Преобразователь угла поворотавала b 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;

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву

l (22) Заявлено 031079 (21) 2828167/18-24 ()+ с присоединением заявки йо (23) Приоритет

G 08 С 9/04

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 230681, Бюллетень ЙЯ 23

Дата опубликования описания 23. 06. 81 (53) УДК 681 ° 325 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.T. Артамонов, Н.П. Волков, С.Т. Мартиросярти С.Н. Сафонов

1.- -.

Московский институт электронного машиностр ения:.. .. (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования Угловых перемещений в цифровой код.

Известны преобразователи угловых перемещений в фазу электрического сигнала, содержащие амплитудный модулятор, фазовращатель, амплитудные детекторы, избирательные усилители, дифференциальные усилители и фазосдвигающую RC-цепь, в которых достигается удвоение масштаба преобразования угла, а также повышение точности работы за счет того, что фазовращатель работает в наиболее выгодном высокочастотном диапазоне, а измерение фазы происходит на низкой частоте (1) .

Однако наличие в этих устройствах избирательных усилителей, а также фазосдвигающих RC-цепей обуславливает появление составляющей погрешности преобразования, определяемой фазовой нестабильностью частотозависимых цепей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь с модуляцией проводимости выходных цепей, который содержит кварцевый генератор, делители частоты, формирователи синусоидальн;.:го питания, подключенные к первому делителю частоты, двухфазные синусоидальные гетеродины, подключенные ко второму делителю частоты, индукционный фазовращатель, преобразователь частоты фазомодулированного сигнала, подключенный к выходным обмоткам фаэовращателя и к двухфазным синусоидальным гетеродинам, преобразователь частоты опорного сигнала, подключенный к формирователям синусоидального питания и к двухфазным синусоидальным гетеродинам, два

1з фильтра низкой частоты, один из которых подключен к выходу преобразователя частоты фазомодулированного сигнала, а второй - к выходу преобразователя частоты опорного сигнала

20 и формирователи импульсов, подключенные к выходам фильтров низкой частоты (2).

Повышение точности достигается за счет получения эффекта, аналогичного эффекту фильтра обратной, последовательности. Благодаря этому устраняются погрешности, вызванные неидеальностью питания фазовращателя„

Недостаток этого преобраэова30 теля - погрешности, вызванные ис840997 пользованием в нем фильтров низких частот.

Кроме того, наличие в преобразователе инерционных звеньев, какими являются фильтры низких частот, приводит к ухудшению его динамичес- 5 ких характеристик и, следовательно, к возникновению дополнительной погрешности при быстрых изменениях входного угла. так, напРимеР, если фильтр низ- 10 ких частот состоит .из трех звеньен с граничными частотами Ыг = 1500 Гц а частота сигнала Й= 1000 Гц, то задержка, вносимая фильтром, составит

О,б4 мс.

Цель изобретения вЂ” повышение точности преобразователя угла поворота вала в код..

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор, выход которого соединен с нходами двух делителей частоты, выход первого иэ которых соединен с входом формирователя двухфазного синусои дального напряжения, выходы которого 25 соединены:со входами фазовращателя, три формирователя импульсон, выход первого из которых соединен с первым входом преобразователя фазакод, введены два коррелятора, сум- ЗО матор и селектор длительности импульсов, причем вход первого формирователя импульсов соединен с одним из выходов формирователя двухфазного синусоидального напряжения, входы 35 двух других формирователей импульсон соединены с соответствующими выходами фазовращателя, а выходы -.c первыми входами корреляторов, вторые входы которых соединены с ныходом второго делителя частоты, выходы корреляторов соединены со входами сумматора, выход которого соединен со входом селектора длительности импульсов, .ныход которого соединен со вторым входом преобразователя фаза-, 45 код е

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код, на фиг. 2 вЂ” временные диаграмм работы преобраэона- $Q теля ..

Преобразователь содержит генератор 1, первый делитель 2 частоты, второй делитель 3 частоты, формирователь 4 двухфазного синусоидального напряжения, фаэовращатель 5 с перничными 5-1 и вторичными 5-2 обмотками, формирователи б-8 импульсов, корреляторы 9 и 10, сумматор 11, селектор 12 длительности импульсов и преобразователь 13 фаза-код (фиг.1), 4О

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсное напряжение частотой с гейератора 1 подается на входы первого и второго делителей 2 и 3 о частоты, имеющих коэффициенты деления К и К, причем К, Ф К . С выхода первого делителя 2 частоты импульсная последовательность поступает на вход формирователя 4 двухфазного синусоидального напряжения, на выходах которого выделяются два напряжения

0,=0 cos,t и и2 00& юь с равными амплитудами 0 и частота2) У ми cd< = вЂ” -. Напряжение 0 запаздыК нает на фазе на 90 эл.град. относительно напряжения U .Эти напряжения подаются на.входы фазовращателя 5, который работает в режиме вращающегося поля.

