Устройство для формирования опорных гармонических сигналов

Авторы патента:

МИНЦЕРИС БОРИС ИЛЬИЧ

КУЛИС ЛЕНГИНАС ИОНО

КРИЩЮКАЙТИС ВАЛЕНТИНАС АНТАНО

H03B17G08C9 -

Союз СоЪетских

Социалистических республик

ОП КСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОИЗОМУ СВИДИИЛЬСТВУ (/// 658706

i.;/ А, «,"1-, (51) М. Кл.

Н ОЭ В 17/ОО

Q 08 С 9/ОО (61) Дополнительное к авт. свид-ву(Ы) ЗаЯвлено 12.04.77(21) 2477269/18-24 с присоединением заявки №

Государотве№ный коы№тет

СССР ав делам изоорвтеи№й н открытий (23) ПриоритетОпубликовано25.04.79.Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 28.04.79 (53) УДК 681.34 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Минцерис, Л. И. Кулис и В. А. Крищюкайтис

Вильнюсский филиал Экспериментального научноисследовательского института металлорежущих станков (7l) 3аявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНЫХ

ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к преобразователям неэлектрических величин в электрический гармонический сигнал.

Известны устройства для формирования опорных гармонических сигналов, содержащие диски, на которых расположены прозрачные и непрозрачные участки, или диски с зубцами и датчики, подключенные через усилитель-ограничитель к блоку формирования первой гармоники электрического сигнала (1).

Недостаток таких устройств состоит в сложности выполнения блока формирования, что понижает надежность устройства.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для формирования опорных импульсов, содержащее диск с метками, закрепленный на валу, и датчик, подключенный через усилитель-ограничитель к интегратору (2).

Недостатком этого устройства также является сравнительно невысокая точность.

Цель йзобретения вЂ” повышение точности устройства для формирования опорных гармонических сигналов.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве метки рас положены по периметру диски в Правных секторах, а длина меток в пределах каЖното секторе ревев 1/2 (/енвв > «I где 1-0,1, 2 ..., (p -1), На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства; йа фиг. 2 - диаграмма, поясняющая работу у-стройстве.

Устройство для формирования опорных гармонических сигналов (см. фиг. 1) содержит диск 1 с метками 2, датчик 3, усилитель-ограничитель 4 и интегратор

5. Диск 1 закрепляется на валу, который приводят во вращение. Прп вращении диска 1 метки 2, нанесенные по его периметру по определенному закону, проходЯт M/«MG датчика 3, котоРый Bb«PB6BTbl вает электрический сигнал. Последний усиливается и ограничивается в усилите658706 ле-ограничителе и интегрируется в интеграторе 5. Метки могут быть разными: механическими, выполненными в виде углублений и выступов по периметру метаЛлического диска или светоконтрастными.

В первом случае в качестве датчика используется магнитная головка, во второмфотоголовка. Сигналы, получаемые на выходе усилителя-ограничителя 4 имеют определенную форму и закон изменения, которые обусловлены законом нанесения меток 2 по периметру диска l.

Пусть диск 1 разделен на 12 секто ров. В секторе 1 (см. фиг. 1) слева направо нанесены: светоконтрастная метка (заштрихованный участок), далее промежуток, равный по длине метки, I снова метка и т.д. При прохождении сектора 1 мимо опорного датчика 3, в случае, если вращение диска осуществляется против часовой стрелки и на вы. ходе усилителя-ограничителя 4, подключенного к датчику 3, появится электрический сигнал; один период которого изображен на фиг. 2,а, и представляющий собой прямоугольное, симметричное напряжение (меандр). Здесь условно наличию метки соответствует сигнал с амплитудой + 1, а промежутку (т. е. отсутствию метки) .сигнал с амплитудой вЂ” 1. Среднее значение такого сигнала равно О, что следует (см. фиг. 2,а) из равенства плошадей над и под линией среднего значения (отмеченных штриховой линией) Для сигнала, изображенно» го на фиг. 2, а, линии среднего и нулевого значения совпадают. Электрический сигнал, соответствующий меткам в секторе Л, показан на фиг. 2, б; в данном случае длина метки в три раза больше длины промежутка. Среднее значение такого сигнала равно 0,500. В секторе

IÕÕ. длина метки относительно длины промежутка выбрана такой, что среднее значение сигнала (см. фиг. 2,в) равно

0,866. В секторе 1 - промежутков нет; соответствующий ему сигнал (см. фиг. 2, r) имеет среднее значение, равное 1,000 и т. д.

