Магнитомодуляционный преобразователь угла

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советских

Социалистических

Республик (iii920365 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07.80 (21) 2963041/18 28 с присоединением заявки Ж—

1 (28) Приоритет— (И)М. Кл. а 01 В 7/30

Риударатненный квинтет

CCCP ае делам нэобратеннй н открытнй

Опубликовано 15.04.82, Бюллетень фв 14 (53) УДК 531.717 (088.8) Дата опубликования описания 15.04 82 (72) Авторы изобретения

А. С. Суляев и В. Ф. Филаретов

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени институт им. В. В. Куйбышева (7l) Заявитель (54) МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ .

УГЛА

Изобретение относится к измерительной тех нике и может использоваться, например, для измерения рассогласования в следящих системах с вентильным электроприводом.

Известен многофазный индукционный датчик положения типа индуктосин, содержащий m-фазиый ротор и и-фазный статор с печатными обмотками (1).

Недостатками известного устройства явяяются малый диапазон линейности, а также низкие энергетические показатели.

Наиболее близким, техническим решением к изобретению является магнитомодуляциоиный преобразователь угла, содержащий ротор в виде постоянного магнита, три чувствительных, элемелта магнитомодуляционного типа, расцоложенные вокруг ротора с фазовым сдвигом в.

120, три формирователя импульсов, каждый из которых подключен входом к соответствующему чувствительному элементу, элемент 2-2-.

2И-ИЛИ, первый и шестой входы которого. связаны с выходом первого, второй и третий— третьего, четвертый и пятый — второго формирователей импульсов, инвертор, поДключенный к выходу элемента 2 — 2-2И-ИЛИ, элемент

2 — 2И-ИЛИ, первый вход которого подключен к входу, третий — к выходу инвертора (2).

Недостаток данного устройства — малая зона линейности.

Целью изобретения является увеличение зоны линейности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен тремя элементами сравнения, первый из которых подключен к выходам первого и второго, второй — второго и третьего, третий — третьего и первого формирователей импульсов, дешифратором с тремя входами и шестью выходами, каждый из входов которого подключен к выходу cootветствующего элемента сравнения, двумя элементами ИЛИ, первый иэ которых подключен входами соответственно к нечетным выходам дешифратора, выходом — к второму входу элемента 2 — 2И вЂ” ИЛИ, второй подключен входами соответственно к четным выходам дещифратора, выходом — к четвертому входу эле.мента 2 — 2И вЂ” ИЛИ, пятью ключами, первые вхо

3 ды которых подключены к соответствующим

3 9203 выходам дешифратора со второго по шестой, сумматором, первый вход которого связан с выходами всех ключей, фильтром нижних частот, входом подключенным к выходу элемента 2 — 2И вЂ” ИЛИ, выходом — к второму входу сумматора, шестью источниками опорного напряжения с величинами напряжений И/2, И, 2И, ЗИ, 4И, 5И, где И вЂ” размах изменения выходного сигнала фильтра нижних частот,пер вый из которых подключен к третьему входу 19 сумматора, а каждый из оставшихся — к второму входу соответствующего ему ключа. На фиг. 1 изображена Функциональная. схема уст роиства; на фиг. 2 — внешние характеристики трех магнитомодуляционных чувствительных элементов и выходная характеристика магнито. модуляционного датчика угла.

Магнитомодуляционный датчик угла (фиг.1) состоит из ротора в виде постоянного магнита (не показан), трех чувствительных элементов 1, 2 и 3 магнитомодуляционного типа (с формирователями импульсов йа выходах), расположенных с угловым сдвигом 120 вокруг ротора — постоянного магнита. Выходы формирователей импульсов чувствительных элементов 1, 2 и 3 подключены к попарно соединенным входам элементов 4 2 — 2 — 2И вЂ” ИЛИ и попарно соединенным входам трех элемен, тов 5, 6 и 7 сравнения, выходы которых саединены с тремя входами дешифратора 8 с

30 шестью выходами. Выход элемента 4 2 — 2 — 2И—

ИЛИ соединен с первым входом элемента 9

2 — 2И вЂ” ИЛИ непосредственно, а с его третьим входом — через инвертор 10. Первые три выхода дешифратора (нечетные) через первый элемент 11 ИЛИ подключены к второму входу элемента 9 2 — 2И вЂ” ИЛИ, а вторые три выхода дешифратора 8 (четные) через второй элемент 12 ИЛИ вЂ” к четвертому его входу, выход элемента 9 2 — 2И--ИЛИ через фильтр 13 нижних частот соединен со вторым входом

40 сумматора 14, на первый вход которого подключены выходы пяти ключей 15-19, первые

:входы которых; подключены к выходам де1 шифратора 8 со второго по шесток, а на вторые их входы подключены источники опорных 4 напряжений 0„20, 30, 40 и 50 (не показа- ны), т.е, с последовательно увеличивающимся напряжением, согласно порядковому номеру ключа..К третьему входу сумматора подключен источник с опорным напряжением 0/2 (не показан), где 0 — размах изменений выходного сигнала фильтра нижних частот.

Преобразователь работает следующим образом.

Чувствительные элементы 1, 2 и 3 вырабатывают широтно-модулированные последовательности, которые проходят через формирователи, где происходит улучшение параметров импульсов — повышение крутизны фронтов, При повороте ротора на угол а относительная длительность (скважность) выходных сигналов 20, 21 и 22 чувствительных элементов

1, 2 и 3 изменяется по гармоническимзаконам, как это показано на фиг. 2, причем участки " синусоиды, обозначенные 23, лежащие в зоне 60 угла е, близки к линейным.

