Потенциометрический преобразователь угла поворота вала в напряжение Советский патент 1989 года по МПК G01R17/20 

ел

СП

to

;о

00

Изобретение относится к приборо- строенин и может быть использовано, в частности, в автоматике и аналоговой вычислительной технике.

Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет автоматического переключения внутренних связей и коэффициента усиления усилителя .

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого потенциомет- рического преобразователя угла поворота вала в напряжение.

Устройство содержит два потенциометра 1 и 2 со средней точкой 3, два движка 4 и 5, соединенных одной осью 6. Потенциометры подключены к источникам постоянного напряжения. Выход

7потенциометра 1 соединен с входом

8делителя 9 напряжения и входом 10 формирователя 11 разности сигналов. Выход 12 потенциометра 2 соединен с входом 13 делителя 9 и входом 14 формирователя 11. Делитель 9 состоит из двух равных по величине резисторов

15 и 16.. Выход делителя 9 соединен с прямым входом 17 усилителя 18. Выход 19 усилителя 18 является выходом устройства. Инвертирующий вход 20 усилителя 18 через резистор 21 соединен с выходом 19 и через последовательно включенные резистор 22, ключ 23 соединен со средней точкой 3 потенциометров 1 и 2. Управляющий вход 24 кл ча 23 и вход 25 блока 26 сигнализа- , ции подключены к выходу 27 блока 28 сравнения. Выход формирователя 11 соединен с входом 29 блока 28. Истопники 30 и 31 опорного напряжения подключены соответственно к входам 32 и 33 блока 28.

Формирователь 11 разности сигналов выполнен по схеме дифференциального усилителя на операционном усилителе и четьфех резисторах. Блок сравнения выполнен на двух компараторах.

Устройство работает следующим образом.

При повороте оси 6 на произвольны угол о( с движков 4 и 5 соответственно на входы 8 и 13 поступают сигналы UjCd) и и (ot) . Сигналы отличаются друг от друга по уровню на величину погрешности отклонения от линейности потенциометров 1 и 2. Для потенциометров типа Г РП рассогласование уровней не превышает 0,45%. На выходе делителя 9 формируется сигнал lJa(ot) «

5

0

5

С

5

0

5

0

5

c;0,5U (оС),5и(с/), который подается на вход 17 усилителя 18. Одновременно с этим сигналы U(o) и и(/) подаются на входы 10 и 14 формирователя 11. Так как сигналы близки по уровню, то выходной сигнал формирователя I1 равен нулю, на выходе блока 28 сравнения управляющий сигнал отсутствует и ключ 23 закрыт. В этом случае связь входа 20 усилителя 18 через резистор 22 со средней точкой 3 разрывается и коэффициент усиления усилителя 18 становится равным единице. На выходе 19 устройства формируется сигнал UB Uo (о). Блок 26 сигнализации не срабатьшает.

В случае потери контакта (обрыв) в цепи движка одного из потенциометров, например 1, сигнал U,((/)0, При этом на вход 17 поступает сигнал Up (о/) 0, 66 Ui(o) .Одновременно с этим на вход 14 формирователя 1 поступает сигнал и.,(с) ,а на вход 10 - сигнал 0,33U(rf) . На выходе формирователя 1I возникает разностный сигнал, который подается на вход 29 блока 28. Блок 28 выделяет сигнал по модулю и формирует управляющий сигнал, который поступает в блок 26 и адикации и на вход 24 ключа 23. Ключ 23 открывается, при этом вход 20 усилителя 18 через резистор 22 подсоединяется к средней точке 3 потенциометров. Коэффициент усиления усилителя 18 увеличивается в 1,5 раза, а выходной сигнал и (о) , т.е. не зависит от работоспособности любого из потенциометров. Блок 26 срабатьшает и сигнализирует о неисправности одного из потенциометров.

Блок 28 сравнения работает следующим образом.

На вход 29 блока 28 сравнения поступает сигнал, который может иметь любую полярность. В блоке 28 сравнения сигнал поступает на прямой вход первого компаратора и инверсный вход второго компаратора. На инверсный вход 32 первого компаратора подается опорное напряжение отрицательной полярности, а на прямой вход 33 второго компаратора - опорное напряжение положительной полярности. В зависимости от знака входного сигнала срабатьшает один из компараторов при условии, что величина входного сигнала превышает по модулю величину опорного напряжения. Это необходимо

51

для исключения ложных срабатываний, обусловленных погрешностью потенциометров .

Во время эксплуатации потенцио-

метрического преобразователя происходит механический износ движущегося узла - движков потенциометров. При зтом, в отдельных точках дуги потенциометра теряется электрический кон- такт с движком. Предлагаемое устройство обладает большей надежностью и ресурсом за счет автоматического переключения структуры внутренних связей, коэффициента усиления и выполня ет сигнализацию при неисправности одного из потенциометров. Устройство осуществляет выбор среди двух потенциометров одного исправного и формирует на его основе выходной сигнал. Вследствие того, что потеря работоспособности каждого потенциометра происходит при различных угловых положениях их движков, то в итоге достигается значительный выигрыш по надежности по сравнению с известным устройством.

Формула изобретен и.я Потенциометрический преобразователь угла поворота вала в напряжение, содержащий блок из двух потенциометров со средним выводом, соединенным с первыми выводами первого и второго источников постоянного напряжения.

5 0 5

0

5

34

вторые вьшоды которых соответственно соединены с первыми и вторыми выводами двух потенциометров, два движка, соединенных одной осью, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности, в него введены формирователь разности сигналов, блок сравнения, два источника опорного напряжения, усилитель, два резистора, ключ, блок сигнализации, делитель напряжения, первый вход которого соединен.с движком первого потенциометра, второй вход - с движком второго потенциометра, а выход делителя напряжения - с неинвертирующим входом усилителя, выход усилителя является выходом преобразователя, два входа формирователя разности сигналов подключены соответственно к первому и второму движкам потенциометров, выход формирователя разности сигналов соединен с первым входом блока сравнения, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам источников опорного напряжения, инвертирующий вход усилителя через первый резистор соединен с его выходом и через последовательно включенные второй резистор и ключ подключен к среднему вьшо- ду потенциометров, причем управляющий вход ключа и вход блока сигнализации соединены с выходом блока сравнения .

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет автоматического переключения внутренних связей и коэффициента усиления усилителя - достигается путем введения делителя 9 напряжения, формирователя 11 разности сигналов, блока 28 сравнения, источников 30 и 31 положительного и отрицательного напряжения соответственно, усилителя 18, резисторов 21 и 22, ключа 24 и блока 26 сигнализации. Преобразователь обладает большой надежностью и выполняет сигнализацию при неисправности одного из потенциометров, вследствие того, что потеря работоспособности каждого потенциометра происходит при различных угловых положениях их движков. 1 ил.