Преобразователь угловых перемещений в код

Союз Советскик, Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1>743002 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 030578 (21) 2610543/18-24 (51)М. Кл.

G 08 С 9/04 с присоединением заявки Н© .—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

{23) Приоритет

Опубликовано 2т0680. Бюллетень Йо 23

Дата опубликования описания 25,0680 (53) УДК,681. 325 (088.8) (72) Автор изобретения

О.A.Õàéíàöêèé (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД

Изобретение относится к преобразователям угловых перемещений в цифровой код и может быть использовано в измерительной технике и автоматике.

Известно устройство, содержащее последовательно включенные синуснокосинусный преобразователь код-напряжение, синусно-косинусный поворотный трансформатор, фазочувствительный выпрямитель, блок управления и регистр, выполненный, например, в виде реверсивного счетчика, подключенный к преобразователю коднапряжение (1), Недостатком этого устройства является необходимость питания статорных обмоток СКПТ от синусно-косинусного преобразователя код-напряжение, что обусловливает наличие достаточно мощного выхода от преобразователя код-напряжение (СКПКН).

Наиболее близким техническим решением является преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор опорного напряжения, синусно-косинусный поворотный трансформатор, выходы которого соединены с первым и вторым входами цифрового синусно-косинусного делителя напряжения, выход которого через делитель под-. ключен к входу фаэочувствительного выпрямителя, выход которого через последовательно включенные преобразователь на пряжени е-час тот а и блок управления соединен с входом N-разрядного регистра 12 .

Однако в этих устройствах точность измерения угла зависит от технологических погрешностей СКПТ, обусловленных неравенством активных и индуктив:IHx сопротивлений статорных обмоток СКПТ, а также неперпендикуляр» ностью статорных:обмоток СКПТ. Кро-!

5 ме того, на точность известного устройства также влияет неравенство коэффициентов передач К1 и К, для синусного и косинусного каналов СКДН, По технологическим причинам уст20 ранить эти погрешности невозможно, поэтому для уменьшения их необходимо изменить структурную схему устройства.

Целью предлагаемого устройства является повышение точности преобразователя, Это достигается тем, что в преобразователь угловых перемещений в код введены одновибраторы,формирователь

30 импульсов и двухраэрядный сумматор, 743002 выходы генератора опорного напряжения через одновибраторы подключены к. входам синусно-косинусного поворотного трансформатора, выходы одного одновибраторы соединены через формирователь импульсов с одним входом двухразрядного сумматора, другие входы которого подключены к N-1 и N выходам

М разрядного регистра, выходы двухразрядного сумматора соединены с N-l и и выходами синусно-косинусного делителя напряжения, остальные входы которого подключены к остальным выходам N разрядного регистра.

На фиг.l дана структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 показаны диаграммы его работы, Преобразователь состоит из генератора 1 опорного напряжения с двумя выходами, одновибраторон 2 и 3; последовательно включенных синусно-косинусного поворотного трансформатора 4 (СКПТ), цифрового синусно-косинусного делителя напряжения 5 (СКДН), усилителя 6, фазочувстнительного выпрямителя

7, преобразователя 8 напряжение-частота, блока 9 управления, N-разрядного регистра 10, двухразрядного сумматора 11 и формирователя 12 импульсов.

СКПТ имеет дне первичные и две вто ричные квадратурные обмотки, Регистр

10 выполнен, например, в виде N-разрядного реверсивного счетчика, а одноразрядный сумматор выполнен по обратной схеме.

Первый выход генератора 1 через первый одновибратор 2 подключен к первичной синусной обмотке СКПТ 4, а второй выход генератора 1 через второй одновибратор 3 подключен к первичной косинусной обмотке СКПТ, Предпоследний (N-1) разряд регистра и ныход второго одновибратора 3 (через формирователь импульсов) подключены соответственно к шинам первого и второго входов 1-ых разрядов цифрового сумматора 11, а выход N (старшего) разряда регистра подключен к шине первого входа второго разряда цифрового сумматора 11. Выходы первого и второго раэрядон цифового сумматора 11 подключены соответственно к входам (N-1) и N разрядов цифрового СКДН 5, Остальные разрядные входы

СКДН 5 подключены к соответствующим разрядным выходам регистра 10, Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На выходе генератора 1 опорного напряжения формируются два инверсных (сдвинутых на 180О ) синусоидальных напряжений равной частоты (см,фиг.2 а, б). Из положительных полуволн этих напряжений с помощью однотипных однонибраторон 2 и 3 формируются группы однополярных импульсов положительной (на выходе одновибратора 2)и отрицг)тельной (на выходе одновибратора 3) полярностей с амплитудами

1) =0 (1.) и длительностью

5 где Т „- электромагнитная постоянная времени СКПТ.

