Преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал Советский патент 1976 года по МПК G08C19/48 G08C9/04 

Изобретен ПС относигея к преобразоваилю формы 1федставле1П1я информации, в частиости к 11реоб|;азователям типа «уг(;л--код, «угол - -Haup5i/i L-iiiie или «уго; - вре.меппои иитсрва;;, у la/ropbi.x датчиками исходно iформаии яв. СП 1уеио- оси 1усные врап, траисформаторы (СКВТ).

Извсст ы -. ек- -ромсхапичсские рсобразов:1те,;и, ().)iUJie задачу преобразования noiiopora sa.ia в цифровод код. -iac o СТОЙ задача 11реобразования уг.та )оворо а вала к код ио . снимаем .м с СКВТ, установленного на валу. В этих с.пучаях ia практике преобразование выполняется с 1 омопи о следящей системы, на выход iOM валу которой уста1 авливался электромеханический И1)еобразователь тина «угол-код. Однак( механ 1ческих лз.юв в известнв х иреобразовате.чях 1риводит к и,1охим вееогабар ггнь Л хара терис1 кам п iH3Koii надежноетн. Кроме -гого, известен преобразовате; ь угла оворо а в цифровой чод, в состав которого входят СКВТ-датчик, выходы котоpoio через ере л очатель диапазонов нодключе ы входу 1 реобразовате;1я «на ряжение-код со схемой сравнения, схема выделе1 ия 1апряжен ; ,Hx синусной и кос иуеHoil обмоток СКВТ, су.1мируюп1ий усилитель, которого иодкл оче 1ы через иереключате.ть д а 1азоиов к еинусной и кос шусной

2

обмоткам СКВТ-да , а 1одкл10чс 1 к 0 0рного нанряже П1я нреобразователя )я;т;с-н1 е - код, схема иере:.1оча1е,;ем дианазо 015, 4ор ироватслв так OB i x .Tbco3, управ: HioL uui работо всего устроГСтва, схе.ма форм 1рован 1я корректирующего кода 1 Ц 1фрово 1 сумматор. В этом vcTpofiCTBC С11ача.1а -la вы.ходе преобразовате,1я «нанряжеиис-к(т фо 1мируется код, я ляющ1