ДАТЧИК ДЛЯ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2003 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования сигнала синусно-косинусного трансформатора в сигнал сельсина в системах автоматического управления летательными аппаратами.

Известны преобразователи типа ПСТ-265Ш /1/, которые представляют собой переходной сельсин-трансформатор и позволяют преобразовать сигнал СКТ в сигнал сельсина, причем сигнал с СКТ-датчика на ПСТ должен подаваться через усилительный переходной блок УПБ.

Основной недостаток таких преобразователей - большой вес и габариты.

Известны системы дистанционной передачи углового перемещения вала с помощью измерительных элементов - датчика и приемника, в качестве которых могут быть применены сельсины или синусно-косинусные трансформаторы, а также электромеханические следящие системы, работающие на принципе обнуления сигнала рассогласования между датчиком и приемником. Подобные системы широко применяются в преобразователях сигналов авиационных приборов /2/.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является блок следящей системы типа БСС 8-08 /3/, содержащий СКТ-датчик, подключенный к СКТ-приемнику. Приемник через усилитель мощности воздействует на двигатель, вал которого через редуктор связан с роторами СКТ-приемника и сельсина-датчика. Выход последнего является выходом устройства. Снимаемый с выхода СКТ-приемника сигнал рассогласования через усилитель мощности поступает на двигатель, который через редуктор вращает ротор приемника до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю. Одновременно с ротором приемника вращается кинематически связанный с ним ротор сельсина-датчика. После остановки двигателя на выходе сельсина-датчика будет сформирован сигнал, соответствующий сигналу СКТ-датчика.

Недостатками указанного блока являются низкая технологичность за счет механосборочных работ и сложность изготовления, большие весогабаритные параметры и низкая надежность.

Перед изобретателями стояла задача создать малогабаритное, надежное, простое в изготовлении и экономичное устройство следящей системы, учитывающей сдвиг фазы выходного сигнала СКТ-датчика относительно напряжения питания этого датчика.

Поставленная задача решается тем, что предложен датчик для следящей системы, содержащий СКТ-датчик и усилитель мощности.

Новым в устройстве является то, что оно содержит на каждый выход СКТ-датчика фазовращатель, масштабный усилитель, сумматор, усилитель мощности, причем синусный выход датчика через первый фазовращатель связан со входом первого усилителя мощности и через первые масштабный усилитель и сумматор со входом второго усилителя мощности, а косинусный выход датчика связан последовательно через второй фазовращатель, второй масштабный усилитель и второй сумматор со входом третьего усилителя мощности, причем выход первого масштабного усилителя связан с инвертирующими входами первого и второго сумматоров, выход второго масштабного усилителя связан с другими неинвертирующим входом первого сумматора и инвертирующим входом второго сумматора.

Коэффициенты масштабирования первого масштабного усилителя - 0,5 - и второго масштабного усилителя - 0,867 - определены таким образом, чтобы напряжение каждой фазы, снимаемое с выходов усилителей мощности, было сдвинуто во времени на 120^o относительно другой фазы.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия преобразователя, снижение весогабаритных характеристик за счет упрощения схемного решения, повышение экономичности, надежности и снижение трудоемкости устройства за счет исключения механосборочных работ с минимальной стоимостью изготовления, а также повышение точности работы системы за счет согласования выходного сигнала датчика с взаимодействующими системами.

На чертеже представлена функциональная схема датчика для следящей системы.

Датчик содержит СКТ-датчик 1, два фазовращателя 2, 3, два масштабных усилителя 4, 5, два сумматора 6, 7 и три усилителя мощности 8, 9, 10.

Причем синусный выход СКТ-датчика 1 через первый фазовращатель 2 связан со входом первого усилителя мощности 8 и через первые масштабный усилитель 4 и сумматор 6 со входом второго усилителя мощности 9, а косинусный выход СКТ-датчика 1 связан последовательно через второй фазовращатель 3, второй масштабный усилитель 5 и второй сумматор 7 со входом третьего усилителя мощности 10. При этом выход первого масштабного усилителя 4 связан с инвертирующими входами первого 6 и второго 7 сумматоров, выход второго масштабного усилителя 5 связан с другими неинвертирующим входом первого сумматора 6 и инвертирующим входом второго сумматора 7, выходы первого 8, второго 9 и третьего 10 усилителей мощности являются выходами устройства А, В, С соответственно.

Известные тригонометрические формулы приведения
sin(α±β) = sinαcosβ±cosαsinβ; (1)
cos(α±β) = cosαcosβ±sinαsinβ (2)
позволяют определить соотношение выходных фаз сельсин-датчика в зависимости от требований к направлению вращения и сдвигу электрического вращающегося поля выходного сигнала относительно начального (нулевого) положения датчика СКТ.

Учитывая, что сигнал сельсина представляет собой синусоидальный трехфазный сигнал, напряжение каждой фазы которого сдвинуто во времени на 120^o относительно другой фазы, можно получить формулы для преобразования сигнала СКТ-датчика в сигнал сельсина:
sin(α+0^°) = sinαcos0^°+cosαsin0^° = sinα; (3)


где α - угол поворота вала СКТ-датчика.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы Sin α и Cos α поступают с СКТ-датчика 1 в зависимости от угла поворота его вала. Для устранения сдвига фаз выходных сигналов датчика 1 относительно напряжения питания самого датчика синусный сигнал подается на первый фазовращатель 2, а косинусный сигнал подается на второй фазовращатель 3. Фазовращатели 2 и 3 учитывают возможный сдвиг фаз в диапазоне от 0 до 180^o без изменения амплитуды поступающих сигналов. Затем сигнал Sin α поступает на выход устройства через усилитель мощности 8, который согласовывает фазу А по нагрузке (3). Также сигнал Sin α поступает на вход масштабного усилителя 4, который обеспечивает коэффициент масштабирования К = 0,5. Сигнал Cos α поступает на вход масштабного усилителя 5, который обеспечивает коэффициент масштабирования К = 0,867. Сигналы с масштабных усилителей 4 и 5 поступают соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы сумматора 6, который формирует сигнал (-0,5 Sin α + 0,867 Cos α). Этот сигнал поступает на выход устройства через усилитель мощности 9, который согласовывает фазу В сигнала по нагрузке (4). Одновременно сигналы с масштабных усилителей 4 и 5 поступают на инвертирующие входы сумматора 7, который формирует сигнал (-0,5 Sin α - 0,867 Cos α). Этот сигнал поступает на выход устройства через усилитель мощности 8, который согласовывает фазу С сигнала по нагрузке (5).

Таким образом, на выходе устройства будет сформирован трехфазный синусоидальный сигнал, аналогичный сигналу сельсина и согласованный по фазе и нагрузке.

Источники информации
1. Сельсин-трансформатор переходной ПСТ-265Ш, технические условия 6СЗ. 159. 002 ТУ.

2. Д.А. Браславский и др. Авиационные приборы. Машиностроение. М., 1964, с. 152-153.

3. Блок следящей системы БСС 8-08. Технические условия 6С2. 076. 008 ТУ.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования сигнала синусно-косинусного трансформатора в сигнал сельсина в системах автоматического управления летательными аппаратами. Технический результат заключается в создании малогабаритного, надежного, простого в изготовлении и экономичного устройства следящей системы, учитывающей сдвиг фазы выходного сигнала СКТ-датчика относительно его напряжения питания. В датчике следящей системы СКТ-датчик подключен своими выходами через фазовращатели, масштабные усилители к двум сумматорам с учетом знака сигналов. Синусоидальный выход СКТ-датчика через фазовращатель и усилитель мощности, а также выходы сумматоров через усилители мощности подключены к выходу датчика для следящей системы. На его выходе формируется трехфазный синусоидальный сигнал, аналогичный сигналу сельсина и согласованный по фазе и нагрузке. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Датчик для следящей системы, содержащий СКТ-датчик, усилитель мощности, отличающийся тем, что на каждый выход датчика введены фазовращатель, масштабный усилитель, сумматор, усилитель мощности, причем синусный выход СКТ-датчика через первый фазовращатель связан со входом первого усилителя мощности и через первые масштабный усилитель и сумматор со входом второго усилителя мощности, а косинусный выход СКТ-датчика связан последовательно через второй фазовращатель, второй масштабный усилитель и второй сумматор с входом третьего усилителя мощности, причем выход первого масштабного усилителя связан с инвертирующими входами первого и второго сумматоров, выход второго масштабного усилителя связан с другими неинвертирующим входом первого сумматора и инвертирующим входом второго сумматора, а выходы усилителей мощности являются выходами устройства. 2. Датчик для следящей системы по п.1, отличающийся тем, что амплитудные величины выходных сигналов соответствуют коэффициентам масштабирования первого масштабного усилителя - 0,5 и второго масштабного усилителя - 0,867.