Двухканальный преобразователь перемещений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2912.80 (21) 3226346/18-24 ($$) М. Кур.З с присоединением заявки №

G 08 С 9/04

Государственный комитет

СССР по деаам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150782. Бюллетень ¹ 26 (33) УДК 681. 325 (088. 8) Дата опубликования описания 150782

A.Б. Адомавичюс, В.Б. Адомавичюс, В.Ю. Гележя ичюа",К.С. Крищюнас, В.В. Лаурущка и В.А. Марцинкяв чкгб: с, с (72) Явторы изобретения

Каунасский политехническнй институт им. АнтантСа-6яен уаа. (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования, Известен преобразователь перемещения, содержащий индуктивные измери-. тельные цепи, которые соединены через усилители-ограничители с входами блока определения направления и входами соответствующих ключей, выходы которых соединены непосредственно с входами парафазного усилителя и через соответствующий индикатор нуля — с входами элемента ИЛИ и многофазного .триггера, выходы которого подключены к соответствующему ключу (1) °

Недостатком этого преобразователя является сложность электронной схемы и индуктивной системы измерительных катушек.

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий. три измерительных цепи, соединенные с одними из вводов соответствующих трех ключей, выходы которых через усилитель подключены к входу четвертого ключа, первый выход которого подключе . к неинвертирующему входу парафазного усилителя, а второй — к инвертирующему входу, выход парафазного усилителя является кусочно-аналоговым выходом преобразователя, выходы измерительных индуктивных цепей также подключены к входам индикаторов нуля, выходы которых подключены к входам многофазного триггера, а его выходы подключены к соответствующим управляющим входам трех ключей и к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу триггера, а

его выход к управлякщему входу четвертого ключа. Дискретным выходом преобразователя является выход эле.мента ИЛИ (2).

Недостатком такого преобразователя перемещения в код является сложность электронной схемы и. индуктивной системы измерительных катушек.

Кроме того,, в рассмотренном преобразователе перемещения в код для получения кусочно-аналогового сигнала используется более длинный участок характеристик преобразования, вследствие чего уменьшается линейность в краях куска характеристики, а следовательно, и. точность нреобразования.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является, двух.канальный индуктивный преобразова943797 тель перемещения, который содержкт . две индуктивных измерительных цепи (3) °

Однако такой преобразователь характеризуется недостаточной точностью.

Цель изобретения - повыиение точности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в двухканальный преобразователь перемещения, содержащий две измерительных цепи, делитель напряжения, соединенный с одной из измерительных цепей, компаратор, выпрямитель, введены коммутаторы, дешифратор, ревер,сивный счетчик, дифференциальный усилитель и дополнительный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом другой измерительной цепи, а выходы обоих делителей напряжения соединены с информационными входами соответствующих ксэмутаторов, управляющие входы которых соединены с. выходами дешифратора, выходы коммутаторов соединены с входами дифферейциального усилителя, выход которого через выпрямитель подключен к выходной клемме преобразователя*и к входам компараторов, выходы которых подключены к соответстэующим выходным клеммам преобразователя и к сигнальным входам реверсивного счетчика, вход обнуления которого подключен к входной клемме преобразователя Сброс, а выход соединен с входом дешифратора.

На фиг.1 представлена блок-схема описываемого преобразователя; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу .преобразователяу на фиг.3 — вьходные напряжения.

Преобразователь содержит два измерительных цепи 1 и 2 и делители

3 и 4 напряжения, два коммутатора

5 и 6, дифференциальный усилитель 7, выпрямитель 8, два компаратора 9 и 10, реверсивный счетчик 11 и дешкфратор 12.

Измерительные цепи 1 и 2 (индук-. тивные), содержащие также двухполупериодные выпрямители и фильтры пульсаций, мыполнены в виде двух обмоток индуктосина кли поворотного трансформатора, относительк(ый сдвиг между которыми составляет четверть ага обмотки, что соответствует углу,< 90 эл.град . и якоря.

Делители 3 и 4 напряжения пред назначены для деления выходных напряжений измерительных цепей 1 и 2.

