Преобразователь перемещения в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/64 

27

С

Изобретение относится к электромеханике и автоматике и может быть применено в устройствах преобразования перемещения синусно-косинусных вращающихся и линейных транс.формато- ров, индуктосинов и др. в код. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Преобразователь содержит генератор 1, усилитель 2, счетчики 3,4, усилитель 5, фильтр 6 низких частот, нуль-орган 7, триггер 8, мультиплексор 9, сумматор 10, дешифратор 11, суммирующий усилитель 12, элементы НЕ 13-16, ключи 17-24, фазовращатель с обмотками 25-27, резистор 28, источник опорного напряжения. В устройстве реализован компенсационный принцип измерения перемещения. 3 ил.

з:

«

00 00

с со

tpU9.t

10

20

25

30

Изобретение относится к электро- м1еханике и автоматике и может быть применено в устройствах преобразова нйя перемещения синусно-косинусных вращающихся линейных трансформаторов, индуктосинов и др. в код.

Целью изобретения является повы шение точности преобразователя.

На фиг. I представлена функциональная схема преобразователя переме- щ|ения в код; .на фиг. 2 - диаграммы вкодных токов фазоврашдтеля; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу .преобразователя переме 15 щ1йния в код.

: Преобразователь содержит генера- 1, усилитель 2, счетчики 3 и 4, у|гилитель 5, фильтр 6 низких частот, н ль орган 7, триггер 8, мультиплек- с|эр. 9, сумматор 10, дешифратор 11, с/ммирующий усилитель 12, элементы НЕ; 13 - 16, ключи 17 - 24, фазовра™ щатель (не показан) с обмотками 25 - 2У, резистор 28, источник опорного напряжения (не показан).

; Выход генератора 1 соединен с к1эммутируемымн входами: мультиплек- сЬра 9, входами делителя 2 и счетчика 3. Выходы счетчика 3 соединены с .первыми входами сумматора 9, выходи счетчика 4 - с вторыми входами cirMMaTopa, выход которого является В1| ходом устройства. Выход старшего разряда счетчика 3 соединен с пер- в$1м входом управления мультиплексора 9 и с счетным входом D-триггёра 8, выход которого соединён с вторым вКодом управления мультиплексора 9. Выход нуль-органа 7 соединен с инфор- 40 мационным входом триггера 8 )л третьим входом управления мультиплексо- р 9, коммутируемые входы которого сдединены с выходами генератора 1, делителя .2 и шиной О. Два старших разряда счетчика 4 соединены с вхо- д,ами дешифратора 1 I , выходы которого соединены с входами управления ключей 24, 20, 23 и 19 соответственно и с входами управления ключей 22, 18, 21 и 17 соответственно через элементы НЕ 13-16. Первый вывод выхода суммирующего усилителя 12 соединен с первым выводом резистора 28 и первым входом суммирующего усилителя 1 2 через последовательно включенные К.ПЮЧИ 17, 18, 21 и 22 и последдва- тельно включенные ключи 19, 20, 23 и 24, Второй вывод резистора 28 сое35

45

50

55

0

0

5

0

5

0

5

5

0

5

динен с вторых выводом выхода суммирующего усилителя 12, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения. Выводы входной обмотки 25 фазовращателя соединены с выходами ключей 17 и 19, а обмотки 26 - с выходами ключей 21 и 23. Выходы ключей 18 и 20 объединены между собой.

Преобразователь работает следующим образом.

Для исключения погрешности от неравенства амплитуд токов обмоток 25 и 26 обмотки включаются последовательно и питаются от источника тока, образованного суммирующим усилителем 12, охваченным глубокой отрицательной обратной .связью по току, сигнал которой снимается с резистора 28. Формирование синусных и косинусных зависимостей токов обмоток 25 и 26 в соответствии с диаграммами, представленными на фиг. 2, осуществл.яется с помощью ключей 17 - 24. Управление ключами 17-24 производится дешифратором 11, на выходах которого последовательно появляются сигналы 1. При появлении 1 на первом выходе дешифратора 11 замь(каются ключи 19, 18, 21 и 22, за счет чего формируется положительный импульс тока в обмотке 25 и нулевое значение тока в обмотке 26. Последовательное появление 1 на втором - четвертом выходах дешифратора 11 вызывает замыкание ключей 17, 18, 22, 23; 17, 20,- 21, 22; 17, 18, 21, 24 соответственно,, что формирует заданный закон изIменения токов в обмотках 25 и 26

фазовращателя. Величина тока в обмотках 25 и 26 задается значением опорного напряжения U. Питание обмоток 25 и 26 от единого источника тока определяет постоянство пространственного положения результирующего вектора магнитного потока фазовращателя при изменении амплитуды тока и не приводит к возникновению фазовых погрешностей в выходном сигнале фазовра- щателя.

