Преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов Советский патент 1989 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования.

Цель изобретения -; повышение точ- кости преобразователя путем уменьшения температурной погрешности.

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

Преобразователь содержит вращаю: щийся трансформатор (ВТ) 1, токоог- раничивающие элементы (резисторы) 2 и 3, усилитель 4, суммирующий интегратор 5, регенеративный компаратор 6 первый 7 и второй 8 сумматоры, первый 9 и второй 10 фильтры, вьшрямитель 11, ключ 12 и инвертор 13.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении преобразователя выходной сигнал регенеративного компаратора 6 (фиг.2а) принимает одно .из значений, соответствующих уровню на- сьпцения его статической характеристики. Под воздействием вькодного напряжения сумматора 7 по первичной обмотке ВТ 1 начинает протекать ток. Этот ток приводит при неизменном угле поворота ВТ 1 к изменению магнит- ного потока, пронизывающего вторич- .ную обмотку ВТ 1, в результате чего на последней наводится ЭДС. Эта ЭДС поступает на вход усилителя 4, выходной сигнал которого суммируется с выходным сигналом регенеративного компаратора 6,. а затем .интегрируется в суммирующем интеграторе 5 до момента достижения его выходным сигналом величины порога срабатывания регенеративного компаратора 6

После срабатьшания регенеративного компаратора 6 напряжение на первичной обмотке ВТ 1 меняет свой знак на противоположный, .и вновь процесс в указанных элементах преобразователя с точностью до знака повторяется.

Изменение угла oi. поворота вала ВТ 1 приводит к изменению величины наводимой ЭДС во вторичной обмотке ВТ Гик изменению времени достижени выходным сигналом суммирующего интегратора 5 уровня срабатьшания регенеративного компаратора 6, а значит к изменению частоты f автоколебаний ре генеративного компаратора 6.

В установившемся режиме, когда среднее значение напряжения на выход

10

15

20

3035 40

45

50 я .55 -

е

12

регенеративного компаратора 6 равно нулю, на выходе фильтра 9 появляется сигнал и, (фиг.26) с нулевым средним, который равен падению напряжения и на элементе 2 (фиг.2в).

В связи с тем, что выходной сигнал Ua фильтра 9 меняет свою амплитуду при изменении частоты автоколебаний преобразователя аналогично изменению амплитуды падения напряжения V на элементе 2, то при постоянной температуре материала магнитопровода ВТ 1 среднее значение выпрямленного сигнала и„ , полученного с выхода выпрямителя 11 (фиг.2г) равно разности:

Ucp где t - длительность периода.

При этом величина U зависит от характера частных циклов перемагничи- вания магнитопровода ВТ 1. При увеличении температуры частный цикл деформируется . Это приводит к уменьшению коэффициента самоиндукции, которая практически не влияет на коэффициент взаимной индукции между первичной и вторичной обмотками ВТ 1.

Таким образом, увеличение температуры приво-дит, с одной стороны, к росту частоты автоколебаний преобразователя в силу увеличения скорости изменения тока в первичной обмотке ВТ 1 и, как следствие, к увеличению ЭДС во вторичной обмотке ВТ 1, ас другой стороны - к изменению формы и амплитуды выходного сигнала на элементе 2.

Рост амплитуды напряжения на элементе 2 приводит к росту разности напряжений (Uj-U) на выходе сумматора 8, которая затем выпрямляется в выпрямителе 11 и фильтруется в фильтре 10. При этом напряжение на выходе фильтра 10 возрастает.

В положительный полупериод автоколебаний выходного сигнала регенеративного компаратора 6 сигнал с выхода фильтра 10 через вход ключа 12 и инвертор 13 подается на второй вход сумматора 7. В отрицательный полупериод выходной сигнал фильтра 10 подается непосредственно на первьм вход сумматор 7. В результате этого выходной сигнал сумматора 7 соответствует сигналу компаратора 6 и представляет собой колеблющееся относительно нуля напряжение с нулевым средним.

Увеличение температуры приводит к изменению частных циклов перемаг- ничивания магнитопровода ВТ 1, к снижению коэффициента самоиндукции первичной обмотки ВТ 1 и к уменьшению напряжения на первичной обмотке ВТ 1. Это уменьшение напряжения влечет за собой снижение частоты автоколебаний преобразователя, компенсируя тем самым рост частоты автоколебаний в силу увеличения скорости изменения тока в первичной обмотке ВТ 1, вызванной повышением температуры (фиг.2д).

Экспериментальные исследования преобразователя показывают высокую температурную стабильность статической характеристики при использовании вращающихся трансформаторов типа ВТМ-1М при изменении температуры в пределах 20 - 60°С, При этом отклонение статической характеристики преобразователя не превьш1ает 3%.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов, содержащий вращающийся трансформа- тор, первый вывод п.ервичной обмотки которого через первый токоограничива- ющий элемент соединен с общей шиной.

один вывод вторичной обмотки вращающегося трансформатора соединен с общей шиной, а другой через усилитель - с первым входом суммирующего интегратора, выход которого через второй токоограничиваюший элемент соединен с входом регенеративного компаратора, выход которого является выходом преобразователя и соединен с вторым входом суммирующего интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены первый и второй сумматоры, выпрямитель, первый и второй фильтры, ключ и инвертор, выход регенеративного компаратора соединен с первым входом первого сумматора, с управляющим входом ключа и через первый фильтр - с вычитающим входом второго сумматора, суммирующий вход которого подключен к первому выводу первичной обмотки вращающегося трансформатора, выход второ- го сумматора через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр соединен с информационным входом ключа, первый выход ключа через инвертор соединен с вторым выходом ключа и с вторым входом первого сумматора, выход которюго соединен с вторым выводом первичной обмотки вращающегося трансформатора.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования. С целью повышения точности путем уменьшения температурной погрешности в преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов, содержащий вращающийся трансформатор (ВТ)1, токоограничивающие элементы (резисторы) 2 и 3, усилитель 4, суммирующий интегратор 5, регенеративный компаратор 6, введены сумматоры 7, 8, фильтры 9, 10, выпрямитель 11, ключ 12, инвертор 13. При включении преобразователя в первичной обмотке ВТ 1 под воздействием выходного напряжения сумматора 7 протекает ток. На вторичной обмотке ВТ 1 наводится ЭДС, поступающая через усилитель 4 на вход суммирующего интегратора 5, где суммируется с выходным сигналом компаратора 6 и интегрируется до момента достижения его выходным сигналом величины порога срабатывания компаратора 6. После срабатывания компаратора 6 напряжение на первичной обмотке ВТ 1 меняет свой знак на противоположный и процесс работы преобразователя повторяется. При изменении угла поворота изменяется ЭДС во вторичной обмотке ВТ 1 и изменяется выходная частота преобразователя. Увеличение температуры приводит к уменьшению напряжения на первичной обмотке ВТ 1 и снижению частоты автоколебаний компаратора 6, компенсируя увеличение частоты автоколебаний вследствие повышения скорости изменения тока в первичной обмотке ВТ 1, вызванной повышением температуры. 2 ил.

LL.

11

а /

и,

Х

УЧ

ir