Электромагнитная постоянная времени определяетс я по формуле

10 Ск т > / и где U и иду кт и ни ос т ь обмот ок

СКПТ;

R — сопротивление первичной обмотки;

15 Причем входные напряжения одновибраторов 2 и 3 сдвинуты на 180, поэтому и входные импульсы одновибраторов 2 и 3 так же сдвинуты на 180о, Выходные импульсы одновибрат оров

2 и 3 положительной и отрицательной полярности поступают на запитку соот» ветствующих первичных обмоток СКПТ

4, на выходных обмотках которых при выполнении условия также будут индуктироваться прямоугольные импульсы с длительностью (см. фиг.2в,д и фиг.2г, е) равной 1 ь, "2.= 4

При этом амплитуды выходных импульсов СКПТ 4 будут изменяться в функции

30 от угла поворота ротора СКПТ по законам синуса и косинуса, т,е. — для импульсов одновибратора 2 (пос тупающих на перв ичну ю с инусную обмотку СКНТ):

3S 1)с, ), U,(i d Ц )ь!п(Ы -a<)

ОК ) U„(1+O () ) СОЬ(о ++ay„) (д) где U U q — амплитуды импульсов на ныходе синусной

40 (lс-2с) и косинусной (lк-2к) вторичных обмоток CKIIT, образoванных импульсами однонибратора 2;

4 — для импульсов одновибратора 3 (поступающих на вторичную косинусную обмотку СКПТ):

О,1 .р (1+ Uc) сОЬ(0 ф ) ()к ) тр )1(1+с ()к) S(n(+a% ) где U<>, К вЂ” амплитуды импульсов на выхоце синусной (lс-2с) и косинусной (lк-2к) вторичных обмоток СКПТ, образованных импульсами однонибратора 3;

М п — угловая погрешность

СКПТ 4, обусловленная неперпендикулярностью статорных (вторичных)

60 обмоток СКПТ; ф Π— амплитудная относительная погрешность СКПТ, обусловленная неравенством активных и ин65 дуктивных обмоток СКЛТ.

743002

К7 (>РГ

Аналогично выражениям (6), (7) и (8), (9) можно показать, что и технологические погрешности СКДН 5, обусловленные неравенством коэффициентов передач и неперпендикулярностью синусного и косинусного каналов;

СКДН 5, также не будут влиять на выходной сигнал, определенный выражением (10), фазочувствительного выпрямителя 7, а следовательно и на выходной код преобразователя, Группы выходных импульсов СКПТ 4 с амплитудами 0 „и 0, (4) и группы выходных импульсов СКПТ с амплитудами Цс и Ок (5) проходят через цифровой СКДН .5, который управляется кодом Я-разрядного регистра 10, 5

При запитке первичной синусной обмотки СКПТ импульсами одновибратора

2 на втором входе 1 (младшего) разряда сумматора 11 будет нулевой сигнал, так как сигнал на выходе одновибратора 3 равен нулю. В этом случае дискретные сигналы (N-g u N разрядов регистра 10), проходящие через сумматор 10, на выходе цифрового сумматора 11 не изменяются по модулю и выходной код регистра 10 беэ изме- 15 нения проходит на цифровой вход СКДН

5, при этом амплитуда импульсов на выходе СКДН 5 с учетом выражения,(4) будет равна ()ск н 01 +({,< 1"ñ) ""Фо-ь ) К1 соВ рег

-(.1+d ) соЬФ+ь р„1 L ð г р <Ь) где К„ — коэффициент передачи косинусного канала

СКДН; — коэффициент передачи синусного канала СКДН; — двоичный код регистра, поступающий на вход цифрового СКДН, равный углу поворота ротора

СКДП (полный код N-разрядного регистра равен

360o ), Для идеально выполненного СКДН 35

К„= К

После преобразования (6) может быть представлено в виде

Uс„„=0„) г K (5in(H =y „)-aW gin(N+

+ЩВ1п p -(A„co&& .ьin(ь (7)

Прн з апит ке пер вичн ой коси нусн ой обмотки. СКПТ импульсами одновибратора 3 на втором входе первого (младшего) разряда цифрового сумматора 11

