Двухканальный датчик фазы

 

О П И C А Н И Е (») 864319

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснмк

Соцмапмстмчеснмк

Респубпмн (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (2г) Заявлено 05. 11. 79 (21) 2840083/18-21 с присоединением заявки М(23) Приоритет (SI )IVl. Кл.

G 08 С 9/04 феударстыкны6 квинтет

СССР вф далзм изобретений и открытий

Опубликовано 15,09.81. Бюллетень %34

Дата опубликования описания 1 5.09,81 (ÁÇ) УДК 621,314. .252 (088.8) (72) Авторы изобре ения

В. Г. Гвоздов и Г. В. Гвоздова (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ФАЗЫ точность датчика.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в сис темах автоматического регулирования и преобразования информации, в частности в преобразователях угла поворота вала в цифровой код.

Известен двухканальный датчик фазы, в котором канал грубого отсчета (ГО) и канал точного отсчета (TO) выполнены в виде отдельных датчиков с отдельными магнитопроводами. Статор и ротор канала ГО встроен концентрично в статор и ротор канала ТО. Статоры датчиков обоих каналов неподвиж-. но закреплены в одном корпусе, а роторы, связанные разъемным соединением закреплены в другом корпусе и могут совместно вращаться относительно статоров tl).

Недостатком известного датчика является низкая точность.

Известен также датчик фазы, работающий в режиме вращающегося магнитного поля, содержащий магнитопровод с расположенными на нем двумя взаимно перпендикулярныья обмотками во бужцения канала ГО и двумя взаимно перпен" дикулярными обмотками канала ТО, и другой магнитопровод, на котором расположены две взаимно перпендикуляр ные выходные обмотки канала ГО и две взаимно перпендикулярные выходные обмотки канала ТО (2).

Не .остатком этого датчика фазы является необходимость применения длительной схемы компенсации начального сдвига фаз отсчетов каналов ГО и ТО при включении датчика в измерительную схему, что обусловлено различными фазовыми нулями этих каналов. Это приводит к усложнению измерительной схемы, Кроме того, наличие в выходном сигнале высших пространственных гармоник и субгармоник, связанных с наличием зубцовой зоны и неточностью изготовления ее г ометрии, снижает

40

55

3 864

Цель изобретения — повышение точ- ности.

Укаэанная цель достигается тем, что в двухканальный датчик фазы, содержащий магнитопровод с располо5 женными на нем двумя взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения канала грубого отсчета и двумя взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения канала точного отсчета, и другой магнитопровод, на котором расположены две взаимно перпендикулярные .выходные обмотки канала ГО и выходная обмотка канала ТО, введена дополнительная обмотка подключенная к ввеУ

15 денному фазорегулирующему элементу и трансформаторно связанная с обмотками возбуждения и выходной обмоткой канала ТО, причем секции дополнительной обмотки идентичны по числу витков секциям выходной обмотки канала ТО и

20 расположены по отношению к ним в противофазе.

На чертеже изображена схема предлагаемого датчика фазы.

Датчик фазы содержит взаимно перпендикулярные обмотки 1 и 2 возбуждения канала О, взаимно перпендикулярные обмо"ки 3 и 4 возбуждения канала ТО, взаимно перпендикулярные выходные обмотки 5 и 6 канала ГО, выходную обмотку 7 канала ТО и дополнительную обмотку 8, замкнутую на фазорегулирующий элемент 9, например резистор.

Обмотки 1 и 2 возбуждения канала

ГО и обмотки 3 и 4 возбуждения канала

ТО расположены на одном магнитопровоце (например статора 10), а выходные обмотки 5 и 6 канала ГО, выходная обмотка 7 канала ТО и дополнительная обмотка 8 на другом магнитопроводе (например ротора 11), Дополнительная обмотка 8 трансформаторно связана с обмотками 3 и 4 возбуждения и выходной обмоткой 7 канала ТО.

Секции дополнительной обмотки 8 идентичны по числу витков секциям выходной обмотки 7 канала ТО и расположены в тех же пазах в противофазе по отношению к последним. Для этого начало первой секции дополнительной обмотки 8 уложено в паз, где расположен конец первой секции выходной обмотки 7, конец первой секции дополнительной обмотки 8 уложен в паз, где расположено начало первой секции выходной обмотки 7, начало второй

319

4 секции дополнительной обмотки 8 уложено в паз, где расположен конец второй секции выходной обмотки 7, конец второй секции дополнительной обмотки

8 уложен в паз, где расположено начало первой секции выходной обмотки 7, на-. чало второй секции дополнительной обмотки 8 уложено в паз, где расположен конец второй секции выходной обмотки

7, конец второй секции дополнитель ной обмотки 8 уложен в паэ, где расположено начало второй секции выходной ráìîòêè 7 и т.д.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на обмотки 1 и 2 возбуждения канала ГО и обмотю, 3 и 4 возбуждения к знала TO двух симметричных напряжений, сдвинутых по фазе одно относительно другого на 90 эл. град. в обмотках 1 — 4 вызывается система токов и ИДС, создающая. соответственно двухполюсное и многополюсное магнитные вращающиеся поля.