В устройстве реализован компенсационный принцип измерения перемещения. Генератором 1 и счетчиком 3 формируется опорная частота, снимаемая с выхода старшего разряда счетчика 3. При условии равенства выходных частот счетчиков 3 и 4 сигнал опорной частоты синфазен выходному сигналу нуль-орган 7, образованному п

тем избирательного усиления выходного сигнала фазовращателя, снимаемого с обмотки 27. Избирательное усиление на частоте первой гармоники выходного сигнала и его ограничение осуществляется усилителем 5, фильтром 6 низкой частоты и нуль-органом 7. В согласованном состоянии фазы сигналов опорного напряжения и напряжения нуль-органа 7 противофазны (фиг. 3 а,б). При нарушении указанного согласования фаз за счет перемещения фазовращателя согласование достигается путем изменения текущей фазы выходного напряжения счетчика 4 с помощью уменьшения или увеличения в зависимости от знака рассогласования количества входных импульсов счетчика 4. Знак рассогласования фаз напряжений U, и U, определяется триггером 8, в который по переднему фронту сигнала U

on

записывается

О или 1 при опережении или отставании фазы сигнала U, от фазы опорного напряжения. В случае опережения фазы сигнала U осуществляются пропуски входных импульсов до . достижении согласованного положения, в случае опережения U - добавления входных импульсов.

Пропуски или добавления входных импульсов счетчика 4 осуществляется следующим образом.

Емкость счетчика 3 равна произведению коэффициента деления делителя 2 на значение емкости счетчика 4. Управление входным сигналом счетчика 4 осуществляется мультиплексором 9, Б зависимости от комбинации входных сигналов на управляющих входах муль . типлексора 9, определяемых сигналами Чп 7 и выходным сигналом тригге - ра 8 Ug, возможны следующие ситуации.

При отставании фазы сигнала U от во время соответствия выходных сигналов и , , Ug 1 подключается вход мультиплексора 9, соединенный с выходом генератора 1. В случае опережения фазы сигнала Uy, во время соответствия выходного сигнала триггера 8 О, а сигналов U, U(j - l, подключается вход мультиплексора 9, соединенный с шиной О. Оставшиеся комбинаи;ии сигналов на входах управления мультиплексора подключают его входы, соединенные с выходом делителя 2. При этом в случае

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

согласованного состояния входной сигнал на счетчик 4 поступает через делитель 2, обеспечивая синфазность сигналов и 7 и U , При отставании фазы сигнала U образуются интервалы времени (фиг. 3), в которых вход счетчика 4 подключен к выходу генератора 1, минуя делитель 2, что обеспечивает согласование фаз. При опережении фазы образуются интервалы времени (фиг. 3), в которых отсутствует входной сигнал на счетчике 4. Значение величины перемещения определяется как разность текущих кодов счетчиков 3 и 4, которая определяется сумматором 10, Для обеспечения операции вычитания сумматором 10 один из входных кодов должен быть инверсным, что достигается соответствующим подключением к прямым и инверсным выходам триггеров счетчиков 3 и 4. Количество разрядов кода, снимаемых со старших разрядов счетчиков 3 и 4, определяется необходимой точностью преобразования.

Формула изобретения Преобразователь перемещения в i код, содержащий фазовращатель с двумя обмотками возбуждения и выходной обмоткой, генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, усилитель, вход которого соединен с выходной обмоткой фазовращателя, а выход соединен через фильтр.низких частот с входом нуль- органа, суммирующий усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены восемь ключей, четыре элемента НЕ, дешифратор, мультиплексор, триггер, сумматор, два счетчика, элемент обратной связи, источник опорного напряжения, выход генератора соединен с входом первого счетчика, выход мультиплексора соединен с входом второго счетчика, выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первой и второй группами входов сумматора, выход которого является выходом преобразователя, выход старше го разряда первого счетчика соединен с первым входом управления мультиплексора и со счетным входом триггера, выход которого соединен с вторым входом управления мультиплексора, выход нуль-органа соединен с информациОНН1ЯМ входом триггера и третьим входом управления мультиплексора, первый информационный вход которого подключен к выходу генератора, а вто рой информационный вход - к выходу дел 1теля частоты, выходы двух стар- ших:разрядов второго счетчика сое- с входами дешифратора, выходы icoToporo соединены с входами уп- равления соответственно первого, второго, третьего и четвертого ключей и через соответствующие, элементы НЕ с входами управления соответственно пятого, шестого,, седьмого и восьмого ключей, первый вход сумми- руюЦего усилителя соединен через элейент обратной связи с первым входом суммирующего усилитешя, второй выход которого соединен с информаци-

fS

срие,2

Г tllHIIMhlliilidllltlll

онными входами четвертого и восьмого ключей, выходы соединены с информационными йходами соответственно шестого и второго ключей, выходы которых соединены с объединенными информационными входами третьего и седьмого ключей, выходы которых соединены с информационными входами соответственно первого и пятого ключей, выходы которых соединены с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, выход четвертого ключа соединен через первую обмотку возбуждения фазовращателя с выходом восьмого ключа, выход третьего ключа соединен через вторую обмотку возбуждения с выходом седьмого ключа.