Двухканальный бесконтактный фазовый преобразователь угла Советский патент 1992 года по МПК H02K24/00 

Изобретение относится к преобразователю угла поворота вала в параметр электрического сигнала переменного тока и может быть использовано в качестве первичного преобразователя (ПП) цифровых преобразователей угла (ЦПУ), предназначенных для работы в высокоточных системах автоматического управления.

Известно устройство, которое характеризуется низкой температурной и времен- ной стабильностью работы бесконтактного фазового преобразователя угла.

Целью изобретения является повышение температурной и временной стабильности работы бесконтактного фазового преобразователя угла.

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальном бесконтактном фазовом преобразователе угла число пар полюсов обмоток вращающихся трансформаторов выбрано одинаковым, а роторные синусные и косинусные обмотки всех вращающихся трансформаторов соединены последовательно, образуя две замкнутые цепи. В результате такого включения наряду с измерительным сигналом, фаза которого пропорциональна углу поворота вала, формируется второй сигнал (опорный), фаза которого не зависит от угла поворота вала и равна собственному фазовому сдвигу мик- Ромашин. Число пар полюсов микромашин должно быть одинаковым и равным Р а включение роторных обмоток измерительного канала должно быть таким, чтобы на выходе число пар полюсов было Р - Р 2Р а на выходе опорного канала Р - Р 0.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит статорные синусные 1 и косинусные 2 обмотки, роторные обмотки 3 и 4, аналогично - синусные и косинусные, первый питающий фазовращатель, второй измерительный фазовращатель, третий опорный фазовращатель, при этом статоры всех трех микромашин распо- ложены в общем корпусе, а роторы - на общем валу. Выводы обмоток обозначены следующим образом: С1 и С2 - начало и конец синусной обмотки статора. К1 и К2 - начало и конец косинусной обмотки стато- ра; В1 и В2 - начало и конец синусной обмотки ротора; ВЗ и В4 - начало и конец косинусной обмотки ротора.

Синусная обмотка 3 ротора измерительного фазовращателя включена встречно, а синусная обмотка 3 опорного фазовращателя - согласно с синусной обмоткой 3 питающего фазовращателя. Косинусные роторные обмотки всех машин включены последовательно и согласно. Выходные сигналы измерительного канала снимаются со статорных обмоток 1 и 2 фазовращателя, а сигналы опорного канала - со статорных обмоток 1 и 2 фазовращателя.

В результате последовательного соединения роторных обмоток достигается высокая идентичность собственных фазовых сдвигов, так как магнитные потоки измерительной и опорной микромашины создаются одними и теми же токами.

Выражения для выходных сигналов измерительного и опорного сигналов при этом записываются следующим образом:

у.. оЯн н е У

z xzL.x+zU+zjJ1) v - ь2 z (zLx + zg + z )

willJ H1 H V

v b1, , ,-r,

v E2

zHzu+zU+z)

Н Н ЧУ

z c (zLx + z}5 + zЈ )

где Н - взаимная индуктивность обмоток статора и ротора ВТ;

а- угол поворота вала;

Z - сопротивление обмотки (индекс С относится к статорным обмоткам, Р - к роторным обмоткам;

ш - круговая частота (штрихи обозначают номера ВТ: один штрих - питающий ВТ: два штриха - измерительный ВТ.три штриха - опорный ВТ).

Как видно из выражений, фаза выходных сигналов опорного канала не зависят от угла поворота вала и определяется только собственными фазовыми сдвигами микромашин. Компенсация фазовой нестабильности осуществляется во вторичном преобразователе - электронном блоке, вырабатывающий цифровой код угла. Реализацию компенсации можно вести как и аналоговой форме, используя сигнал опорного канала в цепи обратной связи, так и в цифровой форме, используя код опорного канала в качестве поправки.

В таблице приведены возможные варианты соединения обмоток роторов машин и упрощение выражения для выходных напряжений.

Фазовая нестабильность фазовращателя в каскадном включении составляет 0,2 эл.гр./°С. В предлагаемом двухканальном она снимается до 2, эл.гр./°С. При числе пар полюсов Р 64 величина приведенной нестабильности уменьшается с 11,25 /°СдоО,, т.е. в 94 раза. Кроме того, использование двух каналов снижает

влияние емкости линии связи на температурную и временную нестабильность. Формула изобретения

1.Двухканальный бесконтактный фазовый преобразователь угла, содержащий три вращающихся трансформатора, магнито- проводы статоров которых размещены в общем корпусе, а магнитопроводы роторов расположены на общем валу, при этом на статоре и роторе каждого вращающегося трансформатора расположены синусные и косинусные обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурной и временной нестабильности, число пар полюсов обмоток вращающихся трансформаторов выбрано одинаковым, а роторные синусные и косинусные обмотки соединены последовательно, образуя две замкнутые цепи.

2.Преобразователь угла по п. 1, о т л и- чающийся тем, что первая цепь образована соединением синусной обмотки первого с встречно включенной синусной обмоткой второго и согласно включенной синусной обмоткой третьего магнитопрово- дов, вторая цепь образована согласным включением косинусных обмоток трех маг- нитопроводов,

0

5

0

5

0

3.Преобразователь угла по п. 1, о т л и- чающийся тем, что первая цепь образована соединением синусной обмотки первого согласно с синусной обмоткой второго и встречно с синусной обмоткой третьего маг- нитопроводов, вторая цепь образована косинусной обмоткой первого с встречно включенной косинусной второго и встречно включенной косинусной обмоткой третьего магнитопроводов.

4.Преобразователь угла по п. 1, о т л и- чающийся тем, что первая цепь образована соединением синусной обмотки первого с согласно включенной косинусной обмоткой второго и встречно включенной косинусной третьего магнитопровода, вторая цепь образована соединением косинусной обмотки первого с согласно включенными синусными обмотками второго и третьего магнитопроводов.

5.Преобразователь поп. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что первая цепь образована соединением синусной обмотки первого с встречно включенными косинусными обмотками второго и третьего магнитопроводов, вторая цепь образована соединением косинусной обмотки первого с встречно включенными синусными обмотками второго и третьего магнитопроводов.

Использование: в высокоточных системах автоматического управления. Сущность: двухканальный бесконтактный фазовый преобразователь угла содержит три вращающихся трансформатора. Магнито- проводы статоров размещены в общем корпусе, магнитопроводы роторов - на общем валу. На статоре и роторе каждого вращающегося трансформатора расположены синусные и косинусные обмотки соответственно статора 1, 2 и ротора 3, 4 Число пар полюсов обмоток выбрано одинаковым, а роторные 3, 4 сисусные и косинусные обмотки соединены последовательно, образуя две замкнутые цепи. В зависимости от вариантов выполнения преобразователя включение обмоток каждого из трансформаторов в указанные цепи различно. 4 з.п ф- лы, 1 ил. 1 табл. fe VJ CJ VJ о ± о

Примечание. Знак плюс перед номером обмотки означает согласное включение, знак

минус - встречное включение.