Преобразователь кода в угловое положение вала Советский патент 1984 года по МПК G08C11/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и може быть использовано в устройствах связи ЦВМ с устройствами управления, ре гистрации и индикации. Известны преобразователи кода в угловое положение вала на основе фазовых следящих систем, содержащие генератор импульсов, делитель частоты, формирователь синусоидального напряжения, синусно-косинусный вращаницийся трансформатор, работающий в режиме фазовращателя, фазовый дискриминатор, усилитель, исполнительный двигатель С и 23. Однако такие преобразователи обла дают значительной функциональной погрешностью преобразования. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь кода в угловое положение вала, содержащий счетчик, подключенный к формирователю синусоидальных напряжений, выходы которого подключены к одним вьгаодам статорных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора, одни выводы роторных обмоток которого соединены с общей гаиной, а другие вьшоды подключены к одним входам соответственно первого и второго фазовых дискриминаторов, генератор, подключенны к входу синхронизации цифрового фазовращателя, управляющий вход которо го соединен с задатчиком кода, а пер вый и второй выходы цифрового фазовращателя подключены к другим входам соответственно первого и второго дис криминаторов, выходы которых подключены к первому и второму входам сум матора, выход сумматора через усилитель подключен к двигателю, кинематически связанному с ротором синус но-косинусного вращающегося трансформатора, другие выводы статорных обмоток которого соединены с общей шиной, выход генератора подключен к счетчику, выход счетчика подключен к другому входу цифрового фазовращателя 31. Недостатком известного преобразователя является погрешность, обуслов ленная действием дестабилизирующих факторов, например, изменением параметров злементов во времени п при изменении условий окружающей среды, старением злементов, В известном преобразователе формирователь сину48 2 соидальных напряжений и фазовращатель не охвачены обратной связью. Под действием дестабилизирующих факторов изменяется фазовый сдвиг, вносимый формирователем синусоидального напряжения и собственный фазовый сдвиг фазовращателя, что приводит к появлению погрешности преобразователя. Цель изобретения - повьщ1ение точности преобразователя кода в угловое положение вала путем измерения и компенсации ошибки, возникающей от действия дестабилизирующих факторов на злементы преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь кода в угловое положение вала, содержащий счетвик, подключенный к формирователю синусоидальных напряжений, выходы которого подключены к одним выводам статорных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора, одни выводы роторных обмоток которого соединены с общей шиной, а другие вьтоды подключены к одним входам соответственно первого и второго фазовых дискриминаторов, генератор , подключенный к входу синхронизации цифрового фазовращателя , управляющий вход которого соединён с задатчиком кода, а первый и второй выходы цифрового фазовращателя подключены к другим входам соответственно первого и второго фазовых дискриминаторов, выходы которых подключены к первому и второму входам первого сумматора, выход первого сумматора через усилитель подключен к двигателю, кинематически связанному : ротором синусно-косинусного вращающегося трансформатора, введены третий и четвертый фазовые дискриминаторы, второй сумматор, пороговый элемент, управляемый делитель частоты и два токоограничивакяцих элемента, одни выводы которых сочинены с общей шиной, другие вьшоды соединены с другими выводами статорных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора и подключены к одним входам соответственно третьего и четвертого фазовых дискриминаторов, другие входы которых соединены с третьим и четвертьгм выходами цифрового фазовращателя, а выходы подключены к третьему и четвертому 1входам первого сумматора, к первому и второму входам второго сумматора, выход второго сумматора через пороговый элемент подключен к управляющему входу управляемого делитепя частоты, сигнальный вход управляемого делителя частоты соединен с выходом генератора, а выход подключен к счетчику.

На чертеже представлена схема преобразователя кода в угловое положение вала.

Преобразователь содержит генератор 1, выход которого через управляемьй делитель 2 частоты, счетчик 3 соединен с формирователем 4 синусоидального напряжения. Управляющий вход управляемо.го делителя 2 частоты соединен с выходом пороговогоэлемента 5, выходы формирователя 4 синусоидальных напряжений подключены к одним выводам статорных обмоток синусно-косинусиого вращающегося трансформатора 6, вторые выводы статорных обмоток через токоограничивающие элементы ( резисторы 7 и 8 подсоединены к общей шине. Выход генератора I coe динЬн с входом синхронизации цифровогь фазовращателя 9, на управляющие входы которого поступает информация об угле поворота от задатчика 10 кода. Выходы цифрового фазовращателя 9 опорные {основной U-, и квадратурный и) и информационные (основной Uj и квадратурный и) соединены с коммутирующими входами фазовых дискриминаторов 11-14. Выходы фазовых дискриминаторов 11 и 12 соединены с входами второго сумматора 15, выходы всех фазовых дискриминаторов 11-14 - с входами первого сумматора 16. Выход первого сумматора 16 через усилитель 17 подключен к двигателю 18, кинематически связанному с вращающимся трансформатором 6.

г

Преобразователь кода в угловое положение вала работает следующим образом.

. Импульсы с выхода генератора импульсов 1 поступают через последовательно соединенные управляемый делитель 2 частоты и .счетчик 3 на вход формирователя 4 синусоидального напряжения. Коэффициент деления управляемого делителя 2 частоты в зависимости от сигнала на управляющем входе может изменяться в большую и меньшую сторону от номиналь- ной.

Частота импульсов на выходах цифрового фазовращателя 9 постоянна и равна номинальнэй.

