Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала Советский патент 1986 года по МПК H03M1/64 

Изобретение относится к автоматике и можетбыть использовано для связи аналоговых источников информации с преобразователями сдвига фазы в код.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

На фиг.1 представлена структурная: схема преобразователя; на фиг.2 -- временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала содержит синусно-косинусный датчик 1, высокочастотный генератор 2, блок 3 усилителей-ограничителей, первый 4 и второй 5 формирователи уровня, фазорасщепитель 6, первый 7 и второй 8 модуляторы, дополнительные модуляторы 9 и 10, формирователь 11 низкочастотных сигналов, сумматор 12 и фильтр 13.

В синусно-косинусном датчике 1 влюричные обмотки через резисторы 14 подключены к источнику 15 постоянного напряжения смещения. выводами вторичных обмоток датчика 1 установлены конденсаторы 16 для подстройки выходных цепей датчика 1 в резонанс с частотой генератора 2. Формирователи 4 и 5 уровня содержат ключи 17, выход которых подключены к резистору 18. Фазорасщепитель 6 содержит суммирующие усилители 19|-194, каждый из которых состоит из входных резисторов 20, переменного резистора 21 обратной связи и операционного усилителя 22. Формирователь 11 низкочастотных сигналов содержит низкочастотный генератор 23, нарафазные выходы которого попарно подключены к резисторам 24. Каждый из модуляторов. 7-10 содержит ключи 25 и резисторы 26. На каждом из входов сумматора 12 установлены последовательно соединенные кон.денсаторы 27 и резисторы 28, выводы резисторов объединены. Общая точка соединения резисторов 28 и резистора 29 подключена к входам операционного усилителя 30, обхваченного отрицательной обратной связью через резистор 31.

Преобразователь работает следующим образом.

На вход синусно-косинусного датчика 1 от высокочастотного генератора 2 подается синусоидальное нанряжение высокой частоты. На выходных обмотках датчика 2 вырабатываются нарафазные сигналы переменного тока, промодулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса перемещения. Выходные сигналы одной из обмоток датчика 1 представлены на фиг. 2а, 6.

Синусоидальное напряжение с выхода генератора 2 подается на вход блока 3, на выходах которого вырабатываются прямоугольные сигналы типа меандр с частотой генератора 2 (фиг. 2 в, г). Диаграммы (фиг.2) соответствуют такому положению датчика 1, когда амплитуда сигналов одной его ВТОРИЧНОЙ обмотки максимальна, а амплитуда сигналов другой вторичной обмотки равна нулю.

Выходные сигналы датчика 1 стробируются на формирователях 4 и 5 выходными сигналами блока 3. В результате на одном выходе формирователя 4 образуется сигнал, соответствующий положительным полуволнам сигналов с синусного выхода датчика 1 на фоне постоянного напряжения источника 15 напряжения смещения (фиг.2), а на другом выходе формирователя 4 образуется сигнал, соответствуюп1ий отрицательным полуволнам сигналов с синусного выхода датчика 1 на фоне постоянного напряжения источника 15 напряжения смещения (фиг.2 е). Аналогичным образом на формирователе 5 вырабатываются уровни напряжения, и.меющие по а.мплитуде в соответствии с сигналом с косинусного выхода датчика 1. Уровни напряжений с выходов каждых двух формирователей 5 и 4, эквивалентных пространственным фазам, сдвинутым на д/2 (если число выходов датчика 1 равно п, то 2я/п) поступают на входы соответствуюидего суммирующего усилителя 19. Резистор 21 в цепях обратной связи усилителей 22 отрегулирован так, что коэффициент передачи суммирующего усилителя равен 0,707 io каждому из его входов. Результирующий уровень выходного напряжения каждого сум.мирующего усилителя эквивалентен простра)1ственной фазе датчика 1, сдвинутой на л/4 относительно пространственных фаз входных сигналов этого усилителя. Таким образом, фазорасщепитель 6 формирует дополнительные уровни напряжений, соответствующие промежуточным фазам выходных напряжений формирователей 4 и 5. ПарасЬазные напряжения с выходов формирователей 4 и 5 и с выходов фазорасщепителя 6 поступают на информационные входы модуляторов 7-10.

