Двухканальный преобразователь перемещений Советский патент 1983 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования.

Известен двухканальный индуктивный преобразователь перемещений, который содержит две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель, усилитель-ограничитель, ключ, триггер и дифференцирующую цепь, причем одна из измерительных цепей через усилитель-ограничитель подключена К входу триггера, а вторая к входу парафазного усилителя, выходы которого подключены к двум входам ключа, третий вход которого соединен с одним выходом триггера, к второму выходу,которого подключена диффег ренцирующая цепь

Недостатками этого преобразователя являются малая точность из-за нелинейности кусочно-аналоговой характеристики преобразования, так как она формируется из отрезков, соответствующих четверти периода синусоиды зависимость кусочно-аналогового напряжения от неравномерности воздушного зазора индуктивного преобразователя отсутствие сигнала.

указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу с дискретных импульсов и аналоговому сигналу при перемещении, происходящему с изменяющиеся направлением.

Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому является 10 двухканальный индуктивный преобразователь перемещений, содержащий две измерительные цепи (включающие обмотки индуктосина, двухполупериод-. ные выпрямители и фильтры пульсаций), два Делителя напряжений, два ком15мутатора, дифференциальный усилитель, выпрямитель, два компаратора, реверсивный счетчик и дешифратор, причем входы обоих делителей напряжения соединены отдельно с выходами .из20мерительн1 1Х цепей, а их выходы с информационными входами соответствующих коммутаторов, управляющие входы которых соединены с .выходами дешифраторов выходы коммутаторов

25 соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого через . выпрямитель подключен к выходной клемме преобразователя и к входам компараторов, выходы которых. под30ключены к соответствующим выходным

преобразователя и к: сигнальным входам реверсивного счетчика, вход обнуления которого подключен к входной клемме преобразователя Сброс, а выход соединен с входом дешифратора С2.

Недостатками известного преобраз вателя являютсз сложность его электронной схемы и сравнительно малая точность ввиду неточной синусоидальности формы огибающей выходного напряжения измерительной цепи и зависимости ее амплитуды от неравномерности воздушного зазора индуктивного преобразователя, так как расмотренный преобразователь построен по принципу промежуточной амплитудной модуляции по отношению к перемещению.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение преобразовател

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальном преобразователе перемещения, содержащем индуктивную измерительную цепь, компараторы с объединенными входами, выходы которых соединены с сигнальными входами реверсивного счетчика, вход обнуления которого подключен к входной клемме преобразователя Сброс, а ВЫХОД дешифратор соединен с управляющим входом коммутатора,введены усилитель-ограничитель, фазочувствительный выпрямитель и блок фазовращателей, выходы которого соединены с информационны- ми входами коммутатора, выход коммутатора соединен с первым входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входами компараторов, выходиндуктивной измерительной цепи через усилительограничитель соединен с вторым входом фазочувствительного выпрямителя

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя) на фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит индуктивную измерительную цепь 1, усилитель-ограничитель 2, фазочувствительный выпрямитель 3, компараторы 4 и 5, реверсивный счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, блок 9 фазовращателей.

Индуктивная измерительная цепь 1 выполнена в. виде обмотки индуктосина, поворотного трансформатора или сельсина, питание которых должно быть осуществлено по известным схемам, позволяющим получить на выходе измерительной цепи сигнал, модулированный по фазе относительно к перемещению.

Усилитель-ограничитель 2 предназначен дпя усиления синусоидального сигнала, поступающего на его вход с выходда измерительной цепи, и преобразования его.в прямоугольной переменный сигнал с амплитудой, стабилизированной на уровне ограничения. Фазочувствительный выпрямитель 3, содержащий также фильтр пульсаций, предназначен для получения сигнала, изменяющегося по величине по синусоидальному закону в зависи-юсти от перемещения. Выход фазочувствительного выпрямителя является кусочно-аналоговым выходом преобразователя ( точный канал). Компаратор 4 служит для формирования короткого импульса, когда выходной сигнал достигает нулевого уровня при перемещении направо (фиг. 2а, 26), компаратор 5 - для формирования короткого импульса, когда входное напряжение равно опорному напряжению при перемещении налево (фиг. 2а 2). Выходы компараторов 4 и 5 являются дискретными выходами преобразователя (грубый канал). Реверсивный счетчик б предназначен для периодического подсчета общего числа импульсов, соответствующих числу аналоговых кусков, пройденных якорем в интервалах, равных шагу L обмотки индуктосина (фиг. 2), дешифратор 7 для управления работой коммутатора 8, коммутатор 8 - для подключения в определенном порядке выходных напряжений блока 9 фазовращателей к входу фазочувствительного выпрямителя, блок 9 фазовращателей - для получения на выходе п опорных напряжений, здвинутых по фазе соответственно на ,(f. эл.град. по отношению к основному опорному напряжению, подклю ченному к входу блока, где п необходимое число аналоговых кусков в интервале одного шага индуктосина-j О, 1, 2, ... п - номер фазосдвигающей цепи или выхода блока.

