Способ определения параметров датчиков угла

 

Союз Советских

Соцналнстнческих

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ оо890426

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 070130 (21) 2864464/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 15,12.81. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15.12,81

<Я)М. Кл.

G 08 С 25/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681. Ç25 (088. 8) В.Н. Куликов, P.H. Ковалев, В.А. Прозоров, Г.С. Бритов и В.В. Хрущев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКОВ

УГЛА

Изобретение относится к автоматическому контролю датчиков угловых перемещений, а именно к способам определения параметров датчиков угла.

Известен способ определения погрешности датчиков угла, согласно которому на основе результатов измерения напряжения в квадратурной обмотке при 10 определенных включениях синусной и косинусной обмоток определяют значение разности сопротивлений взаимоиндукции синусной и косинусной обмоток и по величине разности сопротивлений судят о погрешности вращающегося трансформатораГЦ.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не может применяться для определения таких параметров вращающихся трансформаторов, как погрешности отображения синусной зависимости, асимметрии нулевых точек и остаточных .ЭДС, коэффициентов передачи и др. Кроме того, при таком способе необходима установка ротора контролируемого вращающегося трансформатора в угловые положения

3 и 45, что усложняет процесс измерения.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является способ определения параметров датчиков, угла, заключающийся в том, что при каждом угловом положении ротора измеряют отношение i. выходного сигнала ко входному, изменение сдвига фазы 9 . выходного сигнала и угло-. вое положение о(„ ротора. При этом для проверки параметров датчика угла ротор датчика предварительно устанавливают в нулевое положение, соответствующее нулевой отметке, или определяют его по минимуму отношения выходного сигнала к входному при по- вороте ротора датчика с малой частотой вращения. При проверке коэффициента передачи ротор устанавливают в угловые положения, соответствующие наибольшему потокосцеплению между обмотками, при проверке асимметрии нулевых точек и остаточных ЭДС нулевые положения определяют экспериментально по минимуму от,ношения 4 12).

Необходимость установки ротора датчика в заданные угловые положения и поворот ротора с малой частотой вращения усложняе процесс измерения параметров датчиков угла.

890 426

Цель изобретения — упрощение процесса определения параметров датчиков угла.

Поставленная цель достигается з» счет того, что согласно способу опредеяения параметров датчиков угла, заключающемуся в последовательном измерении отношения выходного сигна.ла к входному через равные угловые положения ротора и измерении фазы выходного сигнала, результаты измерения отношения выходного сигнала к входному и измеренные значения сдвига Фазы выходного сигнала анализируют по гармоническим составляющим, по первой гармонике анализа отношения сигналов определяют нулевое положе- 15 ние ротора, по сумме гармонических составляющих для заданных угловых положений ротора определяют параметры датчиков.

На чертеже приведено векторное изображение выходного сигнала, например, вращающихся трансформаторов.

Этот сигнал характеризуется амплитудой U<> и фазой Ч .

Амплитуда выходного сигнала изменяется по закону синуса или косинуса от угла поворота ротора датчика. Изменение фазы выходного сигнала в диаО пазоне угла поворота ротора 0-360 можно представить в виде ч =ы+e k), г Р

a C I Q Q И(И, ° . Ц )„, . g

И=1 4=1

*ьм(и lj,g„) ф) гДе 1, = 0„ 0 Ьх )(И = 13И U p y, де d — угол поворота ротора;

®„- периодическая составляющая, характеризующая нелинейное 35 изменение фазы.

При наличии во вращающемся трансформаторе пульсирующего поля знак функции Ч изменяется скачкообразно на противоположный при переходе рото- 40 ра вращающегося трансформатора через нулевое угловое положение. При наличии вращающегося поля крутизна изменения фазы в зоне нулевых угловых положений определяется отношением остаточной ЭДС U> к наибольшему значению выходного сигнала Н, Поскольку при измерениях отсчет фазы производят в дискретных точках, периодическую составляющую 9,(фазы с допустимой погрешностью можно представить, например, в виде конечной суммы ряда Фурье:

Q(dÎ=× - = 26„МИ(И (+ОИ)

И=1

Оценку параметров вращающихся трансформаторов проводят относительно амплитуды и фазы выходного сигнала, определяемых при повороте рото- 60 ра на 90 от нулевого положения. Положению вектора этого выходного сигнала соответствует ордината U. Для каждого i-го углового положения ротора вращающегося трансформатора мож- $5 но записать значения коэффициентов передачи в виде

К =К СОь (@ÿ Ч>90)р остаточные ЭДС в относительных единицах

К31=К1 В1 И(ц %Op) 00%, где Ц>®- значения фазы выходного сигнала при повороте от нулевого положения на углы, кратные 90

Измерения начикают от произвольного углового положения ротора вращающегося трансформатора. В этом случае из-за дискретности измерений полученные значения К . и о . и э/ гут не совпасть со значениями, необходимыми для определения параметров (например, нулевыми угловыми положе.ниями и др.), т.е. может оказаться, что для. определения параметров необходимо получить значения, лежащие в промежутке между измеренными значениями. Кроме того,для определения параметров необходимо знать угловое положение, соответствующее нулевому положении ротора согласно нулевой отметке.