На парафазных выходах формирователя 11 вырабатываются низкочастотные прямоугольные сигналы типа меандр, сдвинутые относительно соседних выходных сигналов формирователя 1 на 1/8 периода этих сигналов. Сигналы на одной из пар выходов формирователя 11 представлены на фиг.2 ж, 3. Выходные сигналы формирователя 1 поступают на управляющие входы модуляторов 7-10, на выходах которых образуются сигналы с частотой сигналов формирователя 1 и амплитудой, равной а.мплитуде выходных сигналов датчика 1 (фиг.2 и, к, л, м. Выходные сигналы модуляторов 7-10 поступают на входы сумматора 12. Через разделительные конденсаторы 27 на входы операционного усилителя 30 проходят только переменные составляющие этих сигналов. На выходе сумматора 12 формируется сигнал ступенчатой формы (фиг.2 н), из которого фильтр 13 выделяет первую гармоническую составляющую (фиг.2 о), сдвиг по фазе которой относительно выходных напряжений формирователя 14 пропорционален измеряемому перемещению. Переменные резисторы 24, включенные между нарафазными выходами формирователей 11, предназначены для компенсации незначительных отличий в коэффициентах передачи формирователей 4 и 5 и модуляторов 7-10. Эту компенсацию осуществляют при наладке преобразователя. Формула изобретения 1. Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала, содержащий высокочастотный генератор, выход которого подключен к входу синусно-косинусного датчика и входу блока усилителей-ограничителей, выходы блока усилителей-ограничителей подключены к управляющим входам первого и второго формирователей уровня, информационные входы которых соединены с первыми и вторыми парафазными выходами синусно-косинусного датчика соответственно, выходы первого и второго формирователей уровня подключены к информационным входам соответственно первого и второго модуляторов, управляющие входы которых соединены соответственно с первыми и вторыми парафазными выходами формирователя низкочастотных сигналов, выходы первого и второго модуляторов подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого подключен к входу фильтра, выход фильтра является выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности преобразователя, в него введены фазорасщепитель, дополнительные модуляторы, а формирователь низкочастотных сигналов выполнен многофазным, входы фазорасщепителя соединены с выходом формирователей уровня, а парафазные выходы подключены к информационным входам дополнительных модуляторов, управляющие входы которых соединены с соответствующими дополнительными парафазными выходами формирователя низкочастотных сигналов, а выходы подключены к дополнительным входам сумматора, выходы первого, второго и дополнительных модуляторов подключены к соответствующим регулирующим входам формирователя низкочастотных сигналов. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что фазорасщепитель содержит первый, второй, третий и четвертый суммирующие усилители, входы которых попарно объединены и являются входами фазорасщепителя, а выходы суммирующих усилителей являются парафазными выходами фазорасщепителя.

V

OL

A

1Д

ЯП

ллллл

vww:

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с преобразователями сдвига фазы в код. С целью повышения точности преобразователя в него введены фазорасщепитель, дополнительные модуляторы, а формирователь низкочастотных сигналов выполнен многофазным. Синусно-косинусный датчик (индуктосин) запитывается высокочастотным синусоидальным сигналом от генератора. Выходные сигналы индуктосина поступают на информационные входы формирователей уровня, на другие входы которых поступают ограниченные по амплитуде сигналы высокочастотного генератора. На выходах формирователей уровня вырабатываются сигналы, соответствующие положительным и отрицательным выпрямленным сигналам индуктосина на фоне постоянного напряжения источника смещения. Число пар уровней равно числу выходных обмоток индуктосина. Из выходных сигналов формирователей уровней в фазорасщепителе формируются дополнительные уровни напряжений, соответствующие промежуточным фазам выходных напряжений формирователей уровня. В модуляторах уровни напряжения модулируются по амплитуде низкочас«б тотными сигналами. Модулированные низкосл частотные сигналы суммируются, и из них выделяется гармоническая составляющая, сдвиг по фазе которой относительно модулирующих напряжений пропорционален перемещению индуктосина. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. ю О5 о

л/w:

s:

n

M H

(Риг.2