Количество делителей в каждой группе равно в = (n/4) + 1, где n - не. обходимое число .аналоговых кусков в интервале одного шага. Коэффициенты деления для делителей 3 группы ,определяются иэ выражения КАф = сов(271/n),а для делителей 4 груп.пы - иэ выражения K ; = sin(211/n), гпе 1 = 0,1,2,. ° .(m-1) — номер делителя в группе. На фигуре 2а представ- лены эпюры напряжений, снимаемых с делителей 3,4 относительно перемещения Ф якоря индуктосина для

n = 20 (m=6) . Так как относительный сдвиг между обмотками индуктосина составляет четверть шага 8 обмотки, то такой же сдвиг имеет место и

10 между полупериодами напряжений U< и

U иэмеряющихся по синусоидальному закону и имеющих одинаковые амплитуды U<, U íà выходе соответствующих измерительных цепей 1 и 2.

15 При построении эпюр, представленных на фигуре 2а, также учтено, что

Каэо = соэ (2 %/и) = 1) Ks4 =

sin(2 F/n) = 0;

Кэ (m&) = cos (28(m-1) /n) = О, го " " ="/"

Ks4(w-М= з1п(2Ю(т-1) /n) = 1.

Коммутаторы 5 и 6 предназначены для подключения в определенном порядке, зависящем от перемещения, к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя

7 одновременно по одному выходному напряжению с делителей, имеющих оди.наковый порядковый номер i в делителях 3 и 4, соответственно, по сигналам, поступающим от дешифратора 12.

Дифференциальный усилитель 7 предназначен для усиления сигналов,поступающих на его инвертирукщий и неинвертирующий входы через коммутаторы 5 и 6 с соответствующих групп делителей 3, 4 напряжения .

На фиг. 2б представлена эпюра изменения выходного напряжения диф4О:ферекцкального усилителя 7 относи,тельно. перемещения < . Как видно иэ

I фиг. 2б период повторения серий,сос-: тоящих кэ кусков аналоговых характе- ристик с положительными или отрицательными наклонами в количестве n/4, составляет половину шага.

Выпрямитель 8 предназначен для выпрямления выходного напряжения дифференциального усилителя 7. Выход выпрямителя 8 является кусочно-ана50 логовым выходом цреобразователя . Напряжение на выходе выпрямителя 8

U< (U„A ) имеет вид, показанный на фйг. За. (55 Компаратор 9 предназначен для формкрования короткого импульса,когда входной сигнал достигает нулевого уровня прк перемещении направо (фиг.Зб). Компаратор 10 предназначен

Щ для, формирования короткого импульса, когда входное напряжение равно опорному напряжекию при перемещении налево (фиг. За). Реверсивный счетчик 11 предназначен для подсчета общего числа импульсоэ, соответствующего числу

943797 (фиг.За) . При этом кусочно-аналоговое напряжение по абсолютной величине начинает увеличиваться и в какойто момент времени достигает значения опорного напряжения компаратора 10.

При этом кампаратор 10 вцРабатывает короткий импульс, который постуиает на вход обратного счета реверсивного счетчика 11 и на второй дискретный выход (Пя фиг. За,в) . Дешифратор

12, дешифруя состояние счетчика 11, переключает коммутаторы 5 и б. Напряжение порога срабатывания компаратора 10 U выше напряжения U$ на величину, которая необходима для нормальной работы преобразователя.

При дальнейшем перемещении якоря налево работа преобразователя аналогична описанному виае .

Таким образом, полное перемещение можно определить путем суммирования числа импульсов, выданных на первом дискретном выходе, считая их полорого дискретного выхода, считая их отрицательными, прибавляя к результату величину перемещения в зоне аналогового куска, определяемую по выходному кусочно-аналоговому сигналу.