Опорное напряжение, подключенное к входу блока 9 фазовращателей и имеющее такую частоту и фазу как и напряжение питания индуктосина (поворотного трансформатора, сельсина), предназначено для обеспечения работы фазочувствительного выпрямителя, цел сброса - для начальной установки реверсивного счетчика в исходное поло жение.

Преобразователь работает следующи образом. Перед началом работы реверсивный счетчик 6 при помощи сигнала сброса устанав.пивается в исходное положение При перемещении якоря индуктосина с выхода измерительной цепи 1 через усилитель-ограничитель 2 на вход фазочувствительного выпрямителя 3 поступает прямоугольное переменное напряжение постоянной амплитуды с фазой, прямо пропорционально зависящей от перемещения. На другой вход фазочувствительного выпр5гмителя поступает опорное напряжение, фаза которого при перемещении меняется скачкообразно в зависимости от состояния реверсивного счетчика, и тем самым дешифратора и коммутатора. Пусть якорь индуктосина, начиная с точки 0, движется направо, а на вход фазочувствительного выпрямителя подключено опорное напряжени с начальной фазойЧ 2.. В этовремя напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 3 меняется по синусоидальному закону в зависи.мости от перемещения, T.(e)-Un, )(фиг. 2ajl В какой-то момент времени Ьыходное напряжение фазочувствительного выпрямителя достигает нулевого уровня, и компаратор 4 вырабатывает дискретный импульс, соответствующий аналоговому куску перемещения фиг.(2а/ 2SJ. Дискретный сигнал с выхода компаратора 4 U поступает на первый дискретный выход преобразователя Озц и на вход прямого счета реверсивного счетчика 6. Дешифратор 7 переключает коммутатор 8 и на вход фазочувствительного выпрямителя 3 от блока 9 фазовращателей по ключается следующее опорное напряже ние с начальной фазой . При этом напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 3 скачком достигает значения U), и далее меня ется согласно зависимости%{)Цу|91и(-Чг) При дальнейшем перемещении на право работу преобразователя проис.ходит аналогично описанному выше. Пусть теперь в какой-то момент времени. Когда якорь находится в положении 6 , он меняет направление перемещения и начинает двигаться на лево (фиг. 2о). При этом кусочноаналоговое напряжение, меняясь согласно зависимостии(е)4)в111(-Ч4)| чинает по абсолютной величине увели чиваться и в какой-то момент времени достигает значения опорного напряжения ( (фиг. 2а)компаратора При этом компаратор 5 выраб.атывает короткий импульс, который поступает на вход обратного счета реверсивног счетчика 6 и на йторой дискретный выход (Ugj.- 3 фиг. 2а , 2 в) . Дешиф ратор 7 переключает коммутатор 8 и к входу фазочувствительного выпрями теля 3 подключается от блока 9 фазо вращателей опорное напряжение с начальной фaзoйf5 2 |. Напряжение по рога срабатывания компаратора 5 U подбирается выше напряжения (Jj на величину, которая необходима для нормальной работы преобразователя. При дальнейшем перемещении якоря налево работа преобразователя анало гична описанному выше. Таким образо полное перемещение может быть определено Путем суммирования числа ию1ульсов, выданных на первом дискратном выходе, считая их положительными, с числом импульсов второго дискретного выхода, считая их отрицательными, и к результату прибавляя величину перемещения в зоне аналогового куска, определяемую по выходному кусочно-аналоговому сигналу. Результаты макетирования показали , что точность предлагаемого преобразователя повышается из-з.а использования индуктосина в режиме фазовращателя и применения усилителя-ограничителя, так как амплитуда напряжения на выходе усилителя-ограничителя стабилизирована на уровне ограничения и от величины воздушного зазора, при изменении его в допустимых пределах, не зависит, вследствие чего величина кусочно-аналогового напряжения зависит только от фазы выходного напряжения измерительной цепи. Кроме того, в предлагаемом двухканальном преобразователе использование только одной измерительной цепи {в качестве которой могут быть использованы стандартные, выпускаемые промьпленностью индуктосины, поворотные трансформаторы или сельсины) позволяет упростить электронную схему и настройку преобразователя, а также формировать кусочно-аналоговые характеристики преобразования, имеющие такую же линейность как и кусочно-аналоговые характеристики двухканального преобразователя перемещений, содержащие две измерительные цепи. Формула изобретения Двухканальный преобразователь пе(ремещений, содержащий индуктивную измерительную цепь, компараторы с объединенными входами, выходы которых соединены с сигнальными входами реверсивного счетчика, вход обнуления которого подключен к входной клемме преобразователя Сброс, а выход, через дешифратор соединен с управляющим входом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности и упрощения преобразователя, в него введенк, усилитель-ограничитель, фазочувствительный выпрямитель и блок фазовращателей, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход коммутатора соединен с первым входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входами компараторов, выход индуктивной измерительной цепи через усилитёль ограничитель соединен с вторым входом фазочувствительного выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 395881, Kji. G08 С 9/04, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3226346/18-24, кл. G08 С 9/04, 1980 (прототип). х V у м/ W/Ш / /... ,.. / / V VV / / / А /

01

и.2