Устройство для контроля линейности характеристик преобразователей "угол поворота в фазу

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 250179 (21) 2718279/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет— (51)М, Кл.

Я 08 С 25/00

Государственный комитет

СССР но дедам изобретений и открытий

Опубликовано 301180 Бюллетень 149 44

Дата опубликования описания 30.1180 (53) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A А. Иванов, Г. И. Вихнович, И. Я. Фесенко и С. В. Ляпин (71) Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ JIHHEAHOCTH ХАРАКТЕРИСТИК

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УГОЛ ПОВОРОТА В ФАЗУ

Предлагаемое устройство относится к области фазоизмерительной техники и представляет собой устройство для измерения и регистрации нелинейности характеристик двухотсчетных преобра- 5 эователей механического угла поворота в электрический угол с электрической редукцией, выполненных на основе многополюс ного поворотного трансформатора, редуктосина или индуктосина . 10

Известен способ определения фаэовой нелинейности выходного напряжения фазовращателя, основанный на компенсации фазовой нелинейности методом

"равных интервалов". Устройство, реа- 1g лизующее указанный способ, содержит вспомогательный фазовращатель, электрическую машину для изменения амплитуды переменного напряжения, оптическую делительную головку, образ- 2О цовую меру фазового сдвига, рубильник и индикатор напряжения (1).

Недостаток этого устройства заключается в необходимости установки контролируемого датчика на оптическую делительную головку.

Известно также устройство для проверки линейности характеристик преобразователей угол-фаза, содержащее источник сигнала, испытуемый фазовраща- 30

2 тель, блок сравнения, регистрирующее устройство, электродвигатель, вспомогательные фазовращатели,редуктор и муф- ту T2) .

Недостатком устройства является сложная кинематяческая связь электродвигателя с испытуемым преобразователем и вспомогательными фазовращат елями .

В качестве прототипа выбрано наиболее близкое к изобретению по технической сущности устройство для проверки линейности характеристик преобразователей угол-фаэ а, содержащее источник сигнала, соединенный с испытуемым фазовращателем, и блок сравнения, подключенный к регистрирующему устройству, однополюсные модуляторы, гетеродин и делители частоты, причем источник сигнала через первый однополюсный модулятор, второй вход которого соединен через первый делитель частоты с выходом гетеродина и входом вспомогательного фазовращателя, соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого связан с выходом второго однополюсного модулятора, первый вход которого соединен с выходом испытуемого фазовращателя, а второй

783827 вход через делитель частоты — с выходом дополнительного фаэовращателя (31 .

В настоящее время в различных системах управления применяются в качестве выходных датчиков двухотсчет. ные преобразователи с электрической редукцией. Обеспечение контроля параметров такого рода фаэовращателей является актуальной задачей, особенно при установке посладиих в устройствах точной механики, при отсутствии внешней связи с валом, íà котором установлен фаэовращатель. Решение поставленной задачи в указанных условиях не может быть обеспечено путем применения прототипа предлагаемого устройства.

Цель изобретения состоит в удобстве эксплуатации путем обеспечения поверки днухотсчетных преобразователей угла понорота в фазу с электрической редукцией в составе приборов.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее источник питания, первый выход которого соединен с конт ролируемйм преобразователем, и блок сравнения, соединенный со входом регистрирующего блока, введены формирователь импульсов, элемент совпадения, фаэосднигающий блок и ключ.При этом второй выход источника питания соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого связан с выходом формирователя импульсон, а выход — с другим входом регистрирующего блока. Первый вход блока сравнения соединен с обмоткой точного отсчета контролируемого преобразователя, второй вход блока сравнения — с.выходом фазосдвигающего блока и выходом ключа. Обмотка грубого отсчета контролируемого преобразователя соединена со входами ключа, формирователя импульсов и фазосдвигающего блока.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - кривая выходного напряжения регистрирующего блока.

