Преобразователь угла поворота вала в код

 

(») 643937

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 16. 11.76 (21) 2421292/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано25.01,79.Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28,01.79 (51) М. Кл. (ë 08 С 9/04

@оударотеенный комитет

СССР по делам изобретений, н открытий (53) УЙК 681.325 (088.8) А. С, БУданов А. А. Гаврилов, В, Г1 )максимов и . КР,Щу, - " -. тджх

jg " О.

1 о 1т „. тт;,Т,, / (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ), подключенные к блокам преобразования выходных сигналов СКВТ в код.

Одни из известных преобразователей содержат электромеханическую отсчетную часть следящего типа (1). Их недостатком является сложность и значительные динамические погрешности. Второй из известных преобразователей содержит последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, фильтр; фазовращатель, выходы которого через нуль-органы подключены к преобразователю временного интервала в код (2).

Недостатком таких преобразователей является погр нп ость фазовращателя и преобразователя временного интервала в код.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержа2

1 щий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, фазовый детектор, подключенный через преобразователь напряжения в частоту к входу блока управления, выход которого подключен к входу реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к входам двух делителей частоты, выход первого из которых через блок элементов И, другой вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, подключен к входу разрядов второго делителя частоты, другой выход первого делителя частоты через первый дешифратор подключен к двум формирователям синусоидального сигнала, выходы которых подключены к входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, выход второго делителя частоты подключен к второму дешифратору, один выход которого подключен к третьему формирователю синусоидального напряжения (3).

Недостатком такого преобразователя является систематическая погрешность, вызванная изменением амплитуды выходного сигнала СКВТ, что не позволяет полностью реализовать точность компенсационной отсч етн ой ч асти..3

643937

Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла в код путем автоматического регулирования амплитуд сравниваемых напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены блок сравнения, избирательный усилитель, амплитудный детектор, интегрирующее звено, делитель напряжения и блок пороговых элементов, выход синусйо-косинусного вращающегося трансформатора через последовательно соединенные блок сравнения, избирательный усилитель, амплитудный детектор и интегрирующее звено подключен к управляющему входу делителя напряжения, другой вход которого соеди........нен с выходом третьего формирователя синусоидального напряжения, а выход подключен к другому входу блока сравнения, выход избирательного усилителя подключен к одному входу фазового детектора, другой вход которого соединен с вторым выходом второго дешифратора, а выход через блок пороговых элементов подключен к другому входу блока управления, третий выход второго дешифратора подключен к другому входу амплитудного детектора.

В таком преобразователе осуществляется автоматическая подстройка амплитуд информационного и компенсирующего напряжений, что повышает точность преобразователя.

Структурная схема преобразователя представлена на чертеже.

Выход синусно-косииусного вращающегося трансформатора 1 через последовательно соединенные блок 2 сравнения, избирательный усилитель 3, фазовый детектор 4 и блок 5 пороговых элементов соединен с одним входом блока 6 управления. Выход фазового детектора 4 через преобразователь

7 напряжения в частоту подключен к другому входу блока 6 управления, выход которого подключен к входу реверсивного счетчика 8. Выход избирательного усилителя 3 через последовательно соединенные амплитудный детектор 9, интегрирующее звено 10 подключен к управляющему входу делителя 11 напряжения. Генератор 12 импульсов подключен к делителям 13 и 14 частоты. Выход реверсивного счетчика 8 через блок элементов И L5, другой вход которого соединен, с выходом делителя 13 частоты, подключен к входу разрядов делителя 14 частоты. Выходы разрядов делителей 13 и соответственно

14 частоты через дешифраторы 16 и соответственно 17 нодключены к формирователям

18, 19 и соответственно 20 синусоидального напряжения. Выходы формйрователей 18 и

l9 подключены к обмоткам возбуждения

СКВТ 1, а выход формирователя 20 подключен к другому входу делителя 11 напряжения, выход которого связан со вторым входом блока 2 сравнения. Второй выход дешифратора 17 подключен к другому входу фазового детектора 4, а третий выход к др гому входу амплитудного детектора 9.

СКВТ 1 преобразует угол поворота входного вала в напряжение, фазовый сдвиг которого пропорционален углу поворота входного вала. Выходное напряжение (напряжение СКВТ 1) поступает в блок 2 сравнения, в котором складывается в противофазе с компенсирующим напряжением с выхода делителя 11.

Йз результата сложения выделяется и усиливается первая гармоника, несущая информацию как о фазовом, так и о амплитудном разбалансе сравниваемых напряжений.

Избирательный усилитель 3 в тракте фазо1$ вого детектора 4 определяет постоянную времени, которая определяет динамическую характеристику преобразователя угол-код в целом.

