ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Советский патент 1970 года по МПК G05B11/06 

Изобретение относится к области преобразования электрических величин в угол поворота вала с помощью следящих систем.

Известны потенциометрические следящие системы, содержащие сравнивающее устройство, усилитель, двигатель и потенциометр обратной связи с ограниченным сектором выдачи сигналов.

Недостатком известных потенциометрических следящих систем является ограниченность диапазона угла поворота выходного вала. Это обусловлено тегл, что потенциометры однооборотные и мпогооборотные вырабатывают сигнал в ограниченном диапазоне угла поворота, и сравнение входного задающего напряжения и напряжения обратной связи возможно лищь в диапазоне, ограниченном одним или несколькими оборотами вала. В случаях, когда в результате цреобразования требуется получать на выходе угол поворота, который может изменяться в неограниченном диапазоне и в любую сторону, применяют более сложные устройства, чем потенциометрические следящие системы.

Предлагаемая следящая система отличается .тем, что на выходном валу установлено п потенциометров, щетки которых подключены к коммутационному устройству на я каналов, причем подвижной контакт последнего соединен со сравнивающим устройством.

Это позволяет увеличить диапазон угла поворота выходного вала.

В простейшем варианте предлагаемого устройства в следящей системе устанавливают

два потенциометра обратной связи и переключатель на два положения.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемой потенциометрической следящей системы; на фиг. 2 - схема взаимного расположения

элементов потенциометров в проекции вдоль оси выходного вала; на фиг. 3 - зависимость входного напряжения следяп,ей системы от .заданного угла поворота; па фиг. 4 - напряжения, снимаемые с потенциометров в зависимости от угла поворота выходного вала системы.

На вход блока 1 поступают сравниваемые напряжения: входное напряжение t/зад и напряжение обратной связи t/oc с выхода переключателя 2. Сигнал рассогласования At/ поступает на вход усилителя 3, с выхода которого - на исполнительный орган 4. С выходным валом 5 следящей системы механически связаны оси потенциометров 6 и 7. Щетки

потенциометров 6 7 соединены соответственно и раздельно с ненодвижными контактами переключателя 2, на управляющую схему торого подается управляющий сиг Каждый потенциометр имеет

ше 2я, так что щетка потенциометра совершает часть оборота относительно оси, не снимая напряжения с сектора намотки. Секторы 5 и 9 потенциометров 6 и 7 развернуты один относительно другого на угол л, а начало одного из потенциометров совмепдено с началом отсчета угла поворота вала 5, как изображено на фиг. 2. Оставшиеся участки с каждого конца сектора (участки перекрытия) превышают по величине максимальную динамическую ошибку следящей системы. Щетки 10 и И потенциометров 6 и 7 движутся синхронно. Сектора 8 и 9 запитапы эталонным напряжением Ug .

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 5 напряжения Ui, Uz с выходов потенциометров б, 7 изменяются так, как показано на фиг. 4. При любом положении вала 5 снимается выходное напряжение с какого-либо одного потенциометра 6 или 7, причем имеются участки одновременного съема выходных напряжений с двух потенциометров. Это позволяет с помощью переключателя 2 подавать на вход блока- / напряжение U ос при любом значении угла фс поворота вала 5 следящей системы. При наличии задающего напряжения f/зад с зависимостью от угла фзад представленной на фиг. 3, и наличии сигнала на переключателе 2, изменяющегося в соответствии с изменением характера зависимости /зад например, с возрастания на убывание или наоборот, предложенное устройство дает возможность сравнивать t/эад и УОС в неограниченном диапазоне фзад

При наличии указанных условий предложенное устройство работает следующим образом. При изменении фзад , например, в сторону, указанную на фиг. 2 стрелкой, напряжение f/зад возрастает. При этом на переключатель 2 поступает сигнал на подключение ко входу блока 1 выхода потенциометра 7, который вырабатывает напряжение Ui, возрастающее с изменением фс. При изменении фзад угол tpc несколько отстает, в результате чего образуется отличный от нуля сигнал рассогласования At/, приводящий в движение следящую систему.

В момент перехода фзад через значение л: напряжение t/зад убывает скачком, а подаваемый на переключатель 2 управляющий сигнал изменяется так, что ко входу блока /- подключается выход потенциометра 6, в результате чего бос на входе блока / также убывает скачком на ту же величину. Знак и величина сигнала At/ не изменяются, и следящая система продолжает отслеживать заданный угол. Вследствие динамического запаздывания щетки /О и // в момент переключения еще не подощли к точкам с, т поэтому щетка 11 потенциометра 6 подключается ко входу блока /, еще находясь вне среднего участка /-т сектора 9, однако наличие участка перекрытия т-п обеспечивает поступление па вход блока / напряжения (/дс необходимой величины.

По достижении фзад значения 2я напряжение снова убывает скачком, а сигнал и на переключатель 2 изменяется таким образом, что ко входу блока / оказывается подключенным потенциометр 7. Знак и величина сигнала рассогласования AU при этом переключении также остаются неизменными, и вал 5 после выполнения одного оборота продолжает вращаться в ту же сторону, что обеспечивает возможность отработки фзад в неограниченном диапазоне.

Предлагаемая потенциометрическая следящая система реализована для случая отработки произвольно изменяющегося угла поворота, задаваемого цифровой вычислительной машиной в виде кода, который, преобразуясь далее преобразователем «код-напряжение, подавался на вход блока / в виде напряжения Uyam представленного па фиг. 3. Сигнал и„ на переключатель 2 вырабатывался в ЦВМ по специальной программе и выдавался в виде равнонолярного напрял ения на реле, которое использовалось в качестве переключателя 2.

Описанное устройство может быть выполнено в нескольких вариантах. В частности, зависимость напряжений Ui, 1/2, снимаемых с потенциометров 5 и 7, может быть достигнута сдвигом щеток 10 относительно щеток П на я с одинаковым расположением секторов 5 и 9 относительно начала отсчета. Число потенциометров п может быть более двух. Соответственно переключатель 2 должен иметь п положений, напряжение t/зад должно претерпевать в периоде 2п угла ф п скачков, а переключение потенциометров должно происхоО-

дить в моменты достижения ф значений --X

к., где /(0, ±1, ±2 При необходимости

осуществить отработку ф в диапазоне ограниченном, но большем, чем диапазон выдачи сигнала одного потенциометра, можно установить п потенциометров с таким расчетом, чтобы их секторы, перекрываясь, заполнили необходимый диапазон ф.

Показанная на фиг. 4 зависимость напряжений, используемых для построения i/oc на входе блока 1, может быть достигнута одним потенциометром с сектором больше я и с двумя изолированными щетками, развернутыми на угол я. Соответственно при числе п большем двух, такой потенциометр должен

2з

иметь сектор больше - и п щеток, располо2л

женных под углами

Предмет изобретения

Потенциометрическая следящая система, содержащая сравнивающее устройство, усилитель, двигатель и потенциометр обратной связи с ограниченным сектором выдачи сигналов, отличающаяся тем, что, с целью неограниченного увеличения диапазона угла поворота выходного вала, на нем установлено п 5 потенциометров, щетки которых подключены к коммутационному устройству на п каналов, 6 причем подвижной контакт последнего соединен со сравнивающим устройством.

/О

.

V,