Первый выход источника 1 питания соединен с обмотками питания кОнтролируемого преобразователя 2. Блок 3 сравнения соединен с первым входом регистрирующего блока 4, второй выход источника 1 питания » с первым входом элемента 5 совпадения, второй вход которого связан с выходом формирователя б импульсов, а выход — со вторым входом регистрирующего блока

4. Выход фазосдвигающего блока 7 подключен к второму входу блока 3 сравнения на первый вход которого подается сигнал с обмотки точного отсчета контролируемого преобразователя 2.

Сигнал с обмотки грубого отсчета контролируемого преобразователя 2 поступает на вход формирователя 6 импульсов и вход фазосдвигающего блока

7. Через ключ 8 вход фазосдвигающего!

Т блока 7 соединен cего выходом. Кон.тролируемый преобразователь 2 закреплен на валу измерительного прибора 9, на нал воздействует вращающий момент.

На фиг. 2 введены следующие обо значения: е„ - кривая выходного напряжения с амплитудой Е„ регистрирующего блока 4 для моментов времени, синхронных с импульсами первой последователье - кривая выходного напряжения с амплитудой Е регистрируют щего блока 4 для моментов времени, синхронных с импульсами второй последовательности период вращения ротора, интервал времени между двумя от сче т ами, а — величина смещенйя среднего значения от нулевого уровня.

Коэффициент электрической редукции точйого отсчета преобразователя равен р.На первом выходе источника 1 питания имеется сигнал частоты Г,на втором выходе — сигнал частоты

25 4(-1)

2п, где =1,2,, - и 2п-1Ф

=(р-1)а, m=1,..., . В дальнейшем условимся,что n=1.

Для измерения функции фазоной нелищ нейности преобразования угла поворота н фазу электрического сигнала н предлагаемом устройстве используется компенсационный метод измерения.. Сущность

его заключается н том, что сдвиг фазы, вносимый одним отсчетом поверяемого преобразователя, линейно компенсируется путем использования другого отсчета. Разностный сдвиг фаэ представляет собой искомую функцию нелинейности преобразования.

Скорость, разворота ротора преобразователя относительно статора ю определяет скорость развертки во времени функции нелинейности характеристики преобразователя, не влияя на вид

4$ этой функции. В предлагаемом устройстве снимается суммарная функция нелинейности двух датчиков преобразователя в виде дискретных отсчетов (один ряд отсчетов образует одну кривую,, р другой ряд — другую), количество точек на каждой кривой 2(р-1).

Регистрацию результатов сраннения ,фазы сигналов датчиков грубого и точного отсчетов преобразователя произ водят в моменты времени совпадения импульсов напряжения, характеризирующих моменты положительного перехода через нуль напряжения датчика грубого отсчета, и импульсов напряжения на втором выходе источника питания.

40 Для идеального днухотсчетного пре" образователя с электрической редукцией р, в режиме вращения ротора, имеется 4(р-1) пространственных углов в пределах полного оборота ротора преобразователя, для которых сдвиг фазы

783827

Кривая е выходного напряжения изображена на фиг. 2, причем нечетные отсчеты взяты со знаком четных.

Обработка результатов измерения ,позволяет определить расхождения нулей обоих отсчетов и выделить функции нелинейности характеристик для каждого датчика в отдельности. между напряжениями датчиков обоих отсчетов равен (п, п=1,...,4.

Моменты времени, соответствующие нахождению ротора идеального преобразователя в положениях, определяемых этими про=транственными углами, фик- 5 сируются нали чием импульсов напряжения на выходе элемента 5 совпадения.

Условимся разделять эти импульсы на две последовательности, которые образуются четными и нечетными импуль- 1(» сами, причем некоторые импульсы первой последовательности совпадают с началом периода опорного напряжения, импульсы второй последовательности всегда сдвинуты относительно начала периода напряжения питания.

Математическая модель устройства выражается в этом случае следующими зависимостями.

Для включенного положения ключа.8 напряжения на входах блока 3 сравнения записываются в виде

0 = A„Sia tuel+ g+ (g)+ ) (1) то- », в>п (- Ра "«>+ + ), (>) 25 где d. — угол поворота ротора преобраэ ователя;

9L)>Ч (д- функции нелинейности характеристик датчиков грубого и точного отсчетов соответственно," ЗО о> о — начальные фазовые сдвиги дат,Мчиков грубого и точного отсчетов соответственно.