Расширение диапазона преобразователя

7 напряжения в частоту позволяет до определенного предела скоростей изменения угла входного вала исключить динамическую ошибку.

Знак и величина рассогласования по фазе между сравниваемыми напряжениями опд ределяет режим работы, т.е. суммирование или вычитание, и частоту заполнения реверсивного счетчика 8, а по амплитуде — коэффициент передачи управляемого делителя 1! напряжения. Команды на режим работы, а также на остановку подачи импульсов от преобразователя 7 напряжения в частоту, вырабатываются блоком 5 пороговых элементов в совокупности с блоком 6 управления.

Заполнение реверсивного счетчика 8 продолжается до тех пор, пока фазовый сдвиг между сравниваемыми напряжениями не будет равен 180 . По мере уменьшения фазового разбаланса снижаются частоты заполнения реверсивного счетчика 8. Чтобы исключить колебательный режим у положения равновесия, введен блок 5 пороговых элементов, 40 порог чувствительности которых должен быть равен половине цены младшего разряда. Изменение фазы компенсационного напряжения осуществляется по цепи, составленной из блоков 8, 15, 14, 17, 20. Число,записанное в реверсивном счетчике 8, один раз за период формируемого сигнала переписывается через блок 15 элементов И в делитель частоты 14. Команда на перенос числа вырабатывается делителем частоты 13 в момент, когда все триггеры устанавливаются в нулевое положение.

Отличие в работе делителей частоты 13 и 14 состоит в том, что записанное число в делитель 14 из реверсивного счетчика 8 эквивалентно начальной установке. Поэтому цикл делителя 14 будет смещен во времени.

Этот временной сдвиг кодовых комбинаций в делителях 13 и 14 частоты преобразуется дешифраторами 16 и 17 и формирователями 18, 19 и 20 синусоидального сигнала в фазовый сдвиг напряжений, 643937

Формула изобретения

ЫНИИПИ Эака9 8029/47 тнраж 109 Подлненое

Фняяаа ППП «Пат нт, г. жеррод, уа. Проектная, Формирователи 18 и 19 вчрабатывают два напряжения, сдвинутых друг относительно друга на 90 и необходимых для создания режима фаэовращателя íà СКВТ 1. В завн- у симости от разнообразных факторов (температура, временной дрейф, технологические ошибки сборки СКВТ) амплитуда напряжений, приходящих на блок 2 сравнения, изменяется, что вызывает ошибку в преобразовании угла в код. Чтобы ее исключить,необ- 1© ходимо поддерживать амплитуды сравнивае- мых напряжений неизменными. Для этого введены амплитудный детектор 9, интегрирующее звено 10 и управляемый делитель I I напряжения. Опорное напряжение для фазового детектора 4 формирует дешифратор

17. Контур автоподстройки амплитуды компенсирующего напряжения, состоящий из блоков 2, 3, 9, 10, 11, позволяет исключить ошибку преобразователя угла, вызванную перечисленнымн ранее факторами. 20

Экспериментальная проверка опытного образца данного преобразователя угла с

СКВТ типа ВТ вЂ” 5 класса А позволила получить точность 20 угловых секунд или в

2 раза лучше, чем у прототипа.

Экономический эффект от использования такого преобразователя определяется его технически м ирен муществом.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, фазовый детектор, подключенный через преобразователь напряжения в частоту к входу блока управления, выход которого подключен к входу реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к входам двух делителей частоты, выход первого из которых через блок эяементов И, другой вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, подключен к входу разрядов второго делителя частоты, другой выход первого делителя частоты через первый дешифратор подключен к двум формирователям синусондального сигнала, выходы которых подключены к входам синусно-косннусного вращающегося трансформатора, выход второго делителя частоты подключен к второму дешифратору, один выход которого подключен к третьему формирователю синусоидального напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок сравнения, избирательный усилитель, амплитудный детектор, интегрирующее звено, делитель напряжения н блок пороговых элементов, выход синусно-косинусного вращающегося трансформатора через последовательно соединенные блок сравнения, избирательный усилитель, амплитудный детектор и интегрирующее звено подключен к управляющему входу делителя напряжения, другой вход которого соединен с выходом третьего формичователя синусоидального напряжения, а выход подключен к другому входу блока сравнения, выход избирательного усилителя подключен к одному входу фазового детектора, другой вход которого соединен с вторым выходом второго дешифратора, а выход через блок пороговых элементов подключен к другому входу блока управления, третий выход второго дешифратора подключен к другому входу амплитудного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код — «Энергия», Л., 1974, с. 82, рис. 30.

2. Патент США № 3505669, кл. 340 — 347, 07.04.70.

3. Авторское свидетельство СССР № 546922, кл. G 08 С 9/04, 18.03.75.