Преобразователь угол-код Советский патент 1983 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может быть использовано для дистанционного преобразования угла поворота контролируемого объекта в код.

Известны преобразователи угол-код, содержащие фазовращатели точного и грубого отсчетов, триггеры, элементы, совпадения, генератор калиброванной частоты и делитель частоты 1.

Недостатком таких устройств является низкая точность из-за наличия. аддитивных погрешностей.

Известны преобразователи уголкод, содержащие сельсины, подсоединенные к трансформатору Скотта через коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, преобразователь код-напряжение, сравнивающий элемент, устройство аппроксимации и регистры 2.

Недостатком таких устройств является низкая точность.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь угол-код, содержащий сельсины и цепь, включающую последовательно соединенные трансформатор Скотта, фазопцвигающий блок и блок вьщеления.временного интервала, вы.ход которого подключен к входу вентиля, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к суммирующему входу счетчика t3.

В данном преобразователе на точность получения числового эквивалента, пропорционального углу поворота ротора сельсина, влияют различные

10 дестабилизирукядие факторы, а именно температура окружающей среды, уходы параметров электрических схем, и т.д.

Недостатком таких устройств яв15ляется низкая точность, обусловленная действием указанных дестабилизирующих факторов.

Цель изобретения - повышение точности.

20

Для достижения поставленной цели в преобразователь угол-код, содержащий сельсин, соединенный с шиной питания, и последовательно соединенные трансформатор Скотта, фазо25

