Преобразователь угловых перемещений Советский патент 1975 года по МПК G01B7/30 G01D5/243 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для точного измерения углоаого перемещения.

Известен преобразователь угловых перемещений, содержащий индукционный фазовращатель и измеритель фазовых сдвигов между выходным напряжением фазовращателя и опорным напряжением, в качестве которого использовано напряжение питания фазовращателя. Однако отмечается невысокая точность измерений из-за изменения фазы выходного напряжения фазовращателя при изменении температуры.

Предлагаемый преобразователь отличается тем, что он снабжен схемой выбора максимальной амплитуды переменных напряжений, входы которой подключены к выходным обмоткам СКВТ, а выход - ко входу канала опорного напряжения; фазосдвигающей цепочкой и схемой «И, которая одним входом подсоединена к выходу канала опорного напряжения, вторым входом - к питающему напряжению СКВТ через фазосдвигающую цепочку и выходом - ко входу триггера фазометра.

На чертеже представлена схема преобразователя.

Преобразователь угловых перемещений содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор 1 (СКВТ) с двумя статорными обмотками 2 и 3 и с двумя роторными обмотками 4 и 5, два согласующих усилителя - ограничителя 6 и 7, имеющих одинаковые входные сопротивления и трансформаторный

вход, фазосдвигающее устройство 8, суммирующий усилитель - ограничитель 9 с входными сопротивлениями 10 и 11. Кроме того, преобразователь включает дифференцирующую цепь 12, различитель амплитуды 13, ключевые схемы 14 и 15, усилитель - ограничитель 16, формирователь импульсов 17, логическую схему «И 18, триггер 19, фильтр постоянной составляющей 20, который включает источник импульсов стабильной амплитуды 21 и сглаживающий фильтр 22.

Преобразователь работает следующим образом.

. Входные напряжения (/i и t/2 роторных обмоток подаются на входы согласующих усилителей 6 и 7. Выходное напряжение согласующего усилителя 6 Us поступает на устройство 8, выходное напряжение которого f/s подается на один из входов усилителя-ограничителя 9. Фаза напряжения сдвинута относительно фазы напряжения Us на 90°. Па второй вход усилителя-ограничителя 9 подается выходное напряжение U/, согласующего усилителя 7.

Величины токов I и /2 пропорциональны

папряжениям Us и U. Ток /з, являющийся

Геометрической суммой токов /i и /2 постоянен по амплитуде, а его фаза прямо пропорциональна углу поворота ротора СКВТ. При переходе тока /з через нулевое значение в отрицательный полупериод на выходе усилителя-ограничителя 9 формируется прямоугольный импульс напряжения Ue, длительность которого равна полупериоду тока /з. Дифференцирующая цепочка 12, на которую подается напряжение U, дифференцирует передний фронт импульса, на выходе получается короткий импульс положительной полярности, который поступает на вход триггера 19.

В качестве опорного напряжения используются выходные напряжения t/з и U/ усилителей-ограничителей 6 и 7, пропорциональные напряжениям L/i и t/2 роторных обмоток

СКВТ.

Различитель наибольшей амплитуды 13 двух переменных напряжений своими выходными напряжениями Us и Ug управляет ключевыми схемами 14 и 15 так, что входной ток /4 усилителя-ограничителя 16 пропорционален наибольшему из напряжений (Уз или t/4.

На выходе усилителя-ограничителя 16 образуется напряжение прямоугольной формы Ош, фронты которого соответствуют моментам перехода через нуль синусоидального тока Д. Выходное напряжение (/ц формирователя импульсов 17 имеет форму коротких отрицательных импульсов, передний фронт которых соответствует моментам перехода через нуль тока /4. Для получения напряжения )i2, управляюш,его триггером 19 и по второму входу и представляющего собой короткие запускающие импульсы, положение которых во времени не зависит от угла а поворота ротора, используется логическая схема 18, выполняющая логическую операцию совпадения двух импульсов - одного со схемы, другого, получаемого из 1/п и сдвинутого фазосдвигающей цепочкой на угол 15°. Этот сдвиг необходим для правильной работы схемы «И 18 при сдвиге фазы напряжения Ui (Uz) от изменения температуры.

Длительность импульсов выходного напряжения t/13 триггера 19 прямо пропорциональна углу поворота ротора СКВТ. Для получения импульсов выходного напряжения, амплитуда которых не зависит от напрял ения питания триггера, применен источник импульсов стабильной амплитуды. Выходное напряжение преобразователя в виде постоянного тока получаем с выхода фильтра постоянной составляющей.

Точность измерения повышается благодаря тому, что при применении согласующих усилителей с одинаковыми высокоомными входами сопротивления нагрузка на обе выходные обмоткн оказывается одинаковой, чем достигается нолное симметрирование СКВТ со вторичной стороны. Применение в схеме фазовращателя вместо пассивной фазосдвигающей цепочки позволяет получить высоколинейную зависимость фазы выходного напряжения фазовращателя, вследствие большей точности сдвига фазы фазосдвигающего устройства на 90°.

Применение в качестве опорного напряжения выходных напряжений уменьшает температурную погрешность, так как фаза выходного напряжения фазовращателя и опорного напряжения изменяется на одинаковую величину при изменении температуры. Диапазон измеряемых угловых перемещений от 0-358°.

Предмет изобретения

Преобразователь угловых перемещений, содержащий фазовращатель с использованием синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) и фазосдвигающего устройства; триггерный фазометр с каналами измеряемого и опорного напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и температурной стабильности преобразования, он снабжен схемой выбора максимальной амплитуды переменных напряжений, входы которой подключены с помощью согласующих усилителей к выходным обмоткам СКВТ, а выход - ко входу канала опорного напряжения; фазосдвигающей цепочкой и схемой «И, которая одним входом подсоединена к выходу канала опорного напряжения, вторым .входом - к питающему напряжению СКВТ с помощью фазосдвигающей цепочки, а выходом - ко второму входу триггера фазометра. JO,