Длительность импульсов (фиг, 2) на этих участках (т.е. сигнала 23} на любом отрезке оси а является средней из длительностей трех сигналов — 20, 21 и 22. Элемент 4 2 — 2 — 2И—

ИЛИ производит выделение среднего по длитечьности из системы 20, 21 и 22 сигнала 23, который поступает на первый вход элемента9

2 — 2И вЂ” ИЛИ непосредственно, а на третий ее вход — через инвертор 10.

Сигналы 20, 21 и.22 поступают на попарно соединенные входы трех элементов 5, 6 и

7 сравнения импульсов по длительности (сигналы 21, 22 и 23 — широтно-модулированные), элементы 5, 6 и 7 вырабатывают сигналы (потенциалы) „равные "единице" в случае, если длительность одного из входных сигналов больше длительности другого. Выходные сигналы элементов 5, 6 и 7 поступают на три входа дешифратора 8 с шестью выходами, Каждому из участков линейности 24—

29 (фиг. 2) в сис.еме сигналов 20, 21 и 22 на периоде Т соответствует вполне определенное однозначное соотношение длительностей импульсов 20, 21 и 22. Например, на участке

24 соотношение 22 > 20 > 21, на участке 25 соотношение 20 > 22 > 21 и т,д. Дешифратор 8 по сигналам элементов 5, 6 и 7 сравнения импульсов вырабатывает на шести своих выходах потенциал "единицу" в случае, если угол разворота а попадает на один из шести участков — 24 — 29, т.е., например, при повороте ротора датчика на угол а потенциал "единица" появляется на третьем (фиг. 1) выходе дешифратора 8. Пять выходных сигналов дешифратора 8 (co второго по шестой) поступает на первые: входы пяти ключей 15, 16, 17, 18 и 19, на вторые входы которых нодключены источники опорного напряжения с величинами 0; 20, 30, 40 и 50 соответственно. Таким образом, всегда открыт лишь тот ключ, на каком участке из пяти (25, 26, 27, 28 и 29) находится ротор датчика. Если ротор на участке 25, то открыт ключ 15, если ротор на участке 26 — то ключ 16 и т.д.

Таким образом, к выходу сумматора 14 подключены опорные напряжения О на участке 25, 20 — на участке 26 и т.д., т.е. формируется ступенчатый закон изменения сигнала 30 от угла а. На участке 24 все ключи закрыты. На второй вход сумматора 14 поступает выходной сигнал фильтра нижних частот, предтсавляющий

5 9203 собой усредненный выходной сигнал элемента

2 — 2И вЂ” ИЛИ. Выходной сигнал этого элемента представляет собой импульсы 24, 26 и .28, когда разрешающий потенциал на элемент 9

2 — 2И вЂ” ИЛИ поступает-с первого элемента 11 5

ИЛИ, и инвертированные импульсы 25, 27 и

29, когда единица" — на выходе второго элемента 12 ИЛИ. Таким образом, на выходе эле- . мента 9 2 — 2И-ИЛИ, а следовательно, и фильтра 13, сформирован пилообразный закон из- 10 менения сигнала от угла. Этот сигнал складывается на сумматоре 14 со ступенчатым сигналом 30 и дает результирующую характеристику

31 датчика на периоде Т, т.е. на угле 360 .

Формула изобр ет ения

Магнитомодуляпионный преобразователь угла, содержащий ротор в виде постоянного магнита, три чувствительных элемента магнитомодуляциониого типа, расположенные вокруг ротора с фазовым сдвигом 120, три формирователя импульсов, каждый из которых подкяю чен входом к соответствующему чувствительному элементу, элемент 2 — 2 — 2И вЂ” ИЛИ, первый и шестой входы которого связаны с выходом первого, второй и третий — третьего, четвертый и пятый — второго формирователей на пульсов, иквертор, подключенный к. выходу элемента 2 — 2 — 2И вЂ” ИЛИ, элемент 2 — 2И вЂ” ИЛИ, первый вход которого подключен к входу, третий — к выходу инвертора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения зоны линейности, он снабжен тремя элемента-. б5 ми сравнения, первый из которых подключен к выходам первого и второго, второй — второго и третьего, третий — .третьего и первого формирователй импульсов, дешифратором с тремя входами и шестью выходами, каждый из входов которого подключен к выходу соответствующего элемента сравнения, двумя элементами ИЛИ, первый из которых подключен входами соответственно к нечетным вы« ходам дешифратора, выходом — к второму входу элемента 2 — 2И вЂ” ИЛИ, второй подключен входами соответственно к чегным выходам дешифратара, выходом — к четвертому входу элемента 2-2И вЂ” ИЛИ, пятью ключами, первые входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора со второго но шестой, сумматором, первый вход которого связан с выходами всех ключей, фильтром нижних частот, входом подключенным к выходу элемента 2-2И- ИЛИ, выходом — к второму входу сумматора, шестью источниками опорного напряжения с величинами напряжения И/2, И, 2И, 4И, 5И, где И вЂ” размах изменения выходного сигнала фильтра нижних частот, первый из которых подключен к трепему входу сумматора, а каждый из оставшихся — к второму входу соответствующего ему ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 551500, кл. G 01 В 7/30, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР У 481968, кл. H 02 К 29/02, 1975 (прототип). ие.

Составитель О. Петраковский

Техред Т. Маточка

Корректор В. Вутлга

Редактор О. Персиющева

Заказ 2313/38

Подписное

Тираж 614

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений и открьпий

1l3O35, Москва, Ж-35, Раушскал наб., д. 4/5

Филиал HNl "Harem". г. Ужгород, ул. Проектнан, 4