:сдвигающий блок и блок вьщеления временного интервала, выход которого подключен к первому входу ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом генератора импуль30сов, а выход - с суглмирующим входом счетчика, введены два KOf-iMyTHpYiomHX элемента, делитель напряжения, элемент ИЛИ, нуль-орган, распределитель уровней и два элемента И, первые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а вторы входы соответственно - с первым и вторым выходами блока выделения вре менного интервала и входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу распределителя уровне пе;рвый выход которого соединен с третьим входом ключевого элемента, а второй выход - с третьими входами элементов И, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам счетчика, выходы сельсина соединены с входами первого коммутирующего элемента, вы ходы которого соединены с входами трансформатора Скотта, а управляющий вход - с третьим выходом распределителя уровней, шина питания подключена к первому входу BTOgioro коммутирующего элемента непосредственно, через делитель напряжения к второму входу второго коммутирующег элемента и через нуль-орган к второму входу распределителя уровней, четвертый выход которого соединен с управляющим входом второго коммутирующего элемента, выходы которого соединены с входами трансформатора Скотта. На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя угол-код; на фиг. 2 и 3 - временные диаграмлш поясняющие работу преобразователя. Преобразователь угол-код содержи последовательно соединенные сельсин 1, первый коммутирующий элемент 2, трансформатор 3 Скотта, фазосдвигающий блок 4, блок 5 выделения временного интервала, ключевой элемент 6, счетчик 7, генератор 8 импульсов элементы И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, распределитель 12 уровней, нуль-орган 13, второй коммутирующий элемен 14 и делитель 15 напряжения, Устройство работает следующим-об разом. При наличии питающего напряжения сельсин 1 формирует на своих выходах бинусоидальные напряжения, сдвинутые на 120°, которые поступают через коммутирующий элемент 2 на трансформатор 3 Скотта,, преобразующий поступающие на его вход напряжения в двухфазное напряжение. Напряжение в каждой фазе сдвинуто на 90 одно относительно другого, а гчл плитудные значения напряжений равны Вьтходной сигнал с трансформатора 3 Скотта поступает на фазосдвигающий блок, задачей которого являетс формирование двух переменных напря жений, имеющих между собой фазовый сдвиг, пропорциональньай углу поворота сельсина 1. Блок 5 выделения временного интервала формирует на своем выходе, импульс, длительность которого равна временному интервалу ui (фиг. .28), пропорционального фазоBcwry сдвигу. Ключевой элемент 6 открыт на время, равное временному интервалу At . Импульсы с генератора 8 частоты поступают через ключевой элемент б на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 (фиг. 2е) . В реверсивном счетчике 7 записывается число N . N A-t-{,a, где ufe - временной интервал, пропорциональный углу поворота ро, . тора сельсина/ f - выходная частота следования импульсов с генератора. Числовой эквивалент N состоит из следующих ч а с т ей: истинное значение числового эквивалента N, пропорциональное углу поворота ротора сельсина) значение числового эквивалента NQ.,-, обусловленное влиянием дестабилизирующих факторов.. Перед началом измерения распределитель 12 уровней формирует временной интервал коррекции (фиг. 2г), закрывающий коммутирующий элемент 2 и открывающий коммутирующий элемент 14. На входе коммутирующего элемента 1 с помощью делителя 15 напряжения формируется напряжение, величина которого по отношению к величине напряжения т:а.кова., что оно и напряжение пропорциональны выходным напряжениям сельсина 1, получаемым при повороте ротора сельсина 1 на 45°, так как их амплитуды находятся в определенном соотношении. При фазовом методе измерения такая величина входного напряжения приводит к тому, что на выходе блока 5 выделения, временного интервала (при идеальном случае) должен быть временной интервал i-t, .равный нулю. Однако при влиянии дестабилизирующих факторов на выходах блока 5 выделения временного интервала формируется импульс, длительность которого пропорциональна временному интервалу, зависящему от степени влияния дестабилизирующих факторов. Сформированный импульс, пройдя через элемент ИЛИ 11 на первый вход распределителя 12 уровней приводит к тому, что на его втором выходе формируется разрешающий потенциал для третьих выходов элементов И 9 и 10 (фиг. 2ж). В зависимости от характера действия дестабилизирукяцего фактора импульс формируется на первом или втором выходе блока 5 выделения временного интервала. Если при действии дестабилизирующего фактора числовой эквивалент больше идеального, то распределител 12 уровней открывает коммутирующий элемент 14 и закрывает .коммутирующий элемент 2. На вход трансформатора 3 Скотта поступает сигнал, эквивалентный углу поворота ротора сельсина 1 на 45°. Трансформатор 3 Скотта формирует двухфазное напряжение. Фазосдвигающий блок 4 преобразует сигнал в фазовый сдвиг. Блок 5 выделения временного интервала формирует на своем выходе импульс, длительность которого пропорциональ на фазовому сдвигу. Импульс, пройдя через элемент ИЛИ 11, поступает на распределитель 12 уровней, который на своем втором выходе, формирует разрешающий потенциал на третьих входах блока 5 выде гения временного интервала, и откры вает элемент И 10. Импульсы, поступающие с выхода генератора 8, посту пают на вход вычитания реверсивного счетчика 7. Число импульсов, поступающих на реверсивный счетчик, равно N -л4- от- кв|где. NQ - числовой эквивалент, вызI ванный влиянием дестабили зирующих факторов при нуг левом входном угле. По следукяцему сформированному бло ком 5 выделения временного интервала импульсу на втором выходе распределителя 12 уровней появляется разреша ющий сигнал. Второй импульс с блока 5 выделения временного интервала открывает ключевой элемент 6. Импульсы с генератора 8 импульсов поступают через ключевой элемент 6 на вход сло жения реверсивного-счетчика 7 Й)иг. 2е) Число импульсов, поступающих на вхоД сложения реверсивного счетчика 7, N-Ai-f,,. В реверсивном счетчике 7 к окончанию импульса записан следующий чис ,ловой эквивалент: NM N-No; 4i V Kfr. кв(). Таким образом, Ъри формировании числово.го эквивалента уменьшается погрешность путем исключения влияни дестабилизирующих факторов. Если при влиянии дестабилизирующих факторов числовой эквивалент, iпропорциональный углу поворота сель сина 1, будет меньше идеального, то при включении коммутирующего элемен 14 будут проходить импульсы с ге нератора 8 импульса на вход сложения реверсивного счетчика 7 (фиг. Зе). Напряжение питания U поступает на нуль-орган 13, задача которого формировать импульсы в момент изменения входным сигналом фазы(момент перехода отрицательной полуволны на положительную). Выходные импульсы с нуль-органа осуществляют управление и синхронизацию работы распределителя 12 уровней. Цепи формирования импульса с.броса реверсивного счетчика 7 не показаны. После сброса реверсивного счетчика 7 цикл работа-коррекция повторяется. Формула изобретения Преобразователь угол-код, содержащий сельсин, соединенный с шиной питания и последовательно соединенные трансформатор Скотта, фазосдвигающий блок и блок выделения временного интервала, выход которого подключен к первому входу ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с суммирующим входом счетчика, отличаю-щийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два коммутирующих элемента, делитель напряжения., элемент ПЛИ, нуль-орган, распределитель уровней и два элемента И, первые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а вторые входы соответственно - с первым и вторым входами блока выделения временного интервала и входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу распределителя уровней, первый выход которого соединен с третьим входом ключевого элемента, а второй выход с третьими входами элементов И, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам счетчика, выходы сельсина соединены с входами первого коммутирующего элемента, выходы которого соединены с входами распределителя уровней, шина питания подключена к первому входу второго коммутирующего элемента непосредственно, через делитель напряжения - к второму входу второго коммутирующего элемента и через нуль-орган к второму входу распределителя уровней, четвертый выход которого соединен с управляющим входом второго кoм yтиpyющeгo элемента, зыходы которого соединены с входами трансформатора Скотта; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ахмётжанов А.Л. Системы передачи угла повышенной точно.сти, М.., Энергия, 1966, с.. 30-32, рис. 1-15.

2, Авторское свидетельство СССР № 414612, кл. G 08 С 9/00, 1972.

3. Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых: перемещений в цифровой . код. Энергия ,1974,с.75-79(п.рототип;