Преобразователь угла поворота вала в код

Авторы патента:

G08C9/04 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<„;781866

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г (61) Дополнительное к авт, свид-вувЂ” (51)М. Кл.

G 08 С 9/04 (22) Заявлено 261278 (21) 2701065/18-24 с присоединением заявки МвЂ”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 231180.Бюллетень М 4 3 (5Ç) У4К681. 34 (088. 8) Дата опубликования описания 25.1180 (72) Авторы изобретения.А. В. Новиков, tO. Ф. Сульженко и О. А. Хайнацкий

) ".Г т . П Г" ..Ц «)Я (71) Заявитель (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА BAJIA В КОД

Изобретение относится к системам автоматического преобразования перемещений в код, а именно к преобразователям угла йоворота вала в код.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор (CKBT) и блок формирования кодового сигнала выполненный B виде многофазГ

10 кого трансформатора, к обмоткам которого подключено фазочувствительные элементы с триггерным выходом

Недостаток этого устройства вЂ” его сравнительно низкая точность.

Наиболее близким техническим ре- 15 шением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала,в код, содержащий последовательно включенные М-разрядный блок синусно-косинусного преобразования кода s. напря- 2О жение (СКПКН), выполненный, например, в виде генератора импульсов, формирователя симметричной треугольной функции и двух цепочек из последователь.но включенных блока сравнения, фаэоинвертора и усилителя мощности, СКВТ, избирательный фазочувствительный выпрямитель и блок формирования полезного сигнала, выполненный из последовательно соединенных реверсивного ЗО счетчика и блока преобразования напряжения в частоту, а выходы реверсивного счетчика соединены с цифровыми входами N-разрядного блока синуснокосинусного преобразования кода в напряжение 21 .

Недостатком известного устройства является невысокая точность преобразования, обусловленная нестабильностью амплитудных и фазовых характеристик усилителей мой ности-.

Цель изобретения вЂ” повышение точности устройства эа счет исключения влияния погрешностей усилителей мощности на точность преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введены генератор низкой частоты, два ключа и цифровой сумматор, выход генератора низкой частоты соединен с первым входом цифрового сумматора и с управляющими входами ключей, сигнальные входы которых подключены к роторным квадратурным обмоткам СКВТ, выходы ключей соединены со входами фазочувствительного выпрямителя, второй и третий входы цифрового сумматора соединены с (й-1)-ым и с N-ым выходами реверсивного счетчика, выходы цифрового сумматора со1

781866 единены с (N-1)-ым и с N-ым входами

М-разрядного блока СКПКН.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь содержйт й-разрядный блок 1 СКПКН, СКВТ2, фазочувстви5 тельйый выпрямитель 3, реверсивный счетчик 4, блок 5 преобразования напряжения в частоту, усилители б и

7 мощности, ключи 8 и 9, цифровой сумматор 10, генератор 11 низкой частоты.

С первого по (И-2) разрядные выходы реверсивного счетчика 4 подключевЂ” ны к соответствующим с первого по (N-2) разрядным входам блока 1, вы- 15 ходы которого через усилители б и 7 мощности подключены к синусным и косинусным обмоткам СКВТ 2, расположенным на статоре, роторные обмотки которого через ключи 8 и 9 подключены 2О ко входу фазочувствительного выпрямителя 3. Выход фазочувствительного выпрямителя подключен ко входу блока 5 преобразования напряжения в частоту.

Выходы генератора 11 подключены ко вторым входам соответствующих клю-. чей 8 и 9, а один из выходов генератора 11 подключен к младшему разряду второго входа цифрового сумматора 10, первый и второй разряды первого входа сумматора 10 подключены соответствен- ЗО но к (N-1) и N-разрядным выходам счетчика 4, а разрядные выходы сумматора

10 подключены соответственно к (N-1) и К-разрядным входам блока 1 CKIIKH.

Преобразователь угла поворота вала З в код работает следующим образом.

На выходе генератора 11 формируется прямоугольный сигнал типа "меандр", который поступает на управляющие вхо ды ключей 8 и 9, а также на вход 40 младшего разряда второго входа цифрового сумматора 10. Прямоугольный сигнал на выходе генератора 11 имеет два уровня: нулевой и единичный. Конструкция ключей 8 и 9 выбирается таким образом, что при нулевом уровне управляющего напряжения, поступающего на управляющие входы ключей 8 и 9, один иэ ключей, например ключ 8, находится в открытом положении, а другой ключвЂ”

9. в закрытом положении. При единич- 50 ном уровне управляющего напряжения ключ 8 находится в закрытом положении, а ключ 9 находится в открытом положении.

Конструкция цифрового сумматора 10 5 выбрана таким образом, что при нулевом уровне выходного напряжения генератора 11 код М- и (N-1)-разрядов реверсивного счетчика 4 проходит через двухраэрядный сумматор 10 без измене- Щ иия, при этом й-разрядный код на входе блока 1 СКПКН равен N-разрядному коду реверсивного счетчика 4. При единичном уровне выходного напряжения генератора 11 в цифровом сумматоре 10 6 от кода К и (й-1) разрядов реверсивного счетчика 4 отнимается единица младшего разряда, соответствующая единичному коду (N-1) разряда реверсивного счетчика 4. B этом случае

N-разрядный код на входе блока 1

СКПКН отличается от N-разрядного кода реверсивного счетчика 4 на величину равную 2(К-2)

В соответствии с числовым эквива-. лентом Й-разрядного кода, поступающего на цифровой вход блока 1 СКПКН, на его синусном и косинусном выходах формируются периодические сигналы, с амплитудами первых гармоник

