Измеритель угла рассогласования

 

Изобретение относится к автомат тике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях угол-фаза-код следящего типа. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия угловых измерений . Измеритель угла рассогласования содержит генератор I импульсов, первый счетчик 2, регистр 3, формирователь 4 импульсов, синусный 5 и косинусный 6 преобразователи, первый 7 и второй 8 цифроаналоговые преобразователи , синусно-косинусный вращающийся трансформатор 9, первую 10 и вторую 11 схемы выборки-хранения, дифференциальный усилитель 12, управляемый генератор 13, второй счетчик 14, сумматор 15 по, модулю два и выходную шину 16. Сущность изобретения заключается в замене аналоговых генераторов высокоточными цифровыми генераторами, а также в фиксации кода положения дважды за период опорного сигнала. 2 ил. i сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (511 4 Н 03 M I/48

ЕГ::" .:.":-. г п с, гу цт,д„.

Г,;:.El.,! 3: Г -.,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ фи?.f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4191823/24-24 (22) 09. 02. 87 (46) 15. 01.89. Бюл. II 2 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В. Куйбьппева (72) Г.И. Каплун (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

II 1259205, кл. С 05 В 11/01, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N9 796787, кл. G 05 В 11/01, 1979. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛА РАССОГЛАСОВАНИЯ (57) Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях угол-фаза-код следящего типа. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия угловых измерений. Измеритель угла рассогласования содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, регистр 3, формирователь 4 импульсов, синусный 5 и косинусный 6 преобразователи, первый

7 и второй 8 цифроаналоговые преобразователи, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 9, первую IO u вторую 11 схемы выборки-хранения, дифференциальный усилитель 12, управляемый генератор 13, второй счетчик

14, сумматор 15 по,модулю два и выходную шину 16. Сущность изобретения заключается в замене аналоговых генераторов высокоточными цифровыми генераторами, а также в фиксации кода положения дважды за период опорного сигнала. 2 ил.

1451860

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях, угол-фаза-код следящего .типа.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия угловых изме рений .

На фиг. 1 показана структурная схема измерителя угла рассогласова-:..lp ния; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу системы.

Измеритель угла рассогласования (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, регистр 3, 15 формирователь 4 импульсов, синусный

5 и косинусный б,преобразователи, первый 7 и второй 8 цифроаналоговые преобразователи, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 9, первый 2р

10 и второй 11 блоки выборки — хране. ния, дифференциальный усилитель 1 2, управляемый генератор 13, второй счетчик 14, сумматор 15 по модулю два и выходную щину 16. 25

В качестве регистра 3 используется стандартный триггерный регистр, например типа микросхемы К155ТИ8.

Формирователь 4 импульсов формирует на первом выходе короткие импульсы по срезу и фронту сигнала второго счетчика 14. На втором выхо- . де сигнал должен появляться с задержкой, равной суммарной задержке регистра 3 и обоих постоянных запоминающих устройств.

В качестве синусного и косинусного преобразователей используют постоянные запоминающие устройства, например микросхемы К568РЕ1 40

В качестве схемы выборки-хранения могут быть использованы микросхемы КР11 00 СК2.

На фиг.2 представлены диаграммы, характеризующие следующие процессы:

l7 — выход старшего разряда первого счетчика 2; 18 — выход второго счетчика 14; 19 — первый выход формирователя 4 сигналов; 20 — второй выход формирователя 4 импульсов; 21 — выход синусно-косинусного вращающегося трансформатоpa 9; 22 — третий выход формирователя 4 импульсов; 23 — выход первого блока 10 выборки - хранения; 24 — четвертый выход формирователя 4 сигналов; 25 †.выход второ55

ro блока 11 выборки-хранения.

Измеритель угла рассогласования работает следующим образом.

Импульсы генератора 1 поступают на вход первого счетчика 2, на выходе триггера старшего разряда которого формируются прямоугольные сигналы с периодом Т, (диаграмма 17). Выходные сигналы второго счетчика 14 (диаграмма 18) с тем же периодом имеют фазовый сдвиг относительно сигналов первого счетчика 2. По заднему фронту выходного сигнала второго счетчика 14 формирователь 4 импульсов формирует на своем первом выходе импульс (диаграмма 19), поступающий на вход разрешения записи регистра 3, в результате чего в регистр 3 записывается код, соответствующий фазовому сдвигу (. Через время, достаточное для установки сигналов на адресных входах синусного 5 и косинусного.б преобразователей, на их входы. поступает импульс (диаграмма

20) со второго выхода формирователя 4. На выходах синусного и косинусного преобразователей появляются коды sin cp и eos(p соответственно, а на выходах первого 7 и второго 8 цифроаналоговых преобразователей — прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой соответственно U< sin(p и

U cosg, где U — максимальное значение выходного напряжения. Считая для простоты, что число витков первичных и вторичной обмоток синуснокосинусного вращающегося трансформатора 2 одинаково, выражение для выходного напряжения U,„ (диаграмма 21) можно записать в виде т1

U>„„=U,e (sinpsina+cosqcosoL), (l) где Т вЂ” постоянная времени синусной и косинусной обмоток (которые, как правило, одинаковы);

Ы,- угол поворота вала, Через промежуток времени, доста" точный для затухания переходных процессов, вызванных наличием паразитных емкостей обмоток, на третьем выходе формирователя 4 импульсов (диаграм» ма 22) формируется импульс, который поступает на управляющий вход первого блока 10 выборки-хранения, в результате чего фиксируется значение выходного сигнала синусно-косинусного вращающегося трансформатора 9. Напряжение с выхода первого блока 10 выборки-хранения (диаграмма 23) поступает на первый вход дифференциального усилителя 12, положительный выходной

145186 сигнал которого поступает на управляющий вход управляемого генератора 13.