Основное и квадратурное иапряжения с выходов формирователя 4 синусоидального напряжения поступают на статорные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора 6, последовательно с которыми включены резисторы 7 и 8. Напряжения на ре- . зисторах имеют синусоидальную форму и по фазе совпадают с фазами тока в статорных обмотках, т.е. с фазами составляющих магнитного потока. Напряжения с резисторов 7 и 8 поступают на сигнальные входы фазовых дискриминаторов II и 12. На коммутирующие входы этих фазовых дискриминаторов поступают опорные прямоугольные импульсы и и U2, фазовый сдвиг между которыми 90. На выходах фазовых дискриминаторов 1 и 12 вырабатываются напряжения, величина которых пропорциональна рассогласованию по фазе между токами питания трансформатора 6 и опорными импульсами цифрового фазовращателя 9. Сигналы с выходов фазовых дискриминаторов 11 и 12, и через сумматор 15 поступают на пороговый элемент 5 и с выхода порогового элемента 5 - на управляющие входы управляемого делителя 2 частоты.

Управляемый делитель 2 частоты, счетчик 3, формирователь 4 синусоидального напряжения, резисторы 7 и 8, фазовые дискриминаторы 11 и 12, сумматор 15 и пороговый элемент 5 образуют систему автоподстройки фаз токов питания трансформатора 6 к фазам импульсов U, U на опорных ;Ьыходах цифрового фазоёращателя 9. Система фазовой автоподстройки имеет зону нечувствительности, определяемую уровнями срабатывания порогового элемента 5. В зоне нечувствительности коэффициент передачи управляемого делителя 2 частоты равен номинальному К и подстройки фазы не происходит.

При выходе из зоны нечувствительности на выходе порогового элемента 5 устанавливается такое управляющее йапряжение, при котором коэффициент передачи управляемого делителя частоты равен К - АК или К ДК. В этом случае фаза тока питания трансформатора 6 подстраивается по фазу импульсов с опорного выхода цифрового фазовращателя 9 со скоростью, определяемой величиной АК, Выходные напряжения с ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 6 поступают на сяг нальные входы фазовых дискрш 1инаторов 13 и 14, на коммутирукицие входы :этих фазовых дискриминаторов поступа ют импулБсы Uj, Цф с выходов цифрово го -фазовращателя 9. Шшульсы сдвинуты по фазе относительно импуль сов и, и: на угол d. , определяемый входным кодом О.Напряжения рассогла сования с выходов фазовых дискриминаторов 13 и 14 и напряжения поправок с выходом фазовых дискриминаторов и 12- через сумматор 16, усилитель 17 поступают на двигатель 18, который устанавливает вал синусно-косинусного вргццаищегося трансформатора 6 в согласованное положение. Под действием дестабилизирующих факторов изменяются параметры формирователя 4 синусоидальных напряжений или статорных обмоток синуснокосинусного вращающегося трансформатора 6. В этом случае происходит соответствующее изменение фазы токов, питающих синусно-косинусный вращающийся трансформатор 6, что приводит к изменению напряжения на выходах фазовых дискриминаторов 13 и 14. Однако это изменение напря жений будет ско{4пенсуровано изменением напряжений на выходах фазовых .дискриминаторов 11 и 12. Начальный фазовый сдвиг, вносимьШ синусно-косинусным вращающимся трансформатором и формирователем синусонцаль1ных напряжений, определяет положение нуля преобразователя. В известном преобразователе в процессе эксплуатации смена элементов в формирователе синусоидального напряжения приводит к изменению нуля преобразователя, что вызьшает необходимость проводить выставку нуля. В предложенном преобразователе проводить такой операции не требуется, так как с помощью вновь введенных элементов фазовых дискриминаторов 11 и 12, сумматора 15, порогового элемента 5 и управляемого делителя 2 частоты производится автоматическая подстройка фазы тока питания синусно-косинусного вращающегося трансформатора 6 к фазе опорных импульсов цифрового фазовращателя 9. Кроме того,такая под-, стройка автоматически приводит сдвиг фаз сигналов на входах дискриминаторов 11 и 12, к величине , близкой к 90, что обеспечивает высокую точность компенсации ошибки преобразования в любых условиях эксплуатации.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В УГЛОВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ВАЛА, содержащий счетчик, подключенньрй к формирователю синусоидальных напряжений, выходы которого подключены к одним выводам статорных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора, одни выводы роторных обмоток которого соединены с общей шиной, а другие вьгаоды подключены к одним входам соответственного neiJBoro и второго фазовых дискриминаторов,, генератор, подклю- ченный к входу синхронизации цифрового фазовращателя, управляющий вход которого соединен с задатчиком кода, а первый и второй выходы цифрового фазовращателя подключены к другим входам соответственно первого и второго фазовых дискриминаторов, выходы которых подключены к первому и второму входам первого сумматора, выход первого сумматора через усилитель подключен к двигателю, кинематически связанному с ротором синусно-косинусного вращающегося трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены третий и четвертый фаЬовые дискриминаторы, второй сумматор, пороговый злемент, управляемый делитель частоты и два токоограничивающих элемента, одни выводы которых соединены с общей щиной, другие; вьшоды соединены с другими вьшодами статорных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора и подключены к одним входам соответственного третьего и четвертого фазовых дискриминаторов, другие входы которых соединены с третьим и четвертым выходами цифрового фазовращателя, а выходы подключены к третьему и четвертому входам 00 первого сумматора, к первому и второ00 му входам второго сумматора, выход о второго сумматора через пороговый 4 элемент подключен к управляющему выходу управляемого делителя частоты, 00 сигнальный вход управляемого делителя частоты соединен с выходом генератора, а выход подключен к счетчику.