Преобразователь перемещений в фазу синусоидального сигнала Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к автоматике и итмер тепьной технике и может быть использовано при создании прецизионных быстродействующих приводов подач на баяе линейных двигателей перемепн.л о тока с

Цепь изобретения - повьшение точности за счет уменьшения динамической ога.ибки преобразования,

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синусно- косинусный датчик 1 перемещений, диф ,ируюшлй элемент 2 сдвига фазы, вход которого соединен с первым выходом датчика 1, суммирующий усилитель 3, первый вход которого соединен с выходом элемента 2 сдвига фазы, а второй вход соединен с вторьш выходом датчика 1, интегратор 4,вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя 3, а выход является выходом преобразователя, и фильтр 5 низкой частоты (ФНЧ), вход которого соединен с выходом интегратора А, а выход - с третьим входом суммируго- щего усилителя З

Преобразователь работает следующим образом.

Сформированный датчиком 1 пульсирующий магнитный поток, меняющийся по синусоидальному закону, индуцирует в первой выходной обмотке датчика 1 ЭДС, которая поступает на вход элемента 2 сдвига фазы, где происходит дифферентдарование сигнала е пр сохранении неизменной его амплитудыо Выходной сигнал элемента 2 сдвига фазы поступает в суммирующий усили- тель 3, где суммируется с ЭЦС е,индуцируемой во второй выходной обмотке датчика I.

Суммарный сигнал усиливается и с выхода суммирующего усилителя 3 поступает на вход интегратора 4. Выходной сигнал интегратора 4 представляет собой синусоидальный сигнал, фаза которого содержит информацию о пере- мещениио ФН 5, соединяя выход интегратора 4 с входом cy миpyющeгo усилителя 3, осуществляет отрицательную обратную связь по низкочастотной составляющей выходного сигнала преобра- зователя. Информационный сигнал, поступающий на вход интегратора 4, и помехи, порождающие дрейф его выходного сиг нал, разнесены в частотной

области. Так как ФНЧ 5 не пропускает информационную составляющую выходного сигнала преобразователя, то обратная связь компенсирует дрейф интегратора 4 без внесения ощибки в результат преобразования.

Можно показать, основьшаясь на структурной схеме преобразователя, отражающей математические операции, выполняемые при преобразовании перемещений в фазу сигнала, что выходной сигнал преобразователя определяется соотношением

вы,.преобр к(2 - oi )sin(ot + об) -Ыц sin (cot -oi).

О)

где К - постоянный коэффициент, определяемый параметрами устройства;

- частота возбуждения; oL - перемещение подвижной части датчика;

-с5 , do6 нормированная скорость

do

перемещения.

Для устройства-прототипа выходиой сигнал определяется соотношением

быу. п

рот

кО+ (;;,) (2

+ Ы|, )sin(tOt +06)

(1 -oiu/

- oLn -T-r--v- sintot - Ы.) +

№.11

2 od

sinoi- sincatl ,

(2)

,(IdV

где ос.ц -7-5- - нормирован1

Q

ное ускорение перемещения.

I

Положим, что Ыц О, тогда для преобразователя фаза |р раеоее сигнала, представляющая собой оценку перемещения, определяется соотношением

tgf преовр О + o H),(3)

аналогично фаза у „рот Для устройства-прототипа

tg У прот

1 -к 2о6

i . tg (4

t л

1 + ci , + {)

Точность.аппроксимации перемещения ei фазой у выходного сигнала оп

51А9

ределяется степенью отклонения от единицы коэффициентов преобразования

(I +ы и („l JAi;) в

1 (,)

формулах (З) и (4) соответственно Из соотношений (З) и (4), учитывая, что I dill 1, следует, что при равных модулях скоростей перемещения /Ыц/ максимальная ошибка преобразования всегда меньше у рассматриваемого преобразователя. При этом, с увеличением модуля скорости это преимущество возрастает, а из соотношений (l) и (2) следует, что выходной сигнал преобразователя не зависит от ускорения oi- ц перемещения, следовательно, в нем отсутствует составляющая динамической ошибки, обусловленная влиянием ускорения перемещения, характерная для выходного сигнала устройства-прототипа ,

Таким образом, уменьшение совокуп- ной динамической ошибки преобразования обеспечивает повьштение точности преобразования, что позволяет расширить динамические возможности приводов переменного тока с частотно-то- ковым управлением как за счет более

5

17

5

5 о

0

6

точного формирования требуемых управляющих токов двигателей, так и за счет более точного измерения текущего положения исполнительных механизмов приводов. Формула изобретения

Преобразователь перемещ ений в фазу синусоидального сигнала, содержащий синусно-косинусный датчик перемещений, дифференцирующий элемент сдвига фазы, вход которого соединен с первым выходом синусно-косинусного датчика перемещений, и суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента сдвига фазы, а второй вход - с втори выходом синусно-косинусного датчика перемещений, отличающийся тем, что, с целью повыше- ния точности за счет уменьшения динамической ошибки преобразования, он снабжен интегратором, вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя, а выход является выходом преобразователя, и фильтром низкой частоты, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с третьим входом суммирующего усилителя.

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения динамической ошибки преобразования. Сигнал синусоидальной формы с первой выходной обмотки датчика 1 перемещений дифференцируется в дифференцирующем элементе 2 сдвига фазы и суммируется в суммирующем усилителе 3 с сигналом с второй выходной обмотки датчика 1 перемещений. Усиленный суммарный сигнал поступает на вход интегратора 4, выходной синусоидальный сигнал которого содержит информацию о перемещении. Фильтр 5 низкой частоты осуществляет отрицательную обратную связь по низкочастотной составляющей выходного сигнала преобразователя. В результате того, что преобразователь снабжен интегратором 4 с компенсацией дрейфа, в его выходном сигнале с помощью отрицательной обратной связи на основе фильтра 5 низкой частоты достигается уменьшение составляющей динамической ошибки, обусловленной влиянием скорости перемещения, и полное устранение составляющего динамической ошибки, обусловленной влиянием ускорения перемещения на результат преобразования. 1 ил.