Для моментов времени, синхронных с импульсами первой послецовательности 35 а. ч(. )+ ч = — ""

0 (Р- -1) (3) где n=-0,1,..., 2р-3.

Фаза напряжения датчика точного от.— счета преобразователя в момент регист- » рации, выраженная через функции нелинейности, определяется выражением вида

" "о=р., -", «> «> >,(4)4ç

Выходное напряжение блока 3 сравнения в момент регистрации равно е.= f t" о)=" "" (>.1 где f t e Т ) — решетчатая функция,Т -.Х ° о=р » к - коэффициент пропорциональности, ЬŠ— разность фаэ входных сигналов. 55

Разность фаэ можно представить в виде

4K = Ч(>9}+ Ч (Р+1)Ч -(р+1) Ф (4.) (6) 1 0 0 для n=2m> m 0 ° 1,...> р-2,, d0

4Р. =31+ P(d.)+ - -(Р+-1) Ь -(Р+1)Ч (а) (T) для n2m+1, >П-0,1,...,р-2.

3 н акр функций нелинейности характеристик датчиков точного и грубого Я отсчетов преобразователя в моменты отсчета совпадают для первой последовательности импульсов. Тогда выражение (5) можно записать в виде

Е„=+ К соз(Ч,-(р")Ч;-(р )1 (ц+ ()). (8) регистрируемая кривая е изображена на фиг. 2, причем нечетйые отсчеты взяты со знаком четных.

Составляющие Ф и ((р+1) не эао о висят от угла поворота и вызывают смещение среднего значения от нулевого уровня.

-Для моментов времени, синхронных с импульсами второй временной последовательности, выражения (3), (4), (6), (7) и (8) записываются в виде (9) где n=1,2,...,2 (р-1), раич(и)+Ч =

Р(211- а)47

0 2. P -.1)

- РЧ (а} — PV -М(4.)

0 !

+ У (>О)

hE. = — -Ч (P+4)-(F+1) Ч (а)- Р(») Р; (14)

fl

3 Z 0 0 и = 2 и> - 1, и> = 1, 2,..., р- 1 .

341

= — — Ч (Р )-(Р+.1) Ч (М-Ч(».)Ч; (12)

n=2m, m=1,2,...,р-1 °

Отрицательный знак перед 9() поставлен с учетом того, что функции не линейности датчиков грубого и точного отсчетов имеют в моменты отсчета разные знаки

Е = К S>n(Ч -(P+ ) 1 -(P+ )Y(<)-Ч(а)).(Ь) Для определения расхождения нулей датчиков ставят ключ 8 в отключенное положение, регулировкой фазосдвигающего блока 7 компенсируют постоянную составляющую выходного напряжения регистрирующего блока 4, производят отсчет внесенного фазового сдвига, делят его величину на коэффициент электрической редукции и получают в результате искомую величину расхождения нулей датчиков точного и грубого отсчетов преобразователя. Определив отношение E /Е ; находят величину ам1 плитуды функции нелинейности датчика грубого отсчета в Ч>, 783827 =., c as c - т ч

Р=Ъ1

Р gin (+ Ц ъ х э

0,5 1

2,5

Используя измеренное значение Е> чески связанного с ротором контролйи найденное из таблицы значение m 4 @ руемого. по формуле Предлагаемое устройство обеспечиВает воэможность проведения укаэанной р 9=п Y(p 4)-смгС6ю 1 . (") поверки двухотсчетного преобразователя

s условиях установки его в. прибор при можйо определить значение амплитуд . отсутствии |кинематической связи с рофункции нелинейности датчика точногс у тором преобразователя. отсчета в М, Положительный эффект, достигаемый

