УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 2007 года по МПК G01B7/30 

Описание патента на изобретение RU2313764C1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений различных объектов, а именно для преобразования ограниченного угла поворота вала в код, когда нецелесообразно применять сложные, полнооборотные и дорогие датчики (редуктосины, СКВТ и пр.).

Известен преобразователь перемещений (В.Г.Домрачев, В.Р.Матвеевский, Ю.С.Смирнов. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений. М.: «Энергоатомиздат», 1987, с.58), содержащий П-образный магнитопровод, выходные обмотки которого соединены с элементами сравнения СС1, СС2, СС3, выходы которых подключены к шифратору Ш, содержащему элементы НЕ1, НЕ2, НЕ3 и И1, И2, И3, на выходах которых формируется позиционный код перемещения.

Недостатком данного преобразователя является низкая точность преобразования, обусловленная большой дискретностью измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения угловых перемещений по RU 217886802, 1999.04.20, МКИ: G01В 7/30, содержащий четыре чувствительных элемента, каждый из которых связан с одной из четырех катушек индуктивности посредством витка связи. Каждый из двух каналов преобразования устройства содержит дифференцирующий трансформатор, временной селектор, амплитудный детектор, два выпрямителя, источник опорного напряжения, вычитающее устройство, аналого-цифровой преобразователь и регистр данных. Устройство также содержит блок управления, три компаратора, мультиплексор, преобразователь кодов, схему контроля четности и регистры номера зоны и результата.

Это устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком этого устройства являются сложность конструкции датчика угла и наличие большого числа промежуточных преобразований.

Цель изобретения - повышение точности преобразования, надежности и КПД устройства для измерения угловых перемещений за счет уменьшения числа промежуточных преобразований, упрощения алгоритма преобразования и конструкции датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угловых перемещений введены блок управления и синхронизации и устройство выборки-хранения, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, первый вход соединен с выходом дифференциального усилителя, второй вход соединен с первым выходом блока управления и синхронизации, второй выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, третий выход соединен с входом формирователя синусоиды, а вход соединен с выходом генератора.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена блок-схема устройства для измерения угловых перемещений, на фиг.2 - принципиальная схема блока управления и синхронизации, устройства выборки-хранения и аналого-цифрового преобразователя, на фиг.3 - чертеж трансформаторного датчика угла, на фиг.4 - эпюры напряжений устройства для измерения угловых перемещений.

Устройство для измерения угловых перемещений содержит формирователь 1 синусоиды, трансформаторный датчик 2 угла, дифференциальный усилитель 3, устройство выборки-хранения 4, аналого-цифровой преобразователь 5, регистр 6 данных, блок управления и синхронизации 7, генератор 8.

Устройство работает следующим образом.

На вход трансформаторного датчика 2 угла подается синусоидальное напряжение с выхода формирователя 1 синусоиды. Трансформаторный датчик 2 угла, изображенный на фиг.3, работает на принципе размыкания электромагнитного поля. Он состоит из магнитного сердечника с зазором, в котором перемещается чувствительный элемент - медный виток, обладающий большой электрической проводимостью. Перемещение чувствительного элемента вызывает изменение величины наводимых в нем вихревых токов. При этом изменяется индуктивная связь между первичной обмоткой, расположенной на центральном сердечнике, и выходными обмотками. Если виток находится в нулевом положении, как показано на фиг.3, напряжение на выходе датчика, равное разности напряжений на выходных обмотках, будет равно нулю, т.к. выходные обмотки включены встречно, и напряжения на выходных обмотках будут равны между собой по амплитуде и противоположны по фазе. Когда чувствительный элемент начнет вращаться, напряжение на выходе датчика изменяется пропорционально α - углу поворота витка.

Полярность выходного напряжения определяется направлением отклонения витка от нулевого положения.

Выходное синусоидальное напряжение датчика 2 подается на вход дифференциального усилителя 3. Усиленное до необходимой величины напряжение Uду поступает на вход устройства выборки-хранения 4. На фиг.4 показаны четыре синусоиды:

+Umax - максимальное положительное значение Uду;

-Umax - максимальное отрицательное значение Uду;

+Ui - одно из промежуточных положительных значений Uду;

-Ui - одно из промежуточных отрицательных значений Uду.

