Датчик углового положения,скорости и ускорения вала Советский патент 1988 года по МПК G01P3/489 

со

9 00

СХ) О)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика параметров движения в цифровых системах автоматического управления и регулирования.

Цель изобретения - уменьшение погрешности.

На фиг. 1 приведена функциональная

образует выходное синусоидальное напряжение Од, СКВТ 4 в прямоугольные импульсы.

Триггер 6, тактируемый фронтом импульса генератора 1, стробирует выходной сигнал нуль-органа 5 с тем, чтобы момент записи кода в регистры 13, 14 и 16 не попал на переходные схема предлагаемого датчика; на фиг.2-ю процессы в счетчике 2 и сумматорах временные диаграммы, поясняющие его 12 и 15. Формирователь 7 предназначен

для получения узких положительных импульсов в момент поступления переднего фронта сигнала Ux с выхода триг- If гера 6. Длительность импульса должна быть достаточной для установки счетчика 8 и регистра 18 в нулевое состояние. Сче тчик 8 - двоичный суммирующий должен иметь вход установки в кольцо накапливающие сумматоры (НС) 20 нулевое состояние.

9 и 10, блок 11 инверторов, сумматор НС 9 построен на замкнутых в кольцо полном двоичном сумматоре 15 и регистре 16, запись информации в который производится по переднему фронту 25 импульса, поступающего на тактовый вход. Работа НС 9 описывается разностным уравнением

+ l N,n, где - выходной код НС 9 перед 30приходом (п+1)-го импульса на тактовый вход регистра 16 J N п + 1 - выходной код НС 9 после

прихода (п+1)-го импульса-, N, п - входной код НС 9 в момент прихода переднего фронта (п+1)-го импульса. НС 10 аналогично НС 9 построен на сумматоре 17 и регистре 18. Отличие 40 заключается в том, что регистр 18 имеет вход R установки в нулевое состояние.

Блок 11 инверторов и полньш двоичный сумматор 12 реализуют операцию Формирователь 3 опорных напряжений 5 вычитания выходных кодов счетчика преобразует выходной код X счетчика 8 и НС 10: 2 в двухфазную систему напряжений N5 Nf-N.

Ug и Uj.. Формирователь 3 может быть Регистры 13 и 14 обеспечивают за- реализован, например, с помощью по- пись параллельно-двоичного кода по стоянных запоминающих устройств, пре- Q переднему фронту импульса, поступа- образующих линейный код X в коды cos X ющего на тактовый вход, и его храработу.

Датчик содержит соединенные последовательно генератор 1, первый счет- чик 2, формирователь 3.опорных напряжений, синусно-косинусньш вращающийся трансформатор (СКВТ) 4, нуль- орган 5, триггер 6, формирователь 7, второй счетчик 8, а также замкнутые

12, регистры 13 и Т4. НС 9 содержит замкнутые в кольцо сумматор 15 и регистр 16, а НС 10 - сумматор 17 и регистр 18.

При этом выход генератора 1 подключен к тактовым входам триггера 6, счетчика 8 и регистра 18, выход триггера 6 - к тактовым входам регистров 13J 14 и 16. Информационный вход регистра 13 подключен к выходу с :етчи- ка 2, регистра 14 - в выходу сумматора 12, а вход формирователя 7 подключен к входу установки нуля регистра 18. Выход регистра 13 является выходом датчика по углу, регистра 16- по скорости, а регистра 14 - по ускорению.

Генератор 1 формирует последовательность импульсов Up частоты f,. . Двоичный суммирующий счетчик 2, работая в режиме непрерывного счета импульсов Up, вырабатьшает линейно нарасГтающий код X.

35

и sin X, и цифроаналоговых преобра- зователей этих кодов в напряжения.

СКВТ 4 работает в режиме фазовращателя, вращающееся магнитное поле создается двухфазной системой напряжений Ug и Up, подключенных к обмотке возбуждения и квадратурной обмотке соответственно. Нуль-орган 5 пренение.

Датчик работает следующим образом. На выходе СКВТ 4 выходной сигнал gg имеет вид:

(oot -е), где 0 - угол поворота СКВТ 4.

Сигнал Ux на выходе триггера 6 описывается выражением

образует выходное синусоидальное напряжение Од, СКВТ 4 в прямоугольные импульсы.

нение.

Датчик работает следующим образом. На выходе СКВТ 4 выходной сигнал gg имеет вид:

(oot -е), где 0 - угол поворота СКВТ 4.

Сигнал Ux на выходе триггера 6 описывается выражением

и, signsin (cOjt-0) В счетчике 2 записывается значение линейно нарастающего кода

X fp-t.

За счет введения накапливающих сумматоров, включенных в кольцо и обеспечивающих сумморазностное преобразование цифрового кода угла попервый и второй регистры, причем С- вход второго счетчика подключен к выходу генератора, а D-вход первого 5 регистра - к выходу первого счетчика, отличающийся тем, что.

с целью уменьшения погрешности, в него дополнительно йведены замкнутые в кодьцо первый и второй накапливаю- ворота ротора СКВТ, датчик позволяет 10 щие сумматоры, блок инверторов и сум- определить угол, скорость и ускорение матор, выход которого подключен к из фазы выходного сигнала фазовращателя чисто цифровым методом, что поD-входу второго регистра, а также формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу триггера, к

зволяет повысить точность. Причем датчик не имеет методической ошибки измерения скорости.

Формула изобретения

Датчик углового положения, скорости и ускорения вала, содержащий последовательно соединенные генератор, первый счетчик, формирователь опорных напряжений, синусно-косинусный

D-входу второго регистра, а также формирователь импульсов, вход которо го подключен к выходу триггера, к

15 С-входам первого и второго регистров и первого накапливающего сумматора, а выход - к R-входам второго счетчика и второго накапливающего сумматор С-вход которого в свою очередь под20 ключей к С-входу триггера и выходу генератора, а выход второго счетчика к входу сумматора, причем выход первого регистра является выходом датчика по углу, первого накапливающего

вращакяцийся трансформатор, нуль-орган 25 сумматора - по скорости, а второго и триггер, а также второй счетчик, регистра - по ускорению.

1368786

первый и второй регистры, причем С- вход второго счетчика подключен к выходу генератора, а D-вход первого 5 регистра - к выходу первого счетчика, отличающийся тем, что.

с целью уменьшения погрешности, в него дополнительно йведены замкнутые в кодьцо первый и второй накапливаю- щие сумматоры, блок инверторов и сум- матор, выход которого подключен к

D-входу второго регистра, а также формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу триггера, к

С-входам первого и второго регистров и первого накапливающего сумматора, а выход - к R-входам второго счетчика и второго накапливающего сумматора, С-вход которого в свою очередь подключей к С-входу триггера и выходу генератора, а выход второго счетчика - к входу сумматора, причем выход первого регистра является выходом датчика по углу, первого накапливающего

Изобретение м.б. использовано в качестве датчика параметров движения в цифровых системах автоматического управления и регулирования.Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения угловой скорости и углового ускорения. За счет введения накапливающих сумматоров 9 и 10, включенных в кольцо и обеспечивающих сумморазностное преобразование цифрового кода угла поворота ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 4, датчик позволяет .определить угол, скорость и ускорение из фазы выходного сигнала фазовращателя цифровым методом, что повышает точность. Синусно-косинусный вращанщийся трансформатор 4 работает в режиме фазовращателя. 2 ил.