Канал точного отсчета преобразователя угол-код

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцмвпмстмческмх

Респубпмк

< 714455 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено12. 10.77 (2т ) 2533895/18-24 (53)М. Кл.

G 08 С 9/04 с присоединениеит заявки Ме

Госудоротоениый иоевпет

СССР оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.02.80, Бюллетень ¹5 (5З1УД К681. 325 (088.8) Дата опубликования описаиия08.02.80 (72) Авторы изобретения

A. С. Буданов и А. А. Гаврилов (71) Заявитель (54) КАНАЛ ТОЧНОГО ОТСЧЕТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

УГОЛ-,КОД

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для представления угла поворота вала в цифровой форме.

Известны двухотсчетные преобразова-

5 тели угловых перемещений в код параметрического типа, которые содержат опорный и сигнальный элементы которые во взаимодействии с модулируюшим элементом осуществляют модуляцию физической величины, а также приводный микродвигатель (1).

Наиболее близким по технической сущ« ности к данному является канал. точного ( отсчета преобразователя угол-код, содер- жаший генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом блока управления и входом делителя частоты первый выход которого через усилитель соединен с микродвигателем, кинематически соединенным с параметрическим преобразователем угла, выходы которого через соответствующие нуль-индикаторы соединены со вторым и третьим входом блока управления, первый выход которого соединен со входом счетчика, элемент управления, фильтр нижних частот, фазовые детекторы и избирательный усилитель(2, Задача управляющего элемента сосстоит в том, чтобы, изменяя фазовый сдвиг питающих напряжений микродвигателя, противодействовать качаниям ротора микродвигателя. Напряжение питания микродвигателя поступает от делителя частоты на элемент управления, после которого усиливается по мощности усилителем. Таким образом фазовое управление можно вести как по одной, так и по двум фазам. В прототипе использовалось для питания синхронного микродвигателя напряжение прямоугольной формы, а в качестве элемента управления использовались одновибраторы.

Недостатком прототипа является малая точность, так как системы не позволлют полностью устранить все источники по1 греш посте й, 3 7

Целью изобретения является повышение точности преобразователя в канале точного отсчета с параметрическим преобразователем масштаба угла.

Это достигается тем, что в канал точного отсчете преобразователя угол-код, Ф введены блок команд, счетчик периодов, блок разности, блок умножения, блок масштаба, сумматор и регистр памяти, второй выход блока управления через йбс ледовательно соединенные счетчик периодов и блок разности соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй выход делителя частоты соединен с первым входом блока команд, второй вход которого соединен с третьим выходом блока"управления, пер- вый выход блока команд соединен с первым входом регистра памяти и вторым входом сумматора, а второй выход — со вторым входом блока умножения, первый выход счетчика через блок масштабирования соединен с третьим входом блока — - умножения, второй выход счетчика сое; — динен с третьим входом сумматора, выход которого соединен со вторым входом. регистра памяти.

Сущность изобретения состоит в том, что для устранения частотной модуляции определяют фазу не кодированием вре менного интервала между нуль-переходами сигнального и опорного напряжений

1 и tо+, а кодированием отношения

" времэнного интервала к периоду сигнала в текуший момент времени, т.е.

t — t. е+ о+

Ч а

Ядс где Т = щ

Влияние фазовой модуляции с частотой, " вращения ротора микродвигателя устра— йяется суммированием результатов N преобраздваний, где каждое преобразова"ние осушествляется в моменты времени равные t = — (0- (), Й -чи2м.

n i Й.Й . сло измерений за оборот, как правило, 8, 16, 32 и т.д; Л. — частота врашения ротора.

Опорное и сигнальное напряжение с параметрического преобразователя масш- таба угла подаются на нуль-индикаторы, фиксируюшие момент перехода че", рез нуль от отрицательной к положительной полуволне. В этот момент они ,выдают короткие, импульсы, фронт на растания которых определяет разрешаю14455 4 ную способность измерения. Временной

25

l0

40

50

55 нтервал, пропорциональный фазовому сдвигу, формируется в блоке управления, и в течение длительности этого интервала импульсы эталонной частоты поступают на вход счетчика. Количество импульсов, подсчитанное за время, пропорционально фазовому сдвигу между опорным и сигнальным напряжениями. Так как сигналы с нарамэтрического фазоврашателя искажены амплитудной и фазовой модуляциями с частотой, определяемой скоростью врашения микродвигателя, а измерения фазы происходят многократно за период паразиткой модуляции, то число в счетчике периодически измеряется. Появляется "дребезг" показаний. Характер и величина "дребезга" в порядке возрастания определяются: амплитудной модуляцией, неравномерностью скорости врашения и фазовой модуляцией. Подавление паразитной фазовой модуляции осушествляется блоками. Импульсы после нульиндикаторов поступают на фазовый детектор. Избирательный усилитель выделяет и усиЛивает составляющую с частотой фазовой модуляции, которая воздействуя на нуль-индикатор, вызывает изменения. обратные паразитному изменению фазы сигнала. Изменечня показаний от нестабильности скорости вращения обусловлены тем, что частота сигналов, снимаемых с параметрического преобразователя масштаба угла, получается переменной, тогда как частота заполняюших импульсов постоянна. С целью компенсации этой составляюшей погрешности фазовый детектор выявляет на частоте выходного сигнала параметрического преобразователя масштаба угла колебания ротора микродвигателя и после фильтрации его фильтром нижних частот подает на элемент управления.

На чертеже приведена блок-схема кайала точного отсчета преобразователя угол-код.

