ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ —КОД Советский патент 1973 года по МПК H03M1/64 H03M1/50 

1

Известен преобразователь угол-код с двумя функциональными делителями напряжения, в качестве которых используются фазочувствительные детекторы.

В таком преобразователе в опорные цепи фазочувствительных детекторов подаются импульсы с частотой питания синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), сдвинутые между собой на 90 эл. град. Путем перемещения этих импульсов по временной оси достигается равенство напряжений на выходах фазочувствительных детекторов (ФЧД). При этом временной интервал между переходом через нуль напряжения, питающего датчик, и одним из импульсов, подаваемых в опорную цепь ФЧД, оказывается пропорциональным углу поворота ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора.

Малая разрещающая способность известного преобразователя при работе с многополюсными датчиками объясняется тем, что для обеспечения напряжения на выходе многополюсных датчиков, достаточного для нормальной работы преобразователя (при напряжении десятые доли вольта - 1 вольт больщую погрешность вносит остаточное напряжение ФЧД), обычно повыщают частоту возбуждения. В результате уменьшается разрешающая способность преобразователя.

С целью повышения разрещающей способности преобразователя фазовый сдвиг на частоте питания датчика переносится на более низкую частоту.

Это достигается тем, что в опорных цепях фазочувствительных детекторов импульсы, сдвинутые на 90 эл. град., перемещаются с постоянной скоростью с помощью схемы управления, на вход которой подается высокая частота. Выход ФЧД подключены к блокам

суммирования и вычитания, выходы которых

через фильтры низких частот подсоединены к

компараторам, формирующим старт- и стопимпульсы.

На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя.

Она содержит блок 1 питания, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 2, фазочувствительные детекторы 3, блок 4 управления, блок 5 суммирования, блок 6 вычитания, фильтры 7 и 8 низких частот, компараторы 9 и 10, управляющий триггер 11, ключ 12, счетчик 13.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжений на выходах блоков суммирования н вычитания, где А-амплитуда огибающей синусоиды; Да - величина дискрета; вп -угол между переходом синусоиды через нуль (начало координат) и моментами квантования. Преобразователь работает следующим образом.

Блок 1 питает одну из роторных обмоток трансформатора 2 синусоидальным напряжением /п, другая роторная обмотка трансформатора закорочена. Напряжения с синусной и косинусной обмоток статора трансформатора подаются в сигнальные цепи фазочувствительных детекторов 3. Блок 4 управления формирует два прямоугольных импульса, сдвинутых между собой на 90 эл. град., которые поступают в опорные цепи детекторов и перемещает их с постоянной скоростью

dji

(U Ш dt

где г|з - сдвиг фаз между выходным и опорным сигналами детекторов 3.

Для коэффициентов передачи синусного и косинусного ФЧД

/CoHAjin AT COS ф : /с COS (ut

Кфчдсоз Я sin ф AT sin

ф j wdt mf,

К - постоянный коэффициент. iB функции угла поворота ротора датчика напряжения на выходах ФЧД имеют вид

ФЧДдщ и т,, sin af/.cos wt; ФЧДсоз - тд - а Д Sin

где ФЧДсоз -выходные напряжения синусного и косинусного ФЧД;

тпд-максимальное выходное напряжение .датчика угла (СКВТ);

а - угол поворота ротора СВКТ.

Выходные напряжения ФЧД подаются на блоки суммирования 5 и вычитания 6. В них происходит сложение и вычитание выходных напряжений ФЧД. На выходе суммирующего и вычитающего устройств имеем

U(+)-U -ATsincD -cosa-f 6. ./Ccosm X

Xsina :f/ -/C-sinH + a); U(-)U ./C-sina).cosa-/7 .X X cos;u)/ sin a U ЛГ sin ( - a).

Как видно из формул, фазовый сдвиг между выходными напряжениями суммирующего и вычитающего устройств на частоте ю пропорционален двойной величине угла поворота ротора а.

Для нормальной работы схемы преобразователя необходимо, чтобы скорость перемещения опорных импульсов (О была постоянной и

кроме того, - -С/п. Второе условие выпол2л

нить несложно, сложно обеспечить равномерное перемещение имлульсов. Практически достаточно просто получить дискретное перемещение имлульсов, при этом строго определенной оказывается средняя скорость их перемещения.

Выходные напряжения ФЧД квантуются по уровню и времени, такой же вид принимают и напряжения V (-j-) и U (-) на выходах суммирующего и вычитающего устройств (фиг. 2).

На фиг. 2 пунктиром обозначено напряжение и () и (-) j при непрерывном перемещении импульсов. Сплошной линией показана форма напряжения при дискретном перемещении импульсов.

Число дискретов квантования по времени N в одном периоде низкой частоты определяется соотнощением частоты питания датчика /п и имеющейся в распоряжении высокой частоты /в.

N - .

/п

Частота, с .которой происходит дискретное

перемещение опорных импульсов /дп (а следовательпо, и величина дискрета Да, см. фиг. 2)

выбирается, исходя из требуемой разрещающей способности.

Низкая частота /и определяется как /н -

Л

а разрещающая способность Л

- Т АП-/Н

2д

А

/

2/В//Н

Из этой формулы видно, что увеличение разрещающей способности происходит в

.

/дп

Для выделения низкой частоты

служат фильтры

f/Ф Asin(o)-)

Нетрудно показать, что напряжение на выходе фильтра сдвинуто ло отнощению к огибающей входного напряжения на постоянный

Да

угол, равный , и этот сдвиг не зависит от

положения огибающей относительно моментов квантования (от величины вп). Таким образом, фильтр низкой частоты позволяет восстановить положение огибающей на временной оси.

Сигналы с выходов блоков суммирования и 1вычитания подаются на фильтры 7 и 8 низких частот, выходные напряжения фильтров -

на компараторы 9 и 10, вырабатывающие старт- и стоп-импульсы.

Сдвиги по фазе на выходе обоих фильтров равны по величине и направлению, т. е. интервал времени между старт- и стоп-импульсами остается постоянным, пропорциональным углу поворота ротора а.

Импульсы компараторов подаются на входы управляющего триггера 11. Старт-импульс устанавливает его в единичное состояние. При

этом ключ 12 открывается и счетчик 13 считает импульсы кварцованной частоты. Стопимпульс перебрасывает управляющий триггер в нулевое состояние, счет импульсов прекращается. Код в счетчике пропорционален углу

поворота ротора СКВТ.

Предмет изобретения

Преобразователь угол - код, содержащий синусно-КооинусЕ5ый вращзющийся трансформатор, вход Которого подключен к выходу блока питания, а выходы - к первым входам фазочувствительных детекторов, к вторым входам которых подключеиы выходы блока управления, компараторы, выходы которых подключены к входам управляющего триггера, выход которого соединен с управляющим вхоДОМ ключа, импульсный вход «оторого соединен с выходом кварцевого генератора импульсов, а выход - с входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, в него введены фильтры низких частот и блоки суммироваиия и вычитания, входы которых .подключены к выходам соответствующих фазочувствительных детекторов, а выходы через фильтры низких частот - к входам компараторов.

н

HZh

i/w

Ut