Если нращающееся поле фазонращателя по каким-либо причинам эллиптическое и содержит обратнонращающуюся составляющую с относительной амплитудой а, то его выходное квадратурные напряжения 05 и 04 можно представить в виде

0 "- О (Qitl((d С 42с6)+ЯБ1 1(Ы Ь-zD + (n)) ц„=0Ф(-coped,С+ ю) acorn(hJ t,-zo +4„)j, где 0,ь вЂ” амплитуда выходного напряжения.фаэовращателя; вЂ” масштаб преобразования угла;

c6 вЂ” угол поворота ротора фаэовращателя;

М вЂ” начальный сдвиг фазы обэп ратно вращающейся составляющей.

Выходные напряжения фазовращателя U и 04 подаются на формирователи 7 и 8 импульсов, которые формируют импульсные последовательности

U5 Sign(uS), U, =sign(u )

С выходов формирователей (фиг.2) импульсные последовательности поступают на .первые входы корреляторов

9 и 10, на вторые входы которых поступает импульсное напряжение Uq

2E fj с частотой (Jg = со второго делителя 3 частоты

0 U 4 sign(cos 4)

094 - амплитуда импульсов.

На выходах корреляторов 9 и 10 имеем взаимно корреляционные функции

О7 (e) " a„(<) з7Ф) < p(((e " )pr, Paf

+ асОЕ((Ф,- ä) рь+2м -И,„1) 840997

<» (c)= < Х вЂ” {соа((» -»)pe-zw){)=1

Импульсные последовательности,соответствующие входным и выходным напряжениям корреляторов 9 и 10 представлены на временной диаграмме (фиг.2).

С выходов корреляторов 9 и 10 сигналы R<> (:) и R<> () поступают на сумматор 11, на выходе которого имеем

О г ров (Ю, ш)p )

2 < Р

Из этого выражения видно, что .обратновращающаяся составляющая поля фаэовращателя вообще не содержится в выходном сигнале и поэтому не нуждается в фильтрации.

Предлагаемому устройству свойственен эффект, аналогичный эффекту фильтра обратной последовательности,. что позволяет в значительной мере снизить влияние электрической и магнитйой ассиметрии фаэовращателя.

С выхода сумматора 11 сигнал поступает на селектор 12 длительности импульсов, который определяет условие существования корреляционной связи. Выходные импульсы селектора 12 длительности импульсов поступают на преобразователь 13 фаэакод и исцользуются в качестве сигнальной импульсной последовательности.

В качестве опорной импульсной последовательности используются импульсы, получаемые с формирователя б импульсов. Подключение формирователя б импульсов к выходу формирователя

4 двухфазного синусоидального позволяет исключить погрешность преобразования, связанного с дрейфом фазовой . фарактеристики.последнего. Так как при возможном дрейфе фазовой харак теристики формирователя 4 двухфазного синусоидального напряжения опорная импульсная последовательность и импульсная последовательность,несущая информацию о входном угле смешаются по фазе на одну и ту же величину

Питайие фаэовращателя осуществляется высокочастотным напряжением, а измерение фазы происходит на низкой частоте, что позволяет получить высокую разрешак)щую способность преобразователя и снизить тем самьае требования к электронным схемам обработки информации.

Экономический эффект от использования данйого изобретения обусловлен р его техническими особенностями.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор, выход которого соединен со входами двух делителей частоты, выход первого из которых соединен со входом формирователя двухфазного синусоидально20 го напряжения, выходы которого соединены со входами фазовращателя,три формирователя импульсов, выход первого из которых соединен с первым входом преобразователя фаза-код, g5 о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два коррелятора, сумматор и селектор длительности импульсов, причем вход первого формирователя импульсов соединен с одним из выходов формирователя двухфазного синусоидального напряжения, входы двух других формирователей импульсов соединены с соответствующими

35 выходами фа зов Ращате ля а выходы .с первым входами корреляторов, вторые входы которых соединены с выходом второго делителя частоты, выходы корреляторов соединены со .входами сумматора, выход которого соеди40 нен со входом селектора длительности импульсов-, выход которого соединен со вторым входом преобразователя фаза-код.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 ° Авторское свидетельство СССР

М 569843, кл. G 01 В 7/30,1975.

2. Электротехнические преобращ зователи угла с электрической, редукцией. Под ред. A.A. Ахметжанова.И., "Энергия", 1978, с. 143-148 (прототип).

840997

Составитель Е. Бударина

Техред М.Табакович Корректор В. Синицкая

Редактор В. Еремеева, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 4774/ 77 Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

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