При нулевом сигнале на управляющем входе частота управляемого генерато- 5 ра 13 равна частоте генератора 1 импульсов. С появлением ненулевого сигнала на выходе дифференциального усилителя 12 частота управляемого генератора 13 изменяется. Фазовый сдвигср 10 также начинает изменяться пропорционально интегралу от разности частот генераторов, что приводит к уменьшению выходного напряжения синусно-косинусного вращающегося трансформатора 9.

По переднему фронту выходного сигнала второго счетчика 14 на третьем выходе формирователя 4 импульсов также формируется импульс (диаграмма 19).20 по которому в регистр 3 записывается код, соответствующий фазовому сдви-. г yg + ii, отличающийся от истинного значения кода положения инверсией старшего разряда. На выходах первого

7 и второго 8 цифроаналоговых преобразователей формируются напряжения

-U, sin g и -U cos q соответственно, что приводит к изменению знака напряжения на выходе синусно-косинусного 30 вращающегося трансформатора 9 (диаграмма 21). Это напряжение фиксируется вторым блоком 11 выборки-хране-. ния по сигналу, поступающему на управляющий вход с четвертого выхода формирователя 4 импульсов (диаграмма 24). Выходное напряжение второго блока:11 выборки-хранения (диаграмма 25) поступает на второй вход дифференциального усилителя 12, так что 40 сигнал на управляющем входе управляемого генератора 13 получает дополнительное положительное приращение. Фазовый сдвиг с изменяется до тех пор, пока выходное напряжение синусно-ко- 4 синусного вращающегося трансформатора не станет равным нулю, при этом выражение (1) принимает следующий вид: ром случае код положения отличается от истинного инверсией старшего разряда. Старший разряд регистра 3 соединен со старшим разрядом выходной шины 16 кода положения через сумматор 15 по модулю два, первый вход которого подключен к выходу старшего разряда второго счетчика 14. При нулевом значении сигнала на выходе второго счетчика 14 код старшего разряда регистра 3 проходит через сумматор 15 по модулю два беэ изменения, при единичном — инвертируется. Таким образом, с выхода сумматора 15 по модулю два всегда поступает верное значение старшего разряда кода положения.

Остальные разряды кода положения беэ изменения поступают в выходную шину

16 с выходов rîîòâåòñòâóþùèõ разрядов регистра 3.

В описанном устройстве в отличие от прототипа опорное напряжение синусно-косинусного вращающегося трансформатора 9 не формируется непрерывно, а подается на входные обмотки дважды за период Т, в виде коротких импульсов, поступающих непосредственно перед моментом фиксации выходного сигнала. Период То обычно имеет величину порядка 10 с, что на три порядка больше времени срабатывания современных постоянных запоминающих устройств и цифроаналоговых преобразователей. Следовательно, в устройстве могут быть использованы сравнительно медленно-действующие постоянные запоминающие устройства и цифроаналоговые преобразователи большой разрядности. Замена аналогового генератора опорного сигнала, используемого в прототипе, высокоточным источником синусно-косинусных напряжений позволяет существенно повысить точность измерения углового положения.

Изменение соотношения между ак» тивным и реактивным сопротивлениями обмоток синусно-косинусного вращаюг

0=U, е со s (cp-oL) (2) Из выражения (2) следует, что Ч =

=о +Т/2, то есть фазовый сдвиг ср с постоянным смещением в n/2 повторяет значение оС вЂ” угла поворота вала.

Код положения фиксируется в регистре 3 дважды за период Т по заднему и переднему фронтом сигнала на выходе второго счетчика 14. Причем во вто50

55 нестабильность которой вызывают дощегося трансформатора 9, вызванное изменением температуры окружающей среды, приводит лишь к некоторому изменению постоянной времени обмоток, что не отражается на точности устройства. Это позволяет устранить из состава фазовой следящей системы цепь автоподстройки фазы тока, при" сутствующую в устройстве-прототипе, l 45 I

5 полнительные ошибки в фиксируемом коде положения.

В отличие от устройства-прототипа, где код положения фиксируется один

pas за период опорного сигнала, в данном устройстве код положения фиксируется дважды за период, что обеспечивает более высокое быстродействие.

Формула изобретения

Составитель Б. Кирсанов

Техред М.Ходанич Корректор М. Максимишинец

Редактор А. Маковская

Заказ 7091/55 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Измеритель угла рассогласования, содержащий регистр, выход которого является выходом младших разрядов выходной шины устройства, генератор импульсов, выход которого через пер- . вый счетчик соединен с информационным входом .регистра, синусно-косинусный 2О вращающийся трансформатор, управляемый генератор, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстро- 25 действия угловых измерений, введены синусный и косинусный преобразователи, два цифроаналоговых преобразо". вателя, два блока выборки-хранения, дифференциальный усилитель и сумматор по модулю два, выход которого

860. ь является выходом старшего разряда выходной шины системы, выход регистра соединен с информационными входами синусного и косинусного преобраэо вателей, выход каждого из которых через соответствующий цифроаналоговый преобразователь соединен с соответствующим входом синусно"косинусного вращающегося трансформатора, выход которого соединен с информационными входами первого и второгоблоков выборки-хранения, выходы которых соединены с соответствующими. входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выход старшего разряда второго счетчика соединен с первым входом сумматора по модулю. два,, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда регистра, вход разрешения записи которого соединен,с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого соединен со стробирующими входами синусного и косинусного пре образователей, третий и четвертый выходы формирователя импульсов соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков выборки-хранения.