Устройство для контроля преобразователей угла поворота вала в код Советский патент 1983 года по МПК G08C25/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для проверки точности работы измерительных преобразователей круговых перемещений. Известно устройство для определения погрешностей преобразователей , перемещений, содержащее привод, кинематически связанный с лентой и через понижающий редуктор с контролируемым преобразователем угол - код выход которого электрически соединен через формирователь импульсов с узлом записи информации t 1 . Информационная надежность схемы устройства снижается за счет использования лентопротяжного механизма с мерной лентой и узла записи информации. Необходимость предварительной подготовки снижает надежность устрой ства и ограничивает использование последнего в системах автоматики. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является преобразователь перемещения в код, содержащий привод, кинематически соединен ный с эталонным преобразователем перемещения ё кед и синусно-косинусным вращающимся трансформатором, выход которого соединен с первыми и вторыми входами первого и второго суммато ров, а через первый и второй выпрями тели - с входами третьего сумматора, выход которого соединен через первы фильтр низкой частоты с.первым входом интерполятора, выходы первого и второго сумматоров соединены с входа .ми четвертого сумматора , выход которого соединен через второй фильтр низкой частоты с вторым входом интерполятора, выход которого соединен, со счетчиком и первым входом-триггера, выход эталонного преобразователя перемещения в код соединен через формирователь импульсов, делитель частоты с вторым входом триггера, выход которого соединен через третий фильтр низк.ой частоты с регистрирующим блоком С 21. Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловлен ная , что в устройстве в принципе затруднено применение цифрового фазометрического устройства, так как отсутствует синхронизированный с вращением генератор тактовых импульсов для заполнения, ими фазовых ворот на выходе триггера.Кроме того. Э2 необходимость нормирования амплитуд каналов усложняет Накладку устройства. Цель изобретения - повышение точности контроля преобразователей угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля преобра зователей угла поворота вала в код, содержащее привод, кинематически соединенный с контролируемым преобразователем угла noBOpoja вала в код и эталонным преобразователем с синусно-косинусным выходом, выходы первого и второго сумматор ов соединены соответственно через первый и второй двухполупериодные выпрямители с первым и вторым входами третьего сумматора, выходы третьего и четвертого двухполупериодных выпрямителей соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого сум-г матора, интерполятор, первый делитель частоты, регистрирукадий блок, введены восемь резисторов, пятый и шестой сумматоры, второй делитель частоты и фазометр, причем синусный и косинусный выходы эталонного преобразователя соединены через соответствующие резисторы с первыми и вторыми входами первого, второго, пятого и шестого сумматоров, выходы пятого и шестого сумматоров соединены соответственно с входами третьего и четвертого двухполупериодных выпрямителей, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами интерполятора, выход которого соединен с первым входом фазометра, а через второй делитель частоты с вторым входом фазометра, выход котролируемого преобразователя угла поворота вала в код соединен через первый делитель частоты с третьим входом фазометра, выход которого соединен с регистрирующим блоком. На фиг. t приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит эталонный преобразователь 1 с синусно-косинусным выходом, кинематически связанный с осями привода 2 и контролируемого преобразователя 3 угла поворота вала в код, четыре сумматора k-7 с двумя весовыми резисторами на входах в каждом сумматоре: « и 9, 10 и 11, 12 и 13, и 15, величины сопротивлений этих резисторов в паре относятся ка Itg , четыре двухполупериодных выпрямителя 16-19, -два сумматора 20 и 21, интерполятор 22, два -делителя 23 и 2k частоты, фазометр 25с регистрирующим блоком 26. Устройство работает следующим образом. При вращении оси эталонного преоб разователя 1 (вращение осуществляется приводом 2, с которым также жестко связанаось конт роли ру емо го преобразователя 3) на синусном и косинусном выходах эталонного преобразователя 1 образуются:, сигналы (фиг. 2 1а и (Г), далее поступающие на оба входа каждого из четырех масштабных сумматоров 4-6 через весовые резисто ры 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13, Ни 15. В сумматорах А-7 происходит масштабное суммирование синусоидального сиг нала (фиг. 2, $) и косинусоидального (фиг. 2, 1q) с соответствующими знаками и весовыми коэффициентами, которые определяет отношение величин сопротивлений резисторов 8 и 9, 10 и 11-, 12 и 13, I и 15, равное /tg . При суммировании синусоидального инверсного сигнала единичной амплитуды (фиг. 2, 25) и косинусоидального с амплитудой, равной tg - 0, (фиг. 2, 2а) получает ся гармонический сигнал (фиг. 2, -Sin(,&Р.). Инвертирование синусоидального сигнала осуществляет ся путем его подачи на инвертируюи ий вход (обозначен знаком -) масштабного сумматора . Аналогично в сумматоре 5 суммируются (),k синусоидального (фиг. 2, ku и целый (единичный) косинусоидальный сигнал (фиг. 2,Ч«). Полученный сигнал of5o3Ha4eH пунктирной линией (фиг. 2,8); его выра жение -sinfc(+112, ). В сумматоре 6 образуется напряжение, (фиг, 2, 3) -sinfe6--67,5°), полученное