Двухполюсное магнитное поле, пересекая витки выходных обмоток 5 и 6 канала ГО, наводит в них ЭДС, ачлитуда которой постоянна, а фаза линейно измеряется в пределах 0-360 в зависимости от угла поворота. Многополюсное магнитное поле, пересекая витки выходной обмотки 7 канала ТО и дополнительной обмотки 8, наводит в них ЭДС, амплитуда которой постоянная, а фаза аналогичным путем линейно изменяется в пределах 0-360 в зависимости от угла поворота, причем

ЭДС, наводимая в дополнительной обмотке 8, находится в противофазе по отношению к ЭДС наводимой в выходной обмотке 7 канала ТО.

При разомкнутой дополнительной обмотке 8 наводимая в ней ЭДС не оказывает влияния на работу выходной обмотки 7 канала ТО. Начальная фаза выходного напряжения при этом определяется выражением

Х.у

Ч4 Сц С1Ьбг 1- i 4 где Х вЂ” индуктивное сопротивление

4 обмоток возбуждения канала

ТО;

1;1 — активное сопротивление обМоток возб.жления канала ГО.

При включении в цепь дополнительной обмотки 8 фазорегулирующего элемента 9 (например резистора) по ней потечет ток, характер которого опреI деляется параметрами фазорегулирую8643 щего элемента. Этот ток создает собственный магнитный поток дополнительной обмотки 8, который взаимодействуя с потоком выходной обмотки 7 канала

Т0, изменит величину потока этой обмотки. При этом величина потока обмотки 7 определяется геометрической суммой потоков этой обмотки и дополни" тельной обмотки 8. Изменение потока выходной обмотки 7 приводит к измене- р нию и перераспределению потока взаимоиндукции между ней и обмотками 3 и 4 возбуждения канала ТО, что, в свою очередь, приводит к изменению индуктивного сопротивления фаэ обмоток

3 и 4 и к перемещению начальной фазы выходного напряжения обмотки

7 канала ТО, Экспериментально установлено,что при рассогласовании нулей фаз каналов ГО и ТО в 23 угл.мин. путем изменения параметров фазорегулирующего элемента 9, включенного в цепь дополнительной обмотки 8, удается совместить начальные фазы каналов ГО и ТО, что позволяет исключить из измерительной схемы дополнительную схему компенсации начального сдвига фаз отсчетов.

Кроме того, так как дополнительная обмотка 8 идентична выходной об30 мотке 7 канала ТО,ей присущи все высшие гармоники и субгармоники последней, обусловленные геометрией зубцовой эоны и неточностью ее изготовления. При этом, поскольку ЭДС, наводимая в дополнительнои обмотке 8,на3S ходится в противофазе к выходной обмотке 7, при работе предлагаемого датчика фазы происходит взаимная

l9 ь компенсация высших гармоник и субгармоник в.выходном сигнале датчика и повышается его точность (по результатам эксперимента в 2,5 раза в сравнении с известным).

Формула изобретения

Двухканальный датчик фазы, содержащий магнитопровод с расположенными на нем двумя взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения как usa грубого отсчета и двумя взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения канала точного отсчета и другой магнитопровод, на котором расположены две взаимно перпендикулярные выходные обмотки канала грубого отсчета и выходная обмотка канала точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, введена дополнительная обмотка,подключенная к введенному фазорегулирующему элементу и трансформаторно связанная с обмотками возбуждения и выходной обмоткой канала точного отсчета, причем секции дополнительной обмотки идентичны ло числу витков секциям выходной обмотки канала точного отсчета и расположены по отношению к ним в противофазе.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР у )7730),кл. Н 02 К 24/00.

2. Авторское свидетельство СССР

В 442553, кл, Н 02 К 24/00, 864319

Составитель С,Морозов

Редактор М.Бандура Техред А.Бабинец Корректор НЛ1вццкая

Заказ 7799/73 Тирам 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIH "Патент", r. Узтород, ул. Проектная, 4