Отметим, что величины этих средних значений равны соответственно значениям синусов углов О,, 30, 60, 90

Ю и т. д. до 330 . Таким образом, при вращении диска на выходе датчика 3 образуются импульсы разной длительности, причем средние значения их изменяются по синусоидальному закону с частотой равной частоте вращения ротора, Р т. е. имеет место широтно-импульсная модуляция (ШИМ) . Точность формирования синусоидального закона определяется точностью формирования значений

5 отдельных углов. Поэтому, чем на большее число секторов будет разделен диск, тем ближе к синусоидальному будет закон изменения. Общая длина метки в пределах сектора рассчитывается при ус10 ловии разбиения диска на 11 секторов.

Обозначим через часть, которую составляет общая длина метки в пределах дуги сектора по периметру от длины ду2 R ги сектора, где Я- радиус диска, 15 тогда выражения для .у имеет вид:

2Я

Т 2 Й+ЯИ 13 1=О)1,2."Ь-<>

При 1 О ð0,5,т. е. половину общей длины сектооа I по периметру (эта длина равна вЂ”, где Я- радиус диска) за2К

t1 нимает метка, а другую оставшуюся половину-промежуток. Это означает, что сектору Х соответствует прямоугольный симметричный электрический сигнал типа

"меандр". При 1 =1 =0,75. При этом в секторе II общая длина метки составляет 3/4 всей дуги в пределах сектора, т. е. электрический сигнал, соответствующий сектору II такой, каким он показан на фиг. 2, б. При . -=2 0,933, т. е. большая часть длины дуги сектора 1И по периметру занято меткой (более 0,9), на долю промежутка осталось 0,67 всего

35 периметра в предела х сектора. С реднее значение электрического сигнала (см. фиг.

2, в), соответствующего сектору Ill, равно

0,866. Проверка величины среднего значения очень проста: необходимо убедить40 ся, что площадь под линией среднего значения равна площади над ней. Приняв (см. фиг. 2,в), что размах импульсов равен двум, площадь над кривой (1-0,866) х0,933 должна равняться площади ниж«

45 ней части (1+0,966) х0,067, т. е. эти плошади равны между собой и равны числу 0,125022. Итак, видно, что выбор длины метки в. секторе И(, равной

0,933 от периметра в пределах сектора, 50 дает в результате число для среднего значения электрического сигнала, равное

1 о

0,866, что соответствует 91п60, В секторе ХЧ (1 3, =1) вся длина дуги

55 сектора по периметру занята под метку.

Следовательно, среднее значение соответствующего ему сигнала равно 1. Производя дальнейшие вычисления по предложенной формуле, можно получить все значе658706 ния для части, которую составляет длина метки в пределах сектора or всего периметра.

Таким образом, при выбранном разбиении диска 1 на известное число и выбранном значении радиуса диска Я, подсчитывается длина дуги сектора по перимет2ТК ру - она равна „ . Затем, подсчитывается длина метки, она равна для каждого сектора

1Î

Таким образом, опорный сигнал формируется в виде последовательности импуль- сов фиксированной амплитуды, длительность которых изменяется по синусоидальному закону, поэтому средние значения получаемых сигналов меняются также по синусоидальному закону с частотой, равной частоте врашения ротора. Интегрируя этот широтномодулированный сигнал во времени интегратором 5 получают синусоидальное напряжение.

Формула изобретения

Устройство для формирования опорных гармонических сигналов, содержащее диск с метками, закрепленный на валу, датчик, подключенный через. усилитель-ограничитель к интегратору, о т л и ч а ю ta e е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, метки расположены по периметру диска в 5 равных секторах, а длина меток в пределах каждого сектора равна >(> (<+sin pôÿå 0.1-3

2!6 1

И (И -1).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Q. И. и др. Датчики контроля и регулирования, М., Машинострое ние", 1965, с. 460-467.

2. Иатент ФРГ N 2122967, кл. 9 Ol М 1/22, 1971. (35 8706 х, х к -" 3 0,У ю

Х1 1 к2 1 среди. зное, О, ОЯ

Ке

= P=n s к,+ х

Х (g-0Я) = X2 (/ 05) с/еВУ» 344 к б, $00

Х1

= =0xu

Хте К2