Использование новых элементов, соединенных по предложенной схеме, выгодно отличает предлагаемый двухканальный преобразователь перемещений, так как повышается линейность кусочно-аналоговой характеристики, а следовательно, точность преобразования, а за счет применения двух компараторов и реверсивного счетчика исключается воэможность появления сшибки преобраэоэания при переся направлением. Кроме того, использование только двух измерительных цепей (в качестве которых могут быть использованы стандартные иицуктосины) позволяет формировать кусочно-аналоговые характеристики или лучшую линейность чем кусочноаналоговые характеристики двухканального преобразователя перемещения, Формула изобретения

Двухканальный преобразователь перемещений, содержащий две измерительных цепи, делитель напряжения, соединенный с одной из измерительных цепей, компараторы, выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены коммутаторы, дешифратор, реверсивный счетчик, дифференциальный усилитель и допол,аналоговых кусков пройденных якорем в интервале Ь/2 (фиг.2б) .

Дешифратор 12 предназначен для управления работой коммутаторов 5 и б °

Цепь сброса предназначена для начальной установки реверсивного . счетчика 11 в исходное положение.

Преобразователь работает следующим образом.

Перед началом работы реверсивный lO счетчик 11 при помощи сигнала сброса устанавливается в.исходное положение.

При перемещении якоря направо на, инвертирующий вход дифференциального )5 усилителя 7-через коммутатор 5 подключается напряжение U К „с делителя 3, а на неинвертирующйй вход дифференциального усилителя 7 через коммутатор б — напряжение U К 4 20 (фиг 2а), На выходе дифференцйального усилителя при перемещении напраВо отрицательное напряжение по абсо- жительными, с числом импульсов втолютной величине уменьшается (фиг.26).

Так как выпрямитель 8 инвертирует только положительные напряжения, то отрицательное напряжение поступает на.входы компараторов 9 и 10 без изменения. При дальнейшем перемещении в какой-то момент времени выходной сигнал дифференциального усилителя 7 достигает нулевого уровня, и компаратор 9 вырабатывает дискретный импульс, соответствующий аналоговому куску перЕмещения {фиг.За,б). Дискретный сигнал с выхода ксмпаратора

9 09 поступает на первый дискретный выход преобразователя (U>< ) и на вход прямого счета реверсивного счетчика 11. При этом дешифратор 12, дешифруя состояние счетчика 11„ переклю- 40 мещении, происходящем с изменяющим" чает коммутаторы S и б,,и на инвертирующий и неинвертируяций входы дифференциального усилителя 7 поступают соответственно напряжения U<. К

Эи и 9< К через коммутаторы 5 и б с д5 делителей 3 и 4 напряжения. При дальнейшем перемещении направо до преобразования, имеющие такую же точки, равной четверти шага обмотки, работа преобразователя происходит аналогично описанному выл.. В интервале перемещения от Ь/4 до L/2 рабо- содержащего четыре измерительных та преобразователя отличается от . цепи. описанного выше лишь тем, что с выхода усилителя 7 на вход выпрямителя 8 поступает положительное напряжение, а выпрямитель 8 .инвертирует его в отрицательное . При перемещении направо (или налево) цикл переключения делителей 3 и 4 для и = 20 равен десяти аналоговым кускам. В общем случае цикл переключения делителей равен n/2 аналогичным кускам.

Пусть в какой-то момент времени, когда якорь находится в.положении

3,, он меняет направление перемещения и начинает двигаться налево 65

943797 I нительный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом другой измерительной цепи, а выходы обоих делителей напряжения соединены с информационными входами соответствунхцих коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходами дешифратора, выходы коммутаторов соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого через выпрямитель подключен к выходной клемме преобразователя и к входам компараторов, выходы которых подключены к соответствующим выходным клеммам преобразователя и к сигнальным входам реверсивного счетчика, вход обнуления которого подключен к входной клемме преобразователя Сброс, а выход соединен с входом

5 дешифратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

9 670954 кл, G 08 С 9/04, 1977, 30 2. Авторское свидетельство СССР

Ю 697012 кл. G 08 С 9/04 1978.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2913620/18-24, кл. G 08 С 9/04, 29.01.80 (прототип) .

943797

u,è

fl ,аж

Составитель И, Назаркина

Редактор Л. ЗЕселовская Техред М. Рейвес еорректор В. Бутяга те Ф

Заказ 5117/60 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного ксмитета СССР по .делам иэобретеннй и открытий

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

Филиал IIIIII Патент, г. ужгород, ул. Проектная,:4