С помощью блока управления и синхронизации 7 в устройстве выборки-хранения 4 один раз за период происходит запоминание значения Uду. Постоянное напряжение Uyвх с выхода устройства выборки-хранения 4 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5, где преобразуется в цифровой код N=f(α), пропорциональный углу поворота чувствительного элемента датчика. Момент запуска преобразования Uду в цифровой код задерживается на время Δt для исключения влияния переходных процессов. Процессы формирования синусоиды, выборки-хранения и аналого-цифрового преобразования синхронизированы частотой генератора 8. Положение выборки на синусоиде Uду выбирается из условия необходимой крутизны выходной характеристики датчика.

Уменьшение числа промежуточных преобразований, упрощение алгоритма преобразования и конструкции датчика позволили существенно повысить точность преобразования, надежность и КПД устройства и значительно снизить его стоимость.

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

Данное устройство испытано на макетном образце. Результаты испытаний свидетельствуют о достижении поставленной задачи. ФГУП НПОПМ предполагает использовать это техническое решение на штатных изделиях.

Похожие патенты RU2313764C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 2008
  • Тыщенко Александр Константинович
RU2367903C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 2008
  • Тыщенко Александр Константинович
RU2386923C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 2008
  • Тыщенко Александр Константинович
RU2386924C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 2008
  • Тыщенко Александр Константинович
RU2369834C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 2009
  • Тыщенко Александр Константинович
RU2397440C1
Преобразователь "Угол-Код" индукционного датчика угла 2016
  • Жаров Юрий Николаевич
  • Аксенов Алексей Алексеевич
RU2649033C1
Устройство для измерения угла положения и линейного перемещения контролируемого объекта 2021
  • Евдокимов Сергей Викторович
  • Бадеха Александр Иванович
  • Маталасов Сергей Юрьевич
  • Щербаков Андрей Александрович
  • Петров Леонид Юрьевич
  • Жектаров Марат Рафаэлевич
  • Арнст Юлия Юрьевна
RU2780031C1
Гибридный датчик измерения углового положения 2019
  • Кулабухов Владимир Сергеевич
  • Цацин Александр Алексеевич
  • Заец Виктор Федорович
  • Туктарев Николай Алексеевич
RU2727345C1
Преобразователь линейных перемещений 1989
  • Новиков Валентин Николаевич
  • Тараканов Валерий Николаевич
  • Богонин Борис Васильевич
SU1702165A1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 2008
  • Гаврилов Виктор Александрович
  • Малышева Надежда Николаевна
  • Новиков Валентин Николаевич
RU2366892C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 313 764 C1

Реферат патента 2007 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат: повышение точности преобразования, надежности и КПД устройства. Сущность: устройство содержит формирователь синусоиды, трансформаторный датчик угла, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, регистр данных, блок управления и синхронизации и устройство выборки-хранения. Выход формирователя синусоиды соединен с входом трансформаторного датчика угла. Выход датчика соединен с входом дифференциального усилителя. Выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом регистра данных. Выход устройства выборки-хранения соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя. Первый вход устройства выборки-хранения соединен с выходом дифференциального усилителя, второй вход соединен с первым выходом блока управления и синхронизации. Второй выход блока управления соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя. Третий выход блока управления соединен с входом формирователя синусоиды, а вход соединен с выходом генератора. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 313 764 C1

Устройство для измерения угловых перемещений, содержащее формирователь синусоиды, выход которого соединен с входом трансформаторного датчика угла, выход которого соединен с входом дифференциального усилителя, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом регистра данных, отличающееся тем, что в него введены блок управления и синхронизации и устройство выборки-хранения, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, первый вход соединен с выходом дифференциального усилителя, второй вход соединен с первым выходом блока управления и синхронизации, второй выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, третий выход соединен с входом формирователя синусоиды, а вход соединен с выходом генератора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2313764C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 1999
  • Беленький Л.Б.
RU2178868C2
SU 1797304 C1, 10.06.1996
Измеритель угловых перемещений 1988
  • Сосняков Константин Дмитриевич
  • Секисов Юрий Николаевич
  • Скобелев Олег Петрович
SU1603187A1
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета 1915
  • Настюков А.М.
SU63A1

RU 2 313 764 C1

Авторы

Тыщенко Александр Константинович

Шорохов Александр Владимирович

Даты

2007-12-27Публикация

2006-06-07Подача