Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/24 

I Изобретение относится к автоматике, а именно к преобразователям угла поворота вала в код и может быть использовано для измерения технологических параметров во взрывоопасных зонах нефтяной промьшшен кости. Известен преобразователь угла по ворота вала в код, содержащий после довательно соединенные генератор им пульсов, делитель, частоты и синтеза тор трехфазного напряжения, и выходам которого подключены входные обмотки сельсинов Cl 1: Недостаток известного преобразователя - низкая помехозащищенност и взрывобезопасность, что не позволяет его использовать без специальных мер защиты в взрывоопасных зонах объектов нефтяной промьшшенности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является преобразователь -угла поворота вала в код, со держащий генератор импульсов, выход которого соединен с входом выполненного на синтезаторе трехфазного напряжения формирователя питаю щего напряжения трехпроводную лини связи, к которой подключены входы фазовращателя, сочлененного q выход ным валом, фильтр, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, регистратор, а также триггеры и ключевые злементы 2 . Основным недостатком этого преоб разователя является низкая помехоза щищенность и взрывозаг ищенность, чт не допускает использование его во . взрывоопасных средах. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого сое динен с входом выполненного на синт заторе трехфазного напряжения форми рователя питающего напр /жения, трех проводную линию связи, к которой по кпючены входы фазовращателя, сочлененного с входным валом, фильтр, вы ход которого соединен с входом формирователя импульсов, регистр;-тор, введены фотоприемник, преобразовате фаза код, световод, в формирователь питающего напряжения - три излучателя, а фазовращатель выполнен 84 оптическим и содержит входной и выходной элементы, входной элемент установлен неподвижно и выполнен с тремя отверстияют на торце, соединенными ; с входами фазовращателя, выходной элемент установлен на входном валу сооснр входному элементу и выполнен с одним отверстием на торце, соединенным с выходом фазовращателя, линия связи выполнена оптической на световодах, входы излучателей соединены с выходами синтезатора трехфазного напряжения, один из выходов которого является дополнительным выходом, а выходы излучателей соединены со световодами трехпроводной линии связи, выход фазовращателя соединен световодом с фотоприемником, выход которого соединен с входом фильтра, выход формирователя импульсов соединен с первым входом преобразователя фаза - код, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, третий вход соединен с дополнительным выходом синтезатора трехфазного напряжения, а выход соединен с входом регистратора. . На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг.2 - эпюра распределения интенсивностей световых потоков на развертке торца входного элемента оптического фазовращателя. Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, источник 2 трехфазного напряжения J излучатели 3, 4 связи на световодах, оптический фазовращатель 5, содержащий входной элемент 6 и выходной элемент 7, световод 8, фотоприемник 9, фильтр 10, формирователь 11 импульсов, преобразователь 12 фаза - код и регистратор 13. Преобразователь работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает импульсы с частотой следования f, которые поступают на вход источника 2 трехфазного напряжения и вход преобразователя 12 фаза - код. На выходе источника 2 формируется трехфазное прямоугольное напряжение с частотой f/6n, где п - коэффициент заполнения преобразователя 12 фаза - код, которое подается на входы соответствующих излучателей 3. С выхода-излучателей 3 оптические, сигналы посредством линии 4 связи i подаются на входной элемент 6 оптичес кого фазовращателя 5, При этом на торце входного элемента 6 формируется вращающийся вектор максимум иатенсивности светового излучения. При повороте элемента 7 оптического фазовращателя 5 в пределах 0360 на вход световода 8 поступает оптический сигнал с торца элемента 6, фаза которого пропорциональна у поворота элемента 7 оптического фазовращателя 5. Оптический сигнал с выхода световода 8 поступает на вход фотоприемника 9,с выхода которого электрический сигнал посред ством фильтрации и формирования блокаГШ 10 и 1 соответственно пре образуется в прямоугольный электри ческий сигнал, фаза которого пропорциональна углу ПовЬрота элемента 7 оптического фазовращателя 5. преобразователе 12 фаза - код прои ходит сравнение фазы сигнала, пост пающего с выхода оптического фазовращателя 5 с сигналом опорной фаз Чд, формируемого на третьем выходе источника 2. На выходе преобразователя 12 фаза - код формируется унитарный код, значение которого со ответствует измеряемрму углу поворота V.)( и который отображается на регистраторе 13. Для обеспечения равномерности вращения Вектора светового потока н торце входного элемента 6 оптическо го фазовращателя 5, конструктивные параметры входного элемента 6 долж ны удовлетворять следующим расчетным соотношениям: . nz sinoi п показатель преломпения где п воздуха;показатель преломления материала входного элемента;УГОЛ преломления света в воздухе; угол преломления света в материале входного элемен та 6. При интенсивность на торце входного элемента 6 оптического фазовращателя 5 будет равна нулю. Из этого условия расчитываются конструктивные размеры элемен та 6 в соответствии с выражением , П-1 . -п1где cLo критический угол преломпения света в материале входного эле.мента, при котором od 90°. При этом для оптического фазовращателя 5 конструктивные размеры входного эле ента 6 определяются выражением 2 F R 2h --2rtr fnj -п. где R - радиус входного элемента; h - толщина входного элемента, 6. Ввод светового излучения во входной элемент 6 осуществляется таким образом, чтобы к функции 1 1 (Hf-sinu)t), где LO- круговая частота, соответствующая частоте формируемой источником 2 трехфазного напряжения; максимальное значение силы светового излучения . Так как измерение угла поворота вала осуществляется фазовым методом путем фильтрации выходного сигнала оптического фазовращателя 5, то изменение интенсивности светового потока на торце входного элемента 6 : за счет затухания, старения материаа входного элемента 6 и оптических олокон, температуры не влияет на огрешность измерения. Кроме того, значительное отклонение формы огибающей интенсивности светового злучения от синусоидальной не бует существенно влиять на точность змерения за счег фильтрации электрических сигналов на выходе фотоприемника 9.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, выход которого сое дийен с входом выполненного на синтезаторе трехфазного напряжения формирователя питающего напряжения, трекпроводную линию связи к которой подключены входы фазовращателя, сочлененного с входным валом, фильтр, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, регистратор, отличающийся тем, что, с целью повыщения помехоустойчивости преобразователя, в него введены фoтoпpиe pшк, преобразователь фаза-код, световод, в формирователь питающего напряжения - три излучателя, а фазовращатель выполнен оптическим и содержит входной и выходной элементы входной элемент установлен неподвижно и выполнен с тремя отверстиями на торце, соединенными с входами фазовращателя, . выходной элемент установлен на выходном валу соосно входному элементу и выполнен с одним отверстием на торце, соединенным с выходом фазовра щателя, линия связи выполнена оптической на световодах входы излучателей соединены с выходами синте 3атора трехфазного напряжения, один из выходов которого является дополнительным выходом, а выхо(Л ды излучателей соединены со световодами трехпроводной линии связи, с выход .фазовращателя соединен световодом с фотоприемником, выход которого соединен со входом фильтра, выход формирователя импульсов соединен с первым входом преобразователя а фаза-код, второй, вход которого сое динен с выходом генератора импуль00 00 сов, третий вход соединен с дополнительным выходом синтезатора трех фазного напряжения, а выход соединен с входом регистратора.