционного элемента 9 (в момент нулевого значения сигнала рассогласования) в нулевое положение триггер 18 устанавливается в первоначальное (нулевое) положение, а нулевой сигнал с выхода триггера 18 закрывает ключ 17 и отключает блок 11.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить погрешность некомпенсации в момент прихода импульсов опроса и за счет этого повысить точность преобразования.

Формула изобретения устройство преобразования угла поворота вала в код, содержащее датчик угла поворота, соединенный через последовательно соединенные электромеханический компенсационный преобразователь и блок управления с блоком перемещения, который кинематически соединен с датчиком угла и с эталонным датчиком, выход которого соединен с отсчетным блоком, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок коррекции, трехпозиционный элемент и вибратор, а отсчетный блок выполнен нз блока опроса, соединенного с кодирующим блоком, выход электромеханического компенсационного преобразователя соединен через трехпозиционный элемент с первым входом блока коррекции, второй вход которого соединен с выходом вибратора, выход блока коррекции соединен с другим входом блока управления, другой выход трехпозиционного элемента соединен с первым входом блока опроса отсчетного блока, второй вход которого соединен с выходом вибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Орнацкий П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев. Высшая школа, 1973, с.452-455.

641478

Составитель И. Назаркина

Редактор В.Лукин . Текред I0.циймет Корректор Е..дичинская

Тираж ЖУ Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 753.8/4б

Филиал HIIH Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

I ! A áëþó раапенир