ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Российский патент 2007 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к области автоматического контроля и преобразования перемещений в код, а именно к преобразователям угла поворота вала в код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код (Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. - М.: Энергия, 1974, с.138), содержащие фазовращатель, выполненный на базе синусно-косинусного вращающегося трансформатора, входные обмотки которого подключены к формирователю синусного и косинусного напряжений, а выходная обмотка через усилитель подключена к фазочувствительному выпрямителю, генератор импульсов, подключенный к одним входам сумматора и вычитателя, к другим входам которых подключен выход фазочувствительного выпрямителя и реверсивный счетчик, подключенный к выходам сумматора и вычитателя. Недостаток данного преобразователя состоит в необходимости питания статорных обмоток СКВТ от преобразователя кода в напряжение с достаточно мощным выходом.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код по а.с. СССР №1499497, Кл. Н03М 1/50, 1988 г., содержащий источник квадратурных напряжений, выходы которого подключены к первому и второму входам фазовращателя, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к сигнальным входам первого, третьего, пятого и седьмого ключей, выходы которых соединены между собой и подключены к первому входу формирователя импульсов, сигнальные входы четвертого и шестого ключей соединены с общей шиной, сигнальные входы второго и восьмого ключей подключены к выходу амплитудного детектора, вход которого подключен к точке соединения одного из концов первичной обмотки фазовращателя с измерительным резистором, выходы второго, четвертого, шестого и восьмого ключей соединены между собой и подключены ко второму входу формирователя импульсов, выход которого соединен с входом блока управления, первый, второй, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами третьего и четвертого, первого и второго, седьмого и восьмого, пятого и шестого ключей, третий и пятый выходы блока управления подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, пятый выход блока управления соединен с входом сброса счетчика и с входом синхронизации регистра, генератор импульсов высокой частоты, выход которого соединен с первыми входами элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам счетчика. Этот преобразователь выбран в качестве прототипа.

Недостатком этого преобразователя является погрешность схемы температурной компенсации, обусловленная изменением выходного напряжения источника квадратурных напряжений.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя угла поворота вала в код и снижение требований к параметрам источника квадратурных напряжений за счет компенсации погрешности, обусловленной изменением выходного напряжения источника квадратурных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник квадратурных напряжений, выходы которого подключены к первому и второму входам фазовращателя, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к сигнальным входам первого, третьего, пятого и седьмого ключей, выходы которых соединены между собой и подключены к первому входу формирователя импульсов, сигнальные входы четвертого и шестого ключей соединены с общей шиной, сигнальные входы второго и восьмого ключей подключены к выходу амплитудного детектора, вход которого подключен к точке соединения одного из концов первичной обмотки фазовращателя с измерительным резистором, выходы второго, четвертого, шестого и восьмого ключей соединены между собой и подключены ко второму входу формирователя импульсов, выход которого соединен с входом блока управления, первый, второй, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами третьего и четвертого, первого и второго, седьмого и восьмого, пятого и шестого ключей, третий и пятый выходы блока управления подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, пятый выход блока управления соединен с входом сброса счетчика и с входом синхронизации регистра, генератор импульсов высокой частоты, выход которого соединен с первыми входами элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам счетчика, введены второй амплитудный детектор и делитель напряжения, один вход которого соединен с одним из выходов источника квадратурных напряжений, другой вход соединен с общей шиной, выход делителя напряжений подключен к входу второго амплитудного детектора, выход которого подключен ко второму входу первого амплитудного детектора.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код, на фиг.2 - принципиальная схема компенсации.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 квадратурных напряжений, фазовращатель 2, измерительные резисторы 19 и 20, первый амплитудный детектор 3, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи 4-11, формирователь 12 импульсов, блок 13 управления, генератор 14 импульсов высокой частоты, первый и второй элементы И 15 и 16, счетчик 17, регистр 18, измерительные резисторы 19 и 20, делитель 21 напряжения, второй амплитудный детектор 22.

Устройство работает следующим образом.

От источника 1 питания на входы фазовращателя 2 подаются квадратурные напряжения. При этом на выходах фазовращателя 2 появляются квадратурные напряжения, сдвинутые относительно напряжений на измерительном резисторе 19 на угол поворота вала фазовращателя 2. Напряжения с измерительных резисторов 19, 20 и выходных обмоток фазовращателя 2 подаются на ключи 4, 6, 8 и 10. Уровни напряжений, с которыми сравниваются напряжения, подаваемые с измерительных резисторов 19, 20 и с выходных обмоток фазовращателя, подаются на ключи 5, 7, 9 и 11. На сигнальные входы ключей 5 и 11 подается напряжение с выхода первого амплитудного детектора 3. На сигнальные входы ключей 7 и 9 подаются нулевые уровни напряжений. На первый вход амплитудного детектора 3 подается синусоидальное напряжение с измерительного резистора 19. На второй вход амплитудного детектора 3 подается напряжение с выхода второго амплитудного детектора 22. На вход второго амплитудного детектора 22 подается синусоидальное напряжение с выхода делителя 21. Выходы ключей 4, 6, 8 и 10 подключены к первому входу формирователя 12 импульсов, а выходы ключей 5, 7, 9 и 11 подключены ко второму входу формирователя 12. Блок 13 управления попарно открывает ключи 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11.

