Устройство для контроля преобразователейугла поворота вала b код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккх

Соцкаиистнческнх

Республик

< )842916 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.10.79 (21) 2835089/18-24 (51) М. Кл з с присоединением заявки №вЂ”

G 08 С 25/00

Гееударстееиинй кенитет

СССР до делан иэебретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.06.81. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 05.07.81 (53) УДК 681.325 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля преобразователей неэлектрических величин в дискретный электрический сигнал, а именно к устройствам для аттестации преобразователей угла поворота в код.

Известно устройство для проверки круговых преобразователей путем измерения и регистрации разности фаз сигналов с выходов поверяемого и образцового преобразователей при различных угловых взаимоположениях статоров, содержащее механизмы углового смещения и фиксации статоров относительно станины, формирователи импульсов, соответствующих границ угловых квантов, интерполятор сигналов, узел преобразования фазы в число импульсов, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и самописец (1).

Наиболее близкое к предлагаемому устройство для поверки круговых преобразователей угла путем измерения и регистрации разности фаз электрических сигналов с выходов поверяемого и образцового преобразователей в процессе синхронного вращения их роторов при различных угловых взаимоположениях статоров, содержит станину, шпиндель с электроприводом, соединенный с роторами преобразователей, механизмы углового смещения и фиксации статоров относительно станины, формирователи импульсов, соответствующих границам угловых квантов, интерполятор сигналов образцового преобразователя, узел преобразования фазы в число импульсов с выходами, подключенными ко входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика импульсов, регистр памяти на выходе это g го счетчика и последовательно соединенные с выходом регистра памяти цифроаналоговый преобразователь и самописец (2).

Однако при сопряжении преобразователей практически невозможно устанавливать угловое взаимоположение статоров таким, 15 чтобы постоянная составляющая фазы между сигналами, соответствующими границам угловых квантов, могла быть сведена к нулю, а при изменениях взаимоположения статоров преобразователей на дискретные значения угла невозможно воспроизводить иден тичные начальные фазы между сигналами поверяемого и образцового преобразователей. Поэтому в измеряемых значениях фазы, а следовательно, и в каждой из диаграмм

842916 семейства присутствует различная по значению постоянная составляющая. Следовательно, кривые семейства диаграмм, изображающие функции разностной погрешности, оказываются с различным смещением по отношению к оси абсцисс. Явление, когда кривые, получаемые при совокупных измерениях, имеют различное смещение относительно оси абсцисс, характерно для подобных измерений. Указанный недостаток усложняет дальнейшую графическую обработку результатов, а также вносит в нее определенную погрешность по следующей причине. Кривые семейства диаграмм содержат определенный спектр гармоник с различными амплитудами и различной начальной фазой. В результате они имеют сложную форму и несимметричны относительно оси абсцисс, поэтому постоянную составляющую в диаграмме невозможно простыми способами определить и отделить от переменной составляющей, которая представляет измеряемую величину. В итоге положение оси абсцисс на таких диаграммах оказывается не определенным и его необходимо вычислять методом последовательных приближений (проб и ошибок), что оказывается трудоемким процессом и приводит, кроме того, к погрешностям обработки результатов.

Цель изобретения — повышение точности контроля преобразователей угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля преобразователей угла поворота вала в код, содержашее образцовый преобразователь угла поворота вала в код, соединенный через интерполятор с первым входом блока преобразования разности фаз в число импульсов, а через первый формирователь импульсов — со вторым входом блока преобразования разности фаз в число импульсов, вход второго формирователя импульсов соединен с выходом контролируемого преобразователя угла поворота вала в код, а выход второго формирователя импульсов соединен с третьим входом блока преобразования разности фаз в число импульсов, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом первого блока элементов И, третий выход блока преобразования разности фаз в число импульсов соединен со вторым входом первого блока элементов И, выход которого соединен с входом первого регистра памяти, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с регистрирующим блоком, введены сумматор, второй регистр памяти, второй блок элементов И, второй реверсивный счетчик и дополнительные счетчики, входы первого, второго и третьего дополнительных счетчиков соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока преобразования разности фаз в число импульсов, выходы первого и второго дополнительного счетчика соединены с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом второго блока элемен5 тов И, второй вход которого соединен с выходом третьего дополнительного счетчика, а выход второго блока элементов И соединен со входом второго регистра памяти, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход первого регистра памяти соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя.

