Преобразователь угла поворота вала в код

Союз Советскии

Соцкалистическни

Республик

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 752428

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 24.07.78 (2! ) 2б48447/18 — 24 (51) M. Кл.

G 08 С 9/04 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государственный комитет (28) Приоритет

Опубликовано 30.07.80. Б1оллетень Ле 28 . Дата опубликования описания 30.07,80 до делам изобретений и открытий (53) УДК681 34 (088.8) (72) Автор изобретения

О. A. Хайнацкий (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобрс(cHHc относится к системам автоматического контроля и регулирования, а именно к устройствам для прсобразова11ия угла поворота вала в дискретный электрический сигнал.

И 1всстно устройство, содсржа1дес последовательно включенные гснсратор опорного напря5 жсния, синусно-косинусный врашающийся трансформатор-датчик, синусно- косинусный делитель напряжения, выполненный, например, в виде синусно-косинусного вращающегося

10 трансформатора-приемника и блок формирования полезного сигнала, выполненный, например, в виде последовательно включенных усилителя, двигателя и индикаторного блока, причем выход вала двигателя подключен

15 к индикаторному устройству и к валу синусно-косинусного вращаюшегося трансформатора-приемника (1) .

В этом устройстве первичная обмотка синусно-косинусного вращающегося трансформатора (CKBT) -датчика записывается синусоидальным напряжением. Трансформированные во ! вторичных обмотках СКВТ-датчика синуснокосинусныс напряжения подаются на первичные обмотки CKBT-приемника, на выходной вторичнои обмотке которого индуктируется напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна углу рассогласования между валом.CKBT-датчика и CKBT-приемника, а фаза — знаку угла рассогласования.

Напряжение рассогласования с выхода вторичной обмотки CKBT- приемника подается через усилитель на обмотку управления двигателя, который вращаясь разворачивает вал

СКВТ-приемника до устранения углового рассогласования. При этом угол вала СКВТ-датчика равен углу вала СКВТ-приемника, а индикаторный блок, установленнъ1й на валу

СКВТ-приемника, указывает числовой эквивалент измеряемого угла вала датчика.

Величина угловой погрешности СКВТ от неперпендикулярности вторичных обмоток зависит от целого ряда факторов, к числу которых относятся: неточность изготовления пластин статора, наличие короткозамкнутых контуров в пакете статора ипи ротора, неравенство чисел витков в секциях обмоток, наличие емкостей связи между вторичными

10!

20 лТ = — ".Т о где Т„

30

3 75 обмотками СКВТ, которая особенно сказыва. ется при работе СКВТ на высоких частотах.

Так как указанные выше причины, вызывающие неперпендикулярность вторичных обмоток

СКВТ, не могут быть устранены за счет, конструкции СКВТ, то, следовательно, недостатком известных устройств, содержащих СКВТ, является низкая точность преобразования, обусловленная неперпендикулярностью вторичных обмоток СКВТ, особенно при работе

СКВТ на высоких частотах.

Наиболее близким но своему техническому решению к данному устройству является преобразователь угла поворота вала в код, содсржащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор-датчик, связанный через обмотку синхронизации с синусно-косинусным вращающимся трансформатором — приемником, гене- ратор опорного напряжения, соединенный с одним входом блока формирования выходного сигнала, к другому входу которого через фильтр высших гармоник подключен выход сумматора (2) .

Недостаток этого устройства состоит в его сравнительно низкой точности.

UcJIb изобретения — повышение точности преобразователя угла поворота вала в код.

Поставлснная цель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код ввсдсны два одг1овибратора, два ключа и два расширителя импульсов, входы одновибраторов подключены к выходу генератора опорного напряжения, а их выходы соединены с входами соотвстствующих расширителей имнульсов и с соотвстствуницими квадратурными входными обмотками синуснокосинусного вращающегося трансформаторадатчик1, выходы расширигслсй импульсов соединены с управляющими входами ключсй, сигнальные входы которых подключены к соответствующим квадратурным выходным обмоткам синусно-косинусного- вращгпощсгося трансформатора-приемника, выходы ключей соединены со входами сумматора.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 опорного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор-датчик 2, синусно-косинусный вращающийся трансформатор-нрисмник 3, одновибраторы 4 и 5, подключенные к выходу генератора 1, ключи 6 и 7, подключенные через расширители 8 и 9 импульсов соответственно

t к одновибраторам 5 и 4, сумматор 10, фильтр

l l высших гармоник, блок 12 формирования

2428, 4 выходного сигнала, состоящий, например, из усилителя 13, двигателя 14, редуктора 15, индикаторного блока 16.

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор.датчик 2 состоит из двух квадратурных (синусной и косинусной) нервичных обмоток, подключенных соответственно к одновибраторам 4 и 5, а синусно-косинусный вращающийся трансформатор-приемник 3 состоит из двух квадратурных (косинусной и синусной) вторичных обмоток, подключенных соответственно через ключи 6 и 7, сумматор 10 и фильтр 11 к входу блока 12.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

С выхода гснератора 1 опорного напряжения (фиг. 1) синусоидальный сигнаЛ (фиг. 2а) поступает на входы одновибраторов 4 и 5, на выходах которых (фиг. 2б, в) формируются равнополярныс импульсные прямоугольные сигналы, сдвинутые относительно друг друга на — период сигнала на выходе генератора 1.

Сформированные импульсные сигналы с амплитудой О, и U» (фиг. 2б, в) поступают на соо. встствующис лервичныс квадратурные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора датчика 2, причем длительности импульсных сигналов I и Ш (фиг. 2 б, в) выбираются из условия ь г М ь, (ь „л ъ) с Ъ Тд, где Тд — постоянная времени датчика 2.

При запитке первичных обмоток датчика 2 опорными импульсами с длительностью

pt «(.э 1д опорныс импульсы проходят

1- 7 через датчик 2 и приемник 3, при этом на выходах вторичных квадратурных обмоток приемники 3 формируются группы импульсов с амплитудой Д,2, образованные опорными импульсами одновибратора 4, и группы им1 пульсов с амплитудой О,обраэованныс опорными импульсами одновибратора 5 (фиг. 2 г). Выходные импульсы с выходов вторичных обмоток приемника 3 поступают на сигнальные входы ключей б и 7, которые, поочередно включаясь от выходных импульсов одновибраторов 5 и 4, пропускают соответственно опорные импульсы одновибратора 5 (ключ 6) и опорные импульсы одновибратора 4 (ключ 7).

После суммирования выходных импульсов ключей 6 и 7 в сумматоре 10 (фиг. 2 и) |и выделения из полученной последователь752428 (ak„at,з) - 3 Д 1

5 ности разнополярных импульсов первой гар моники на выходе фильтра 11 формируется синусоидальный сигнал рассогласования.

Сформированный на выходе фильтра 11 синусоидальный сигнал поступает через усилитель 13 на обмотку управления двигателя 14, которая, вращаясь, разворачивает вал приемника 3 до устранения сигнала рассогласования. При этом угол поворота sana приемника 3 равен углу поворота вала датчика 2, to а индикаторный блок 16 указывает числовой эквивалент измеряемого угла без учета погрешностей датчика, обусловленных неперпендккулярностью вторичных обмоток сннусно-косинусного вращающегося трансформатора.

t5

Аналогично, технологические погрешности приемника 3, обусловленнъ е неперпендикулярностью первичных статорных обмоток приемника, так же нс влияют на выходной сигнал фильтра 11, поступающий на обмотку управления двигателя 14.

Угол поворота вала приемника 3 (после отработки сигнала рассогласования) так же равен углу поворота вала датчика 2, а индикаторный блок 16 указывает числовой эквивалент измеряемого угла без учета погрешностей датчика и приемника, обусловленных неперпендикулярностью статорных обмоток.

При реализации предложенного устройства длительность импульсов на. выходе одновибра1 торов 4 и 5 выбирается из условия

Экономический эффект от использования предложенного обусловлен указанными выше его техническими преимушествами.

Формула изобретения

Преобразователь утла поворота вала в код. содержащий генератор опорного ttattptttttetttttt, выход которого сосдинен с одним входом блока формирования выходного сигнала, другой вход которого через фильтр высших гармоник соединен< с выходом сумматора, скиусно-косинускый вращающийся трансформатордагчик, обмотки синхронизации которого соединены с обмотками синхронизации сииуснокосинусного вращающегося трансформатораприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два одн, два ключа и два расширителя импульсов, входы одновибраторов подключены к выходу генератора опорного напряжения, а их выходы ,соединены с входами соответствующих расширителей импульсов и с соответствующими квадратурными входными обмотками синусно-косинусного вращающегося трансформатора-датчика, выходы расширителей импульсов соединены с управляющимк входами ключей, сигнальные входы которых подключены к соответствующим квадратурным выходным обмоткам скнуснокоскнусного вращающегося трансформатора-приемника, выходы ключей соединены со входами сумматора.

40 а импульсы, сформированные на выходах расширителей импульсов 8 к 9, выбираются с такой длительностью At>=ht4t при которой выходные импульсы приемника 3 без искажений проходят через аналоговые ключи

6 и 7, т.е. прк условии (д1 д14)э ЗТа.

Источники кнформацки, принятые во внимание при экспертизе

1. Ахметжанов А, А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств.

М., 1975, с. б.

2. Авторское свидетельство СССР Р 411301, кл. G 01 0 5/243, 1971.

752428 иве !

0os

УкБНИИПИ Заказ 4771/23 Тираж 682 Подписное !

Филиал ППП "Патент™, г. Ужгород, ул. Проектная, 4