2С

00 U< sin(q.. вЂ” )sin(w t);

0tn о

Ui = 02 ° со5(< - ) sin(wet) >

0m где U U2 вЂ” амплитуды выходных сигналов на синусном и косинусном выходах блока

СКПКН;

Q вЂ” числовой эквивалент полного М-разрядного кода

Ощ= 2; текущее значение N-разрядного кода, поступающего на цифровой вход блока СКПКН;

w вЂ” частота повторения пери-. одических сигналов на выходах блока СКПКН, о к

Амплитуды этих сигналов Uq и U2 с учетом амплитудных погрешностей усилителей 6 и 7 мощности в общем случае неравны друг другу. Эти сигналы поступают на запитку синусной и косинусной обмоток СКВТ 2 и наводят в роторных обмотках СКВТ 2 ЭДС значения которых при отключении генератора 11низкой частоты определяются из соотношений (2к рр UD Kz Bin(< -g< "р(р р «2кд) uin tDgtj

2к

uv uî р ррр(р о р рч Бт 2 1 пи«р.;

GATI

" Е= осн ЮСкэт р где Ь Ро „вЂ” основная погрешность преобразования, обусловленная неравенством амплитуд сигналов Н,р u U

Ьц „,. вЂ” дополнительная погрешность преобразования, обусловленная технологическими погрешностями

СКВТ вЂ” амплитудной и угловой неортогональностью статорных обмоток CKBT.

При включенном генераторе 11 низкой частоты за первый полупериод равл л ный Гк = вЂ” „ прямоугольное напряжение имеет йулевой уровень, при этом" как было показано выше выходной код

781866 формула изобретения реверсивного счетчика проходит без изменения через сумматор 10, т, р = ц, а на вход фазочувствительного выпрямителя 3 через ключ 8 поступает сигнал с выхода роторной обмотки

СКВТ. При 0 t с ™

I 5

Ор =iio n 5"п(а gg ь 6 п2а)ь(иид1 )в

За второй полупериод - Т прямоугольное напряжение генератора 11 10 принимает единичный уровень, при этом выходной Мод реверсивного счетчика и сумматоре 10 изменяется на 2(" > единиц, т. е. q q вЂ” 2(" 2, а на вход фаэочувствительного выпрямителя 3 через ключ 9 поступает сигнал с выхода синусной обмотки СКВТ 2, определяемый уравнением л ц„-о к silly -q < -ьу .в п2и ) в<пыА

Рй о и

За счет периодической коммутации сигналов с роторных обмоток СКВТ и эа счет периодического изменения выходного кода реверсивного счетчика

4 на величину равную 2 происходит периодическая амплитудная модуляция угловой погрешности с частотой равной w

Суммарный сигнал на входе избирательного фазочувствительного выпрями- 30 теля равен

0 =О «„(ь (и -g вои сав -q )к

35 киреБ п(иой!2м <) êli) Так как комбинационные гармоники с частотой (ио + (2K-1)ик), определяющие суммарную погрешность Щ преобразователя при w > и,к отличаются по частоте от основного полезного сигнала, то эти гармоники в фазочувствительном выпрямителе 3 отфильтровываются от полезного сигнала как помеха и не влияют на выходной управляющий сигнал, сформированный на выходе фаз чувствительного выпрямителя.

Выходной сигнал рассогласования Аазочувствительного выпрямителя 3, равный 50

2Й

0р 0 К sin(a(o qq )

Ьх

tll поступает на вход блока 5 преобразования напряжения в частоту, в котором с помощью блока 5 и реверсивного счет- г5 чика 4 осуществляется изменение выходного кода q до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю.

При 0 юх 0 числовой эквивалент

qN-разрядного выходного кода счетчика 4 равен измеряемому углу сто, причем амплитудные погрешности усилителей 6 и 7 мощности, а также некоторые погрешности СКВТ 2 не влияют на точность измерения.

Таким образом, преобразователь угла поворота вала в код позволяет повысить точность преобразования измеряемого угла в цифровой код, за счет исключения влияния амплитудных погрешностей усилителей мощности. Экономический эффект от использования преобразователя угла поворота вала в код обусловлена отмеченными выше его техническими преимуществами.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий й-разрядный блок синусно-косинусного преобразования кода в напряжение, выходы которого через усилители мощности подключены к сииусной и косинусной обмоткам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, реверсивный счетчик, управляющий вход которого через блок преобразования напряжения в частоту соединен с выходом фаэочувствительного выпрямителя, (N-2) выхода реверсивного счетчика подключены к (N-2) входам й-разрядного блока синусно-косинусного преобразования кода в напряжение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены генератор низкой частоты, два ключа и цифровой сумматор, выход генератора низкой частоты соединен с первым входом цифрового сумматора и с управляющими входами ключей, сигнальные входы которых подключены к роторным квадратурным обмоткам синусно-коси нусного вращающегося трансформатора, выходы ключей соединены со входами фазочувствительного выпрямителя, второй и третий входы цифрового сумматора соединены с (й-1)-ым и с N-ым выходами реверсивного счетчика, выходы цифрового сумматора соединены с (N-1)-й-ым и с й-ым входами й-разрядного блока синусно-косинусного преобразования кода в напряжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Свчарник Д. В. Дистанционные передачи, 1974, с. 193-196.

2. Авторское свидетельство СССР

М 496581, кл. 6 08 С 9/04, 1967 (прототип)..

781866

Составитель И. Назаркина

Редактор О. Малец Техред E.Кастелевич Корректор Е.Папп

Заказ 8145/57 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4