Такое выполнение устройства для контроля преобразователей угла поворота вала в код обеспечивает при измерении во всех зарегистрированных . диаграммах отсутствие постоянной составляющей, в результате чего ось абсцисс в каждой из диаграмм совпадает с линией, соответствующей нулю на входе самописца, что позво2О ляет совмещать диаграммы непосредственно после их записи или производить наложение диаграмм в процессе их записи путем записи следующих диаграмм поверх предыдущих..

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит образцовый преобразователь 1 угла поворота вала в код и поверяемый преобразователь 2 угла поворота вала в код, формирователи 3 и 4 зп импульсов, соответствующих границам угловых квантов, интерполятор 5 сигналов образцового преобразователя, блок 6 преобразования разности фаз в число импульсов, содержащий выходы 7 и 8 импульсов прямого и обратного счета и выход 9 сигналов

З управления, реверсивный счетчик 10 импуль.сов со входами 11 и 12 соответственно прямого и обратного счета с регистром 13 памяти и блок 14 элементов И, сумматор 15, цифроаналоговый преобразователь 16, регистрирующий блок 17, счетчики Г8, 19 и 20 по переменному модулю, а также второй реверсивньгй счетчик 21 импульсов, снабженный входами 22 и 23 соответственно прямого и обратного счета, регистром

24 памяти и блок 25 элементов И. Для циф4s ровой регистрации результатов устройство дополняется перфоратором 26.

Устройство работает следующим образом.

При синхронном вращении роторов преобразователей 1 и 2 погрешность преобра5О зования угла преобразователя 2 по отношению к преобразователю 1 проявляется в виде разности фаз импульеов на выходах формирователей 3 и 4. Импульсы сравниваются по фазе в блоке 6, который формирует пакеты счетных импульсов таким образом, что число импульсов в пакете пропорционально разности фаз сравниваемых импульсов. При этом в зависимости от знака погрешности и, следовательно, знака раз842916

Зо

55 ности фаз счетные импульсы узла 6 поступают на выход 7 прямого счета при положительном знаке или на выход 8 обратного счета при отрицательном знаке погрешности. В счетчике 10 сосчитывается соответственно положительное или отрицательное число, код которого пропорционален погрешности с учетом знака. После каждого фазового сравнения импульса от преобразователя 1 и импульса от преобразователя 2 на выходе 9 блока 6 формируется сигнал управления, который открывает блок 14 элементов И. Код с выхода счетчика 10 пере-записывается в регистр 13 памяти, после чего счетчик 10 обнуляется для подготовки к следующему измерению фазы (цепи сброса в нуль не показаны).

Таким образом, при синхронном вращении роторов преобразователей 1 и 2 на выходе регистра 13 памяти происходит ступенчатая смена кода в соответствии со значениями раз ностной погрешности углов, отсчитываемых по импульсам от преобразователей 1 и 2. После преобразования кода в аналоговую величину при помощи цифроаналогового преобразователя 16 блок 17 регистрирует разностную погрешность в виде диаграммы. Регистрацию выполняют в течение одного или нескольких оборотов. После пересопряжения углового взаимоположения статоров преобразователей 1 и 2 путем поворота статора преобразователя 1 на определенный угол выполняют запись второй диаграммы разностей погрешности. Аналогичным образом выполняются записи всего семейства диаграмм так, что дискретные угловые смещения статора преобразователя 1 достигаот угла 360 . Затем для выявления погрешности преобразователя 2, статор которого не поворачивали, диаграммы необходимо совмещать по оси абсцисс, а также по отметкам начала записей.