45 появится единичный сигнал (см,фиг,2, е) с длительностью (T>yT4 который суммируется в цифровом сумматоре с кодом, представленным (N-1) и N разрядами регистра 10, В результате 50 код, представленный (N-1) и N разрядами регистра 10, изменяется на выходе цифрового сумматора на единицу первого (младшего) разряда и, вследствие этого, код, поступающий 55 на вход цифрового СКДН 5, будет отличаться от кода регистра 10 на единицу (N-1) разряда регистра, т,е. по углу на 90

В этом случае амплитуда импульсов на выходе СКДН 5 с учетом (5) бу. дет равна

=- «,{,1 du 1 к соь(а .-аЯ (inp, )

1 Д Ц ) " "("о ) coo)Ьр 61 или после преобразований К1 = К с н U K, 1 " о ) ег) ZOiiq, "(Îo+Üeã1 д 0 coQQ -9inp +d 0 а|по(coSQ (я)

Группы импульсов положительной и отрицательной полярностей с амплитудами, выраженными равенствами (7) и (8), после усиления в усилителе 6 поступают в фазочувствительный выпрямитель 7, на выходе которого формируется сигнал постоянного импульса (см,фиг.2,и), пропорциональный разности амплитуд импульсов, выраженных равенством (7),возникающих при запит. ке СКПТ импульсами одновибратора 2, и амплитуд импульсов, выраженных равенством (8), возникающих при запитке СКПТ импульсами одновибратора 3, т.е(1 )

Uyz=(U, О )к v. ь п(ь 1. +

-. (;-а,1 (;-;)., « аО a n(ol Д-ЮО соьо н о

«Ь. „. ОК,ьМЫ. ъ 1 д1

При U = Uy q = 2, что обеспечивается выбором параметров одновибраторов 2 и 3, в уравнении выходного сигнала фазочувствительного выпрямителя 7 слагаемые обусловленные неперпендикулярностью и неравенством полных сопротивлений статорных обмоток СКПТ, будут практически равны нулю, а выходной сигнал фазочувствительного выпрямителя 7 будет равен ),= IU,,, — sin(o(-g ) (1о)

Этот сигнал, пропорциональный разности между измеряемым углом и кодом регистра 10, поступает через преобразователь 8 напряжение — частота в блок 9 управления, на выходе которого формируется управляющий сигнал, изменяющий код регистра 10 в сторону уменьшения сигнала рассогласования (см. выражение (19).

При нулевом выходном сигнале фазочувствительного выпрямителя 7 преобразователь 8 и блок управления 9 отключаются, при этом как следует из выражения (10) код на выходе регистра 10 будет равен измерительному углу без учета технологических погрешностей СКПТ, обусловленных неперпендикулярностью и неравенством статорных обмоток СКПТ.

743002

На практике в предлагаемом устройстве из-за нарушения равенства амплитуд и длительности выходных импульсов одновибраторов 2 и 3 не произой.дет полной компенсации составляющих технологических погрешностей СКПТ и СКДН в сигнале, определенном выражением (9), на выходе фазочувствительного выпрямителя. Однако оставшаяся часть слагаемых, обусловленных неравенством амплитуд импульсов одновибраторов 2 и 3, вности погрешность второго порядка малости, Формула изобретения

Преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор опорного напряжения, синусно-косинусный поворотный трансформатор, выходы которого соединены с первым и вторым входами цифрового синусно-косинусного делителя напряжения, выход которого через усилитель подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого через последовательно включенные преобразователь напряжение частота.и блок управления соединен с входом N-разрядного регистра, о т л и ч а ю шийся тем, что,с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены одновибраторы, формирователь импульсов и двух5 разрядный сумматор, выходы генератора опорного напряжения через одновибраторы подключены к входам синусно-косинусного поворотного трансформатора, выходы одного одновибратора -соединены через формирователь импульсов с одним @ входом двухраэрядного сумматора, другие входы которого подключены к N-1 и N выходам N разрядного регистра, выходы двухразрядного сумматора соединены с N-1 и N входами синусно-ко-!

5 синусного делителя напряжения,остальные входы которого подключены к остальным выходам N разрядного регистра, 20

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

4966581, кл. G 08 С 9/04, 1974.

2. Зверев A.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код . Л., 1974, с.141-146, рис,67 (прототип).

743002 г)

Составитель И.Назаркина

Редактор Н,Данилович Техред A.Ùåïàíñêàÿ Корректор М. Демчик

Заказ 7928/2 Тирам б 82 Подписное

BHHHIIH Государственного коьщтета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фили,а:, ППП Патент, r.умгород, ул.Проектная, 4