Канал точного отсчета преобразователя угол - код содержит генератор 1 импульсов, делитель частоты 2, блок 3 команд, усилитель 4, микродвигатель 5, параметрический преобразователь 6 угла, нуль - индикаторы 7 и 8, блок 9 управления, счетчик 10 периодо блок ll разности, блок 12 умножения, блок 13 масштаба, счетчик 14, сумматор 15, регистр 16 памяти.

Выход усилителя 4 подключен ко входу микродвигателя 5, вал которого соединен.Ъ

5 714455 6 с одним входом параметрического преобразователя масштаба 6 угла, а второй его вход соединен с исследуемым валом. Два выхода параметрического преЬбразователя масштаба 6 угла подключены через нуль-индикаторы 7 и 8 ко входам блока 9 управления, выход которого соединен со входом счетчика 10 периодов Выход генератора 1 импульсов подключен ко входу делителя частоты 2 и к другому входу блока 9 управления. Выход делителя 2 частоты под» ключен ко входу усилителя 4 и к одно-. му из входов блока З,команд, к другому входу которого подключен второй вы- !5 ход блока 9 управления. Выход счетчика 10 периодов через блок 11 разности подключен к одному из входов блока 12 умножения, другие входы которого соединены с одним из выходов блока 3 ко- 20 манд и с выходом блока 13 масштаба, вход последнего через счетчик 14 угла подключен к третьему выходу блока 9 управления. Выход блока 12 умножения и другой выход счетчика 14 угла под- 25 ключены к входам сумматора „1 5; другой вход которого и один из входов регистра 16 памяти соединены с другим выходом блока 3 команд, выход сумматора 15 подключен к другому входу регистра 16 памяти.

По цепи генератор 1 импульсов, делитель частоты 2, усилитель 4 мощности осуществляется питание синхронного мик»

Ф родвигателя 5 параметрического преобразователя 6 угла. (Микродвигатель вращает общий ротор модулирующий элемент опорного и сигнального каналов. Модулируемый элемент (статор) опорного напряжения жестко закреплен и не имеет связи с сигнальным элементом, который

1 связан с входным (измерительным) валом. При повороте вала сигнального элемента параметрического преобразователя а угол 4, фаза выходного сигнального

3 впряжения изменяется íà Zw относи9, тельно фазы опорного напряжвйия, гдеукоэффициент преобразования масштаба угла. Переходы через нуль напряжений опорного и сигнального каналов определяются нуль — индйквторвми 7 и 8, Блок 9 управления совместно с блоком 3 команд определяет время t „, исходя из

2я задвннаго Й = 8, 16, 32, как,„"-д (И-4) A - скорость вращения микродвигателя, ц - число измерений зв оборот, и формирует интервал времени пропорциональный сдвигу фаз между первыми гармониками опорного и сигнального напряжений. В течении интервала времени счетчик 14 угла заполняется импульсами от генератора 1. Управление счетчиком 10 периодов осуществляется через нуль-индикатор 7 блоком 9 управления и блоком 3 команд. После кодирования периода и угла происходит обработка результатов. В блок 11 разности иэ счетчика 10 периодов переносится, с учетом знака, разность между расчетным перио- . дом и измеренным. Информация со старших разрядов счетчика 14 угла поступает на блок 13 масштаба, который в зависимости от фазового сдвига сигнального напряжения определяет масштаб пересчета разности периодов. Умножение величины разности периодов на масштабный коэффициент происходит в блоке 12 умножения.

Результат из блока 12 умножения переносится в младшие разряды сумматора 15, куда поступает и код из счетчика 14 угла. Перенос в регистр 16 памяти кода из сумматора 15 производится один раз зв период вращения ротора микродвигвтеля.

30 Предлагаемое устройство канала точного отсчета позволяет практически полностью устранить периодически изменяющиеся во времени погрешности преобразователей угол- код с параметрическимидат35 чиками угла. Величину суммарной погрешности удалось снизить с 40-30 угл сек до 1-:2 угл.сек. нв том же образце, датчика.

Формула изобретения

Канал точного отсчета преобразоввте1 ля угол-код, содержащий генератор им45 пульсов, выход которого соединен с первым входом блока управления% входом

1: делителя частоты, первый вЫход которого через усилитель соединен с микродвигателем, кинемвтически соединенным с па50 рвметрическим преобразователем углв, выходы которого через соответствующие нуль-индикаторы соединены со вторым и третьим входом блока управления, первый выход которого соединен со входом

55 счетчика отличающийся тем, l что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок команд, счетчик периодов, блок разности, блок

+pP у7ФЙ

I е

I О

Составитель Н. Назаркина

Редактор С, Равва Техред О. Андрейко Корректор B. Синицкая

Заказ 9295/50 Тираж 682 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектиая, 4

7 71 умножения, блок масштаба, сумматор и регистр памяти, второй выход блока управления через последовательно соединенные счетчик периодов и блок разности соединен с первым входом блока перемножения, выход которого соединен с нервам входом сумматора, второй выход -. делителя частоты соединен с первым входом блока команд, второй вход ко- торого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход блока команд соединен с первым входом регистра памяти и вторым входом сумматора, а второй выход — со вторым входом блока, умножения, первый выход счетчика че4455 8 рез блок масштаба соединен с третьим входом блока умножения, второй выход счетчика соединен с третьим входом сумматора, выход которого соединен со вторым входом регистра памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зверев A. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., "Энергия", 1974, с. 11-18.

2. Буданов A. С. и др. Электронные узлы преобразователя угол-код. Реф.инф. по радиоэлектронике, 1971, К 21, реф.

15 681, с. 195 (прототип).