Промежуточные значения непрерывной функции могут быть определены по известным значениям. функции в равноотстоящих точках с помощью гармонической интерполяции.

Тогда последовательность определения параметров следующая. Ряды измеренных значений К„. и (Я „->(„.) раскладывают в гармонические ряды относительно А, по началу первой гармоники разложения К„- нахочят нулевое положение вращающегося трансформатора, соответствующее нулевой отметке, затем относительно этого нулевого положения рассчитывают значения К . в заданных угловых положениях ротора вращающегося трансформатора и по ним определяют параметры вращающегося трансформатора. При этом очевидно, что число измеренных значений К„ и 9„ должно быть выбрано таким, чтобы отклонения К и ф„ в промежуточных точках от фактических значений не превышали заданных величин. При определении нулевого положения, соответствующего нулевой отметке, необходимо учесть, что начало первой гармоники разложения К может отличаться на несколько угловых минут от нулевого положения. Поэтому следует провести расчетом контрольную проверку относительно начала (ot„=-О.) первой гармоники и при необходимости внести поправку в определение нулевого положения:

°, И д =СП"СМИ вЂ” Q К 1И(И<4„ Д, )»

1 И=

890426

К„.= Z К„ди(иЬ„.+ „)

Формула изобретения

30

0 и 0 — амплитуды первой и п-й

1 пространственных гармоник выходного сигнала; р ф m в общем случае.

Поскольку по условиям al. =,О, то выражение для (P может быть значи5 тельно упрощено. После введения поправки в значения К„ и К„ определяют параметры, напрймер, для синусной обмотки и обмотки возбуждения двухполюсного вращающегося трансформатора.

Наибольшие значения коэффициентов . передачи равны где 0(„.=90О 270

Погрешность отображения синусной зависимости равна

Е. = — „ .Г. 1(„Уи(ИА„-+д-,)СО9(5 „ЧИ

Vn

1, и . Р

»М+ и)+ - ©и 8<> Ì ()è)+1&00 (0, Ь= 25 где Я =1,>; А1= 9; 1=0,4> .-,Ъ6О / ; — шаг измерения.

Асимметрия нулевых точек равна "=Огс 1и — Е К„ми(и4+йи) соевой»

" и=1 " и= 9иЧИ(М+(и)+ -Е а„8 и(И -пи)- )

35 где oh=180

Остаточные ЭДС с относительных единицах равны г

) и" .. Р . 40 4 - »„Е К „МИ (иА +»Аи)61и Е Яики(Ы1+0и)

+А„ - Z С и(и $+u„)- 3 "КЮ 4; где с1„=0, 180

Аналогично, изменяя значения углов

К,, определяют параметры других обмоток вращающегося трансформатора. Полученные значения параметров датчиков угла обрабатывают далее в соответствии с принятыми оценками пара= метров вращающихся трансформаторов.

Таким образом, по предложенному способу исключаются операции приведения ротора контролируемого датчика угла в нулевые положения и положения, соответствующие измерению наибольших значений коэффициентов передачи. Кроме того, процесс измерений становится более однородным, так как отсчет производится только через равномерные угловые интервалы, проходимые с одинаковой частотой вращения. Оба фактора приводят к упрощению процесса измерений.

Способ определения параметров датчиков угла, заключающийся в пос-ледовательном измерении отношения выходного сигнала к входному через равные угловые положения ротора и измерении фазы выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса определения параметров датчиков угла, результаты измерения отношения выходного сигнала к входному и измеренные значения сдвига фазы выходного сигнала анализируют по гармоническим составляющим, по первой гармонике анализа отношения сигналов определяют нулевое положение ротора, по сумме гармонических составляющих для заданных угловых положений ротора определяют параметры датчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ,У 657528, кл. Н 02 К 15/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 656096, кл. 6 08 С 25/00, 1977 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 11011/80

Тираж 694 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород.ytI.ã ïoåêòíàÿ,4