Все искомые величины могут быть при йспользовании предлагаемого уст Ою7фЕр5йпгэЕеНЫ НЕПбСРЕДСтВЕННО Пбм ВйДУ ройства, дополнительно, заключается графических функцйй без выполнения в том, что упрощается операция посложных вычислений. Положительным 2О верки, а простота провецения ее позво" фактом" следует считать, чтб выходное ляет автоматйзировать процесс поверки. найртяжение устройства пропорциональ- Путем применения регулировочных но умноженному на р значению функ- органов можно свести до минимума поции нелинейности датчика грубого от- погрешности, связанные с технологичесI счкетэ а, что йовышает точность"измере- yg кими допусками на соосность и торцовое смещение между ротором и статором

Если частота сигнала на втором вы- преобразователя, Одновременно можхоЧе равна 4(р-1)f "тб йойучение от- но судять о степени равенства амсчета возможно не каждый период питаю- плитуд и квадратурном смещении ф азы ще го напряжения для других возмож- напряжений питания при двухфазном ре39 ных значений частоты укаэанного сиг- жиме возбуждения преобразователя. н 1ла уменьшгаетая количество отсчетов в секунду.

Точность поверки параметров преобПогрешность измерения предлагаемого разователя повышается за счет умножеустройства контроля определяется рабо-З ййя на величину р величины отклонения чей частотой его элементов. Основным фазы грубого отсчета от линейного иэст очником пбгрешности предлагаемого закона. устройства контроля является конечная

"=Зйимтеэльность импульсов на входах элемента 5 совпадения.

Формула изобретения

Так, при выполнении устройства на 40 э"ементах систем" Логика-2 с рабочей устройство для контроля линейности частотой 5 ИГц длите ьноств импульсов характеристик „ еобразователей Угол на входах схемы должна быть не менее поворота в фазу, содержащее источник

0,2 мкс. При частоте питающего напитания, первый выход которого соепРЯжениЯ пРеобРазователЯ около 5 кГц 45 дине с контролируемым преобразоВате и коэффиЦиенте РеДУкЦии Р=32й частота лем, и блок сравнения со диненный ймйэульсэов на втором выходе источника со входом регистрирующего блока, о тпитания составит величину порядка : л и ч а--В-щ ь е с я тем, что, с це

600 кГц. Если зона нестабильности ра- лью удобства эксплуатации, в устройботы элемента 5 совпдения 10Ъ от д и SO ство ВВедены фор г рователь импульсов, тйльности импульсов, то ошибка в опре элемент совпадения, фазосдвигающий

Делении Разности фаз СРавнивае "х сиг- блок и, юч, ВтороЙ Выход ис,очника

-налов сост авит величинд питания- соединен с первым входом эле— мента совпадения, второй вход которог<., о у соединен с выходом формирователя имПри величине «t4.) околО 1 ошибка иэмереиия 00% C уяетом ооотавляююик региотрируюыего блока, первый ввод ошибки измерения, связанных с е эанных с нахож- блока срайнения соединен с обмоткой дением отношения Е /Е, можно утверж- точного бтсЧета контрблируемого пречто ошибка измерения удет что о р я будет не образователя, второй вход блока сравболее 5%..:,, еО нения соединен с выходом фазосдвигаю"еств ющие методы контроля еств юшке Ды Нт ОЛя ЛкнЕй- ЩЕГО блока и выходом ключа, обмотка азователя Соединена со входами ключа требуют установки его на оптическую разователя е делительную головку или нали наличийя вспомо- формйрователя импульсов и фазосдвигагательного преобразователя, кинемати 65

- 65 ющего блока.

9, 783827

I

Составитель A. Сидоренко

Техред Я.Бабурка Корректор Н. Стец

Редактор И. Груэова

Закаэ 8554/54

Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного ковитета СССР по делам иэобретениВ и открытий

113035, Москва, З-35, Рауюская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Источники и формации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9382019, кл. 6 01 R 25/04, 04. 11. 69.

2. Авторское свидетельство СССР

297980,za. G 08 C 9/00, 12. 9 .69.

3. Авторское свидетельство СССР

9 342207,кл. С. 08 С 9/04, 06.01.70 (прототип)..