Преобразователь угла поворотавала b код

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических.

Республик.Ф 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280379 (21) 2743513/18-24 (51) М. КЛ. с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

G 08 С 9/04

I осударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300181 Бюллетень N9 4 (53) УДК 681. 34 (088.8) Дата опубликования описания 310181 (72) Автор изобретения

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

BAJIA В КОД

Изобретение относится к системе автоматического контроля и пре- образования неэлектрических величин в дискретный электрический сигнал, а именно к преобразователям угла поворота вала в код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие подвижную кодовую маску, чувствительные элементы, выполненные в виде индуктивных или трансформаторных элементов и блок формирования выходного сигнала (1 .

Недостатком этого преобразователя является низкая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный к двоичному счетчику, фазовращатель, выполненный в виде последовательно включенных фазорасщепителя и многополюсного синусно-косинусного вращающегося трансформатора, усилитель мощности и блок формирования выходного сигнала, входы которого подключены к выходам фазовращателя и двоичного счетчика.

В устройстве измеряемый угол за счет синусно-косинусного вращающегося трансформатора, включенного в режим фазовращателя, преобразуется в фазовый сдвиг переменного напряжения, который в блоке формирования выходного сигнала преобразуется в цифровой код. В устройстве используется многополюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) с электрической редукцией, содержащей одну обмотку на роторе и две— синусную и косинусную обмотки — на статоре.

15 Для включения синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) в ре><им фазовращателя с помощью фазорасщепителя и.усилителей мощности формируются два ортогональных напряжения

20 (фазовый сдвиг между которыми составляет 90о).с равными амплитудами, которые поступают на запитку синусной и косинусной обмоток СКБТ. В этом случае фаза выходного напряжения, сформированного на вторичной обмотке CKBT пропорциональна измеряемому углу ротора СКВТ (2g .

Однако ввиду погрешностей фазорасщепителя и двух усилителей мощнос30 ти ортогональность и равенство ампли801024 туд напряжений, поступающих на запитку СКВТ, не выполняется, что приводит к прямой погрешности преобразования. Поэтому существенным недостатком устройства является большая погрешность преобразования, обусловленная неортогональностью и неравенством амплитуд напряжений, поступающих на запитку СКВТ. Кроме то- . го, наличие в схеме устройства пре цизионного источника ортогональных напряжений усложняет конструкцию устройства и его практическую реализацию.

Цель изобретения — повышение.точности преобразователя угла поворота вала в код. 15

Поставленная .цель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код введены два формирователя импульсов, дискретный элемент задержки, два сумматора, щ два ключа и три расширителя импульсов,входы дискретного элемента задержки подключены к первому, второму и третьему выходам двоичного счетчика, выход дискретного элемента задержки через первыи формирователь импульсов подключен к одному входу первого сумматора и через первый расширитель импульсов — к опорному входу первого ключа, первый выход двоичного счетчика через второй формирователь импульсов годключвн к другому входу первого сумматора и через второй расширитель импульсов к опорному входу второго ключа, выход первого сумматора через третий 35 расширитель импульсов соединен со входом усилителя мощности, входы второго сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, сигнальные входы которых 40 соединены с вторичными обмотками многополюсного синусно-косинусного вращающегося трансформатора, выход второго сумматора соединен с .входом фильтра верхних частот.

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

Преобразователь угла поворота ва" g0 ла в код содержит генератор 1 импульсов, двоичный счетчик 2, дискретный элемент 3 задержки, формирователь

4 и 5 импульсов, подключенные к первому сумматору 6 и через первый расширитель 7 и второЦ 8 импульсов к опорным входам ключей 9 и 10, третий расширитель 11 импульсов, усилитель 12 мощности, многополюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор 13, второй сумматор 14, 40 фильтр 15 высших частот и блок 16 формирования выходного сигнала. В состав дискретного элемента 3 задержки входят блоки 17 и 18 совпадения, которые подключены соответственно к 45 первому и второму входам триггера 19, а выходы блоков 17 и 18 совпадения к выходам двоичного счетчика 2. Один выход счетчика 2 подключен также ко второму формирователю 5 импульсов и к первому входу блока 16 формирования выходного сигнала 16, а выход дискретного элемента 3 задержки подключен к первому формирователю 4 импульсов.

Первичная обмотка многослойного

=инусно-косинусного вращающегося грансформатора 13 (СКВТ) подключена через усилитель 12 мощности и расширитель 11 импульсов к выходу перво."о сумматора 6, синусная и косинусная вторичные обмотки СКВТ через ключи 14 и 15 подключены ко входам сумматора 14.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Импульсы генератора 1 с частотой поступают на вход й-разрядного

2 двоичного счетчика 2, работающего в режиме непрерывного счета (фиг. 2).

В результате на выходе двоичного счетчика 2 сформировываются импульсные сигналы (фиг. 2а,, б, в), причем на выходе последнего и триггера двоичного счетчика 2 образуется периодическая последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 2 б) следующих с частотой 5> = 4/7o °

В дискретном элементе задержки за счет двух блоков 17 и 18 совпадения и триггера 19 формируется вторая группа периодической последовательности импульсов, следующих с той же

fl частотой f = fд, которые отстают от импульсов последнего триггера счетчика 2 на временной интервал, равный (фиг. 2б, г)

Выходные импульсы последнего триггера счетчика 2 и дискретного элемента 3 задержки поступают соответственно на входы формирователей 4 и 5 импульсов. На выходе формирователя 5 в момент ступенчатого изменения амплитуды выходного сигнала формируются короткие импульсы первого канала (фиг. 2 д), а на выходе формирователя 4 аналогично формируются импульсы второго канала, сдвинутые относительно импульсов первого канала на (-" Ч „ ) (фиг. 2 е)., Сформированные короткие импульсы первого и второго каналов в первом сумматоре 6 суммируются (см. фиг. 2 е) и по одной цепи поступают в расширитель 11 импульсов.

На выходе расширителя 11 импульсов из входных импульсов первого и второго каналов (фиг. 2 е), сдвинутых относительно друг друга на 4 Т,, ф формируется последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 2 и), полярность которых соответствует полярности входных импульсов, длительность выходных импульсов расшири801024 теля 11 импульсов выбирается и соот- вход первичной обмотки CKBT импульношения О, 2 сов второго канала (фиг. 2 м, р).

64 Тс

В результате временной селекции где Т вЂ” постоянная времени элек- выходных импульсов синусной и коситромагнитой цепи СКВТ. усной обмоток СКВТ на входы второго

Усиленные по мощности в усилителе 12 выходные импульсы расширителя 5 импульсные сигналы первого канала, 11 импульсов поступают на запитку модулированные по закону синуса и через ключ 10 (с выхода косинусной обПри запитке первичной обмотки мотки) импульсы второго канала, моСКВТ имп льс пульсами с длительностью с <7 „ „ цулированные по амплитуде по закону

-n на выходных синусной и косинусной о косинуса. обмотках СКВТ 13 индуктируются импуль- Причем как следует из работы устсы положительной или отрицательной ройства, импульсы второго канала полярности, пропорциональные по отстают от импульсов первого канала амплитуде косинусу (для косинусной точно на — Т о бмотки) угла поворота ротора СКВТ. 15 С помощью фильтра 15, настровнноа с

Так как длительность „ импульго на частоту импульсов в каналах, сов, поступающих на запитку первич- из выходного сигнала сумматора 14 ной обмотки выбирается меньше пос- выделяется первая гармоника, равная тоянной времени Т щ электромагнитной сумме первых гармоник импульсов перцепи СКВТ, то после окончания дейст- 20 вого и второго каналов, сформировия импульса (фиг. 2 и),в выходной ванных соответственно на выходах клюцепи СКВТ практически не возникает <а 9 (Фиг. 2, н) и ключа 10 (фиг.2 р) переходной процесс, т. е. Так как импульсы первого канада

Л л 2 и импульсы второго канала проходят где < -суммарная длительность импуль- gg через один и тот же расширитель 11 и са (с учетом переходного про- импульсов и усилитель 12 мощности, цесса) на выходной обмотке а затем поступают на одну и ту же

CKBT. обмотку СКВТ, то следовательно, амВ этом случае импульсный сигнал, плитуды и длительности импульсов возникающий во вторичной обмотке СКВТ О первого и второго канала, поступаюуменьшится до нулевого значения до щие непосредственно на запитку пермомента прихода следующего импульса вичной обмотки СКВТ, равны друг на вход первичной обмотки СКВТ 13., другу.

При этом, образованные во вторич- Синусоицальный сигнал суммарной ной обмотке CKBT 13 импульсы (фиг.2,к) первой гармоники на выходе фильтра практически не влияют друг на друга.

35 15, фаза которого несет информаВыходные импульсы синусной . цию об измеряемом перемещении, пообмотки поступают на сигнальный ступает в блок 16 формирования вывход ключа 9, на опорный вход кото- ходного сигнала, в котором раз ность рого поступают увеличенные по дли- фаз ме>хду выходными сигналами постельности (в расширителе 8 импуль- 40 леднего, триггера двоичного счетчисов) импульсы первого канала (с выхо- ка 2 и фильтра 15 преобразуется да формирователя 5 импульсов), при- в числовой эквивалент, пропорциочем длительность сформированных на нальный измеряемому углу. выходе расширителя 8 импульсов выбира- Таким образом, обеспечивается орется из соотношения 45 тогональность и равенство амплитуд квадратурных напряжений, поступаю 2. щих на запитку СКВТ, что позволяет

В момент прихода на второй вход исключить погрешности, возникающие ключа 9, увеличенных по длитель- при включении синусно-косинусного ности импульсов первого канала, ключ 5р вращающегося трансформатора в режиме

9 открывается и в результате на вы- электромеханического фазовращателя. ходе ключа появляются выходные импуль- Зкономический эффект от испольсы синусной обмотки СКВТ,сформирован- зования предложенного техническоные в момент прихода на вход первич- ro решения обусловлен отмеченными ной обмотки СКВТ импульсов первого выше его техническими преимуществаканала (фиг. 2 л, н.). мие

Выходные импульсы косинусной обмотки также поступают на сигнальный вход второго ключа 10, на опорный Формула изобретения вход .которого приходят увеличенные в расширителе 7 импульсов импульсы с d0 Преобразователь угла поворота выхода формирователя 4 импульсов вала в код, содержащий многополюсный второго канала, при этом через синусно-косинусный вращающийся трансключ 10 проходят только те выходные форматор, к первичной обмотке котоимпульсы косинусной обмотки СКВТ, ко- рого подключены выходы усилителя торые возникают в момент прихода на Я мощности, и блок формирования выход801024 ного сигнала, к одному входу которого подключен выход фильтра верхних частот, к другому входу — первый выход двоичного счетчика, вход которого соединен с генератором импульсов, отличающийся тем, что с целью повышения точности преобразователя, в него введены два формирователя импульсов, дискретный элемент задержки, два сумматора, два ключа и три расширителя импульсов, входы дискретного элемен- 1О та задержки подключены к первому, второму и третьему выходам двоичного счетчика, выход дискретного элемента задержки через первый формирователь импульсов подключен к одному входу 1$ первого сумматора и через первый расширитель импульсов — к опорному входу первого ключа, первый выход двоичного счетчика через второй формирователь импульсов подключен к дру- щ гому входу первого сумматора и через второй расширитель импульсов к опорному входу второго ключа, выход первого сумматора через третий расширитель импульсов соединен со входом усилителя мощности, входы второго сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, сигнальные входы которых соединены с вторичными обмотками многополюсного синусно-косинусного вращающегося трансформатора, выход второго сумматора соединен с входом

Фильтра верхних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Борзов М. И. Индуктивные преобразователи угла в код. N., "Энергия", 1970, с. 36.

2. Зверев А. E. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. M., "Энергия", 1974, с. 156 (прототип).

801024

Составитель И. Назаркина

Техред М. Голинка Корректор Г. Назарова

Редактор Е. Лушникова

Эаказ 10434/67 Тираж 702

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4