в результате суммирования целого (единичногЬ) косинусойдального (фиг. 2, Зо) и Q, инверсного синусоидального (фиг. 2, в сумматоре 7 получается -sin(oC-H57,) (фиг. 2, 5) из суммы целого (единичного) синусоидального Сфиг. 2, 5о) и 0,1 косину сойдального (фиг. 2, SJ). се сигналы (на фиг. 2 обозначены штриховой 1 94 линией), получаемые после масштабных сумматоров, имеют одинаковую амплитуДУ, в yi+ToT W) раз большую, че« выходные сигналы эталонного СКВТ 1. После двухполупериодного выпрямителя 16 имеет сигнал +J sin(ot-i-22,5)) (фиг. 2, 6q), а после двухполупериодного выпрямителя V7 - сигнал - sin(oC+tl2,5°) (фиг. 2, 6dO, здесь блок 16 берет модуль (абсолютную величину) сигнала с положительным, а блок 17 - с отрицательным знаками. В суммирующем усилителе 20 образуется сигнал ) sin(4+22,5)|-|sin(ci+n2,5)t, который представляет собой треугольное напряжение удвоенной частоты (фиг. 2, ) достаточно высокой линейности. Аналогично (на временных диаграммах не показано) получается треугольное напряжение на выходе суммирующего усилителя 21 | sin(oG-67,5°)| - jsin({{+137,5)l оно также удвоенной частоты, но сдвинуто относительного первого треугольного напряжения на 90 (на четверть периода) (фиг. 2, 6г). Таким образом, после ряда преобразований выходные сигналы эталонного преобразователя преобразованы в два ортогональных треугольных сигнала и с двукратным умножением по частоте, тТе. теперь имеет место линейная функция угла поворота эталонного преобразователя 1, удобная для обработки в аналого-цифровом преобраз ователе, в качестве которого использован интерполятор 22. На его выходе образуются выходные сигналы в виде последовательности импульсов, период которых в р раз меньше периода входных треугольных сигналов, где р - коэффициент интерполяции. Наличие двух сдвинутых на 90 треугольных сигналов позволяет обеспечивать интерполяцию и контроль измеряемого преобразователя 3 при реверсе. Эти импульсы содержат всю информацию р перемещении (унитарный код). Принцип интерполирования может быть любым, например путем квантовая по уровню треугольного сигнала и формировании импульсов или путем суммирования полученных оротогональных треугольных сигналов с разными весовыми коэффициентами как это делалось выше в масштабных сумматорах с гармоническими сигналами и фиксацией мест перехода меtрез нулевую линию полученных после суммирования кривых (в этих местах формируются импульсы). Итак, если эталонный преобразователь имеет при вращении за оборот N импульсов (периодов гармонического сигнала), то на выходе блоков 20 и 21 оно рдвмо 2N, а на выходе интерполятора 22 имеет равномерную последовательность импульсов в количестве за оборот 2pN (величина N-В растровых фотоэлектрических эталонных преобразователях достигает 1620.0, ). Точность эталонного преобразователя выбирается исходя из точности измеряемого, который при враще нии формирует п импульсов за оборот (перед контролем Число п предполагается известным). В делителе 2k часто ты это число делится на г, получаем на выходе п/г, в делителе 23 частот« осуществляется деление на т; при это коэффициенты деления гит выбирают ся так, чтобы выполнялось условие 2pN п . т.е. частоты импульсов, подаваемых на каждый вход фазометра 25, уравнены. Регистрация колебаний фазового угла между обеими последовательностями и представляет собой операцию контроля за перемещением. Если контролируемый преобразователь 3 не обла дает -погрешностью, т.е. последовательность импульсов на .выходе делите ля 2Л равномерна, то в фазометре 25 формируются фазовые ворота в виде прямоугольных импульсов одинаковой длительности, которые через тактовый вход фазометра и заполняются импульсами с выхода интерполятора 22 (его выход соединен с тактовым входом фа зометра 25). Поэтому число тактовых импульсов, помещающихся в фазовых воротах, постоянно, оно подсчитывается счетчиком регистрирующего блока 26 и условно принимается за нулевую линию отсчета. Если контрЬлируемый преобразователь 3 характеризуется погрешностью, то последовательность t96 импульсов с выхода делителя 2k частоты неравномерна и фазовые ворота имеют вид прямоугольных импульсов, переменной длительности, которая; меняется пропорционально погрешности. Число тактовых импульсов в каждом импульсе последовательности подсчитывается в счетчике регистрирующего блока 26 и представляет собой точную циф|)Овую информацию о погрешности, которая может быть выведена в любом . виде (табло, самописец и т.д.). Например, контролируемый преобразователь формирует за оборот 1000 импульсов (), а эталонный 16200 (N-16200), коэффициент интерполяции 80 (), т.е. 1000 . 2.Г6200 Во г . m - Отсюда получаем, что следует взять коэффициент деления делителя 2Ц равным единице, а делителя 23 - 2595. Другой пример: пв102,N 16200, , тогда имеем 102 2;Т6200ВО . . . г m . Это равенство имеет место при гв32 и n StOOO, т.е. коэффициенты деления (жх делителей частоты должны быть сЪответственно равны 32 и ВЮОО. Таким образом, в предлагаемом устройстве искт)чена неидентимность каналов пси формировании треугольного напряжения, подаваемого на интерполятор {аналого-цифровой преобразователь), что повышает точность и надежность устройства для контроля преобразователей. Точность повышена такяю за счет того, что обеспечена надежная работа;фазометра с цифровым выходом, так как тактовые импульсы синхронизированы с частотой вращения и на точность не влияют всевозможные девиации частоты вращения при вода; кроме того, исключено нормирование сигналов ПРИ формировании треугольных нагф йжениД, что также упрощает наладку системы.

Фиг. /