На отрицательный вход детектора 3 поступает синусоидальное напряжение U_R19. На положительный вход детектора 3 поступает напряжение U₂₂ с выхода амплитудного детектора 22, на отрицательный вход которого подается синусоидальное напряжение U₂₁ с выхода делителя 21 напряжения. Напряжение U₂₂ с помощью номиналов резисторов делителя 21 напряжения Rд1 и Rд2 выбирается так, что в нормальных условиях напряжение на выходе детектора 3 равно нулю. При изменении температуры фазовращателя 2 начиняет изменяться сопротивление обмоток фазовращателя 2. Вследствие этого происходит перераспределение падения напряжений на первичной обмотке фазовращателя 2 и измерительном резисторе 19. На выходе детектора 3 появляется напряжение

U₃=К₃·ΔU₁₉,

где К₃ - коэффициент передачи детектора 3;

ΔU₁₉ - величина температурного изменения напряжения на измерительном резисторе 19.

Одновременно с этим может изменяться выходное напряжение источника 1 питания вследствие нестабильности его параметров. При этом изменяется напряжение на измерительном резисторе 19 и на резисторе Rд1 делителя 21, которое подается на отрицательный вход детектора 22. На выходе детектора 22 начинает изменяться напряжение

U₂₂=K₂₂·U₂₁,

где К₂₂ - коэффициент передачи детектора 22;

U₂₁ - напряжение на выходе делителя 21.

Коэффициент К₂₂ подбирается так, что изменение напряжения U₂₂ компенсирует изменение напряжения на измерительном резисторе 19, вызванное изменением выходного напряжения источника 1 питания.

В результате при изменении напряжения источника 1 питания изменяются напряжения U₂₁ и U₁₉. Напряжение U₂₁ после выпрямления детектором 22 с отрицательным знаком поступает на положительный вход детектора 3, изменяя выходное напряжение детектора 3 на величину, обратно пропорциональную изменению напряжения U₁₉, вызванного изменением выходного напряжения источника 1 питания.

Таким образом, при изменении выходного напряжения источника 1 питания напряжение на выходе детектора 3 не изменяется, т.е. осуществляется компенсация изменения напряжения на измерительном резисторе 19, вызванного изменением выходного напряжения источника 1 питания.

В преобразователе угла поворота вала в цифровой код предлагаемым устройством значительно снижается ошибка схемы термокомпенсации, вызванная изменением напряжения источника 1 питания, что позволяет наряду с уменьшением погрешности преобразователя угол-код снизить требования к стабильности параметров источника 1 питания.

Применение схемы компенсации позволило практически исключить погрешность преобразователя угол-код от изменения выходного напряжения источника 1 питания.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Изобретение относится к области автоматического контроля и преобразования перемещений в код, а именно к преобразователям угла поворота вала в код. Технический результат заключается в повышении точности преобразователя угла поворота вала в код. Это достигается тем, что введена схема компенсации изменения напряжения питания фазовращателя, состоящая из амплитудного детектора и делителя напряжения. Это позволяет значительно уменьшить погрешность, обусловленную изменением напряжения питания фазовращателя, и снизить требования к параметрам источника питания фазовращателя. 2 ил.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник квадратурных напряжений, выходы которого подключены к первому и второму входам фазовращателя, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к сигнальным входам первого, третьего, пятого и седьмого ключей, выходы которых соединены между собой и подключены к первому входу формирователя импульсов, сигнальные входы четвертого и шестого ключей соединены с общей шиной, сигнальные входы второго и восьмого ключей подключены к выходу амплитудного детектора, вход которого подключен к точке соединения одного из концов первичной обмотки фазовращателя с измерительным резистором, выходы второго, четвертого, шестого и восьмого ключей соединены между собой и подключены ко второму входу формирователя импульсов, выход которого соединен с входом блока управления, первый, второй, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами третьего и четвертого, первого и второго, седьмого и восьмого, пятого и шестого ключей, третий и пятый выходы блока управления подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, пятый выход блока управления соединен с входом сброса счетчика и с входом синхронизации регистра, генератор импульсов высокой частоты, выход которого соединен с первыми входами элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам счетчика, отличающийся тем, что в него введены второй амплитудный детектор и делитель напряжения, один вход которого соединен с одним из выходов источника квадратурных напряжений, другой вход соединен с общей шиной, выход делителя напряжений подключен к входу второго амплитудного детектора, выход которого подключен ко второму входу первого амплитудного детектора.