Устройство для дифференцирования угла поворота вала Советский патент 1975 года по МПК G06G7/18 

На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит многополюсный индукционный фазовращатель 1, например, индуктосин или индукционш 1й редуктосин, ротор которого механически соединен с входным валом, обмотки статора подключе ны к выходам генератора квадратурных напряжений 2, а выход подсоединен к входу формирователя 3 прямоугольного фазомодулированного Сигнала. Выходы генератора квадратурных напряжений 2 соединены также с входами формирователей прямоугольного опорного сигнала 4 и 5 и с входами идентичных каналов преобразования, каждый из которых содержит последовательно включенные фазочувствительный выпрямитель 6 и 7 и -блок дифференцирования 8 и 9. Выходы двух каналов преобразования подключены соответственно к двум сигнальным входам двухканального модулятора гармонического нащэяжения 10 два входа опорного напряжения которого соединены соответственно с выходами формирователей 4 и 5, а выход соединен с входом выходного фазочувствительного выпрямителя 11. Входы опорного напряжения всех фазочувствительных выпрямителей 6, 7 и 11 соединены с выходом формирователя прямоугольного фазомодулированного сигнала 3, подключенного к выходу фазоврапителя 1. Выходные сигналы генератора квадратурных напряжений 2 равны ,Ct) U C08Wot U,lt)U Sincooi , . где С0«. СО. - частота и амплитуда выход01 и ных напряжений генератора квадратурных напряжений. Прямоугольное опорное напряжение фазочувствительных выпрямителей 6 и 7, синфазное с выходным синусоидальным сиг налом фазовращателя 1, имеет фазу П , где 4 угол поворота измеряемого вала а U - число пар полюсов фазовращателя. Напряжения, действующие на выходах фазочувствительных выпрямителей 6 и 7, бу дут равны , if-)§ (t)f- J U coscotdt ) jUj cosnvpCt) ;|--t-n p )j U,,(t)r|- J т„ |-U«sin-n(t) где T - период опорного напряжения. /На выходе блоков дифференцирования 8 и 9, например операционных усилителей, получим два сигнала вида: зxW ff иTs« lП si V i) ,,, и,,.т,п- -со8п(ч, где Тл - постояшая времени устройства дифференцирования, одинаковая в обоих каналах. Двухканальный модулятор 10 и выходной фазочувствительный выпрямитель 11 выполняют роль тригонометрического преобразователя, определяющего модуль вектора (3). Двухканальный модулятор 10 осуществляет преобразование двух постоянных напряжений в синусоидальное, синфазная и квадратурная составляющие которого, задаваемые относительно опорных сигналов, сдвинутых друг относительно друга на четверть периода, пропорциональны соответствующим входным сигналам. В качестве двухканального модулятора 10 может быть использовано устройство с обратными связями по среднему значению выходного синусоидального сигнала за полупериод опорных напряжений с устройствами сравнения, аналогичными устройствам сравнения фазочув- ствительных выпрямителей. На выходе каждого устройства сравнения включен импульсный модулятор, а выходные сигналы импульсных модуляторов суммируются и преобразуются общей для обоих каналов линейной частью, передаточная функция которой содержит несколько чисто мнимых полю. люсов, равных частоте опорного напряжения. Такой модулятор имеет высокую точность преобразования по каждому каналу и малую величину гармонических искажений выходного сигнала при хорошей динамике, что весьма существенно. При равенстве элементов прямой и обратной связи двухканального модулятора 10 (на чертеже не показаны), аналогично выражению (2) несложно определить величину сигнала на его выходе: U2tt))sin COjjt у U3,,tt)cOSOOjjt Jjp/f j -Sinnip (t) sincoot Ц-Ujg-tt СОЗПЧСЧСОб COot инТ9-П со8 соо1-пФСЬ). Ha выходе фазочувствительного выпрями теля 11, фаза опорного напряжения которого равна цф (t) I получим искомое выходное напряжение устройства для дифференцирования угла поворота вала в виде UcoCt)U«-nTg Преобразования в формуле (4) выполнены с точностью до знака, так как для получения положительного фазового сдвига напря жения ) достаточно инвертировать опорный сигнал одного из каналов. Очевидно, что влияние собственных помех элементов устройства и внешних наводок уменьшается за счет большой крути ны характеристики первичного датчика, а устройство может работать в неограниченном диапазоне изменения углов. Предмет изобретения Устройство для дифференцирования угла поворота вала, содержащее многополюсный индукционный фазовращатель, обмотки статора которого подсоединены к генератору квадратурных напряжений, а выход через формирователь прямоугольного фазомодулированного сигнала подключен к входам опорного напряжения первого и выходного фазочувствительных выпрямителей, и первьгй формирователь опорного прямоугольного сигнала, информационный вход которого соединен с первым выходом генератора квадратурных напряжений и с информационным входом первого фазочувствительного выпрямителя, подключенного выходом к входу первого блока дифференцирования, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства, при работе в неограниченном ди- ацазоне изменения угла поворота входного вала, оно содержит второй формирователь опорного прямоугольного сигнала и второй фазочувстБИтельный выпрямитель, информационные входы которых подключены ко второму выходу генератора квадратурных напряжений, второй блок дифференцирования, вход которого соединен с выходом второго фазочувствительного выпрямителя, подключенного входом опорного напряжения к выходу формирователя прямоугольного фазомодулированного сигнала, и двухканальный модулятор гармонического напряжения, информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков дифференцирования, входы опорного напряжения - к выходам первого и второго формирователей опорных прямоугольных напряжений, а выход соединен с информационным входом выходного фазочувствительного выпрямителя.