Однако в получаемых значениях кода на выходе регистра 13 памяти неизбежно при- 40 сутствует постоянная составляющая, эквивалентная постоянному фазовому сдвигу ф между сравниваемыми импульсами. Причем после повторных пересопряжений статоров преобразователей 1 и 2 значение ее изме- 45 няется, поскольку при сопряжениях практически невозможно устанавливать угловое взаимоположение статоров таким, чтобы постоянная составляющая фазы P между импульсами, соответствующими границам угловых квантов, могла быть сведена к ну- 50 лю. Если ее значение не скомпенсировано, то в диаграммах, получаемых в блоке 17, имеется также постоянная составляющая, что приводит к нежелательным последствиям.

Вычисление составляющей У0 основано на следующем принципе. Известно, что сумма погрешностей деления круга (угла 29l) равна нулю, что вытекает из физической сущности деления полного угла 2 на некоторое число N частей..Следовательно, М 9I

5 Л Р„=О;.Z. ай„=О, (!) где ЬЧ -,àP — соответственно погрешность

i-го углового деления (кванта) образцового 1 и поверяемого 2 преобразователей;

N — число угловых делений преобразователей 1 и 2.

Несложный анализ показывает, что разность углов, номинальные значения которых одинаковы, равна разности их погрешностей.

Следовательно, разность угловых квантов, отсчитываемых по импульсам, сооТВсТствующим их границам, равна разности погрешностей этих квантов p„— Ч „ = ЬЧ вЂ” ЬЧ, (2) где Ф, P. — i-ые угловые кванты соответственно поверяемого 2 и образцового 1 преобразователей.

Если просуммировать все N квантов в левой части уравнения (2) и все N погрешностей в правой части, что соответствует полному обороту роторов преобразователей

1 и 2, то получается и hl (4 д (т„- — е„.) =.а дч„—.,рт„.. (3)

С учетом зависимости (1) следует, что правая часть уравнения (3) равна нулю.

Это означает, что сумма разностных погрешностей, измеренных на один оборот, должна быть равна нулю

И л,(+„— 9„) =О. (4)

Если в результате измерения оказывается, что

Й (P„— Р;) А, следовательно, значение А равно сумме постоянных составляющих в N дискретных измерениях, полученных за один оборот роторов преобразователей 1 и 2. Отсюда находят кодовое значение постоянной составляющей фазы и, (Ф: - Р4 (5)

Если на второй вход сумматора .15 вводят полученное значение рц, но с противоположным знаком, т. е. в виде значения минус Pq, то постоянная составляющая в поступающих на первый вход сумматора кодовых значениях разностной погрешности скомпенсируется. Тогда на выходе сумматора 15 имеется лишь переменная составляющая, которая представляет собой измеряемую величину. При этом ось абсцисс на диаграммах самописца совпадает с линией, прочерченной при отсутствии сигнала на его входе, т. е. положение оси определяется автоматически.

Реверсивный счетчик 21 совместно со счетчиками 18 — 20 по переменному модулю выполняют вычисление функции

М (0 (6)

842916

Формула изобретения

Затем значение минус Ро перезаписывается в регистр 24 памяти, а с его выхода поступает на второй вход сумматора 15.

Вычисление по формуле (6) выполняется следующим путем.

За один оборот роторов преобразователей 1 и 2 выполняется N сравнений по фазе, на выходах 7 или 8 узла 6 формируется N пакетов импульсов счета, а на выходе 9 N сигналов управления. Импульсы с выходов 7 и 8, кроме того, что они сосчитываются реверсивным счетчиком 10, поступают через счетчики 18 и 19 по переменному модулю на входы реверсивного счетчика 21. Но импульсы с выхода 7, соответствующие положительному значению фазы, поступают на вход 23 обратного счета, и наоборот, импульсы обратного счета поступают на вход 22 прямого счета, так что кодовые значения на выходе счетчика

21 имеют противоположный знак по сравнению с кодовыми значениями счетчика 10.

Таким образом получают знак минус при значении Ро Счетчик 21 не обнуляют после каждого сравнения по фазе и за один оборот роторов преобразователей 1 и 2 он суммирует все N значений разностной погрешности. Модули в счетчиках 18 и 19 выбирают равными N, поэтому с их помощью сумма значений разностной погрешности поделена на число N. Сигналы управления с выхода 9 блока 6 поступают на блок 25 элементов И через счетчик 20 по переменному модулю, который также устанавливают равным N. Это обеспечивает перепись в регистр 24 памяти кода с выхода счетчика 21 один раз за полный оборот роторов, а также один сброс показаний счетчика 21 после переписи результата (цепь сброса в нуль счетчика 21 не показана). В итоге в конце каждого оборота на выходе регистра памяти 24 находится кодовое значение, эквивалентное значению минус р в соответствии с формулой (6).

Очевидно, что компенсация постоянной составляющей наступает после первого оборота. В дальнейшем регистр 24 памяти удерживает значение минус Ро, а поскольку при каждом конкретном сопряжении преобразователей 1 и 2 постоянная составляющая стабильна по значению, то при повторных оборотах значение минус 1"о в регистре 24 памяти подтверждается повторной перезаписью. Очевидно, что устройство позволяет выполнять измерения после первого оборота, который должен быть использован для измерения фо и его компенсации. Однако это не отражается на эффективности выполнения поверки, так как потеря времени здесь незначительна по сравнению с общими затратами времени, а в итоге время поверки резко сокращается за счет повышения производительности при обработке результатов измерений.

Поэтому технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении не только точности поверок, но и производительности выполняемых операций. Поскольку постоянная сос тавляющая в измерительном сигнале, которая затрудняет обработку результатов, вычисляется и компенсируется в устройстве автоматически и с высокой точностью, то с аналогичной точностью определяется положение оси абсцисс на регистрируемых ди1О аграммах. В результате исключается вычисление положения на диаграммах оси абсцисс графически методом последовательных приближений, исключается, следовательно, и время, необходимое для этих вычислений, 5 а также повышается точность совмещения семейства диаграмм и получения конечного результата измерения.

Устройство для контроля преобразователей угла поворота вала в код, содержащее образцовый преобразователь угла поворота в код, соединенный через интерполятор с первым входом блока преобразования разности фаз в число импульсов, а через первый формирователь импульсов — со вторым входом блока преобразования разности фаз в число импульсов, вход второго формирователя импульсов соединен с вызо ходом контролируемого преобразователя угла поворота вала в код, а выход второго формирователя импульсов соединен с третьим входом блока преобразования разности фаз в число импульсов, первый и второй выходы которого соединены с первым и вто35 рым входами первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом первого блока элементов И, третий выход блока преобразования разности фаз в число импульсов соединен со вторым входом первого блока элементов И, выход которого соединен со входом первого регистра памяти, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с регистрирующим блоком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля преоб45 разователей угла поворота вала в код, в него введены сумматор, второй регистр памяти, второй блок элементов И, второй реверсивный счетчик и дополнительные счетчики, входы первого, второго и третьего дополнительных счетчиков соединены соответ50 ственно с первым, вторым и третьим выходами блока преобразования разности фаз в число импульсов, выходы первого и второго дополнительного счетчика соединены с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, выход котороГо соединен с первым входом второго блока элементов И, второй вход которого соединен с выходом третьего дополнительного счетчика, а выход второго блока элементов И сое842916 динен с входом второго регистра памяти, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход первого регистра памяти соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2788651, кл. G 08 С 9/00, !979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 27241!4/28, кл. G 08 С 19/28, 1979.

Составитель A Сидорснко

Редактор М. Янович Телред А. Бойкас Корректор М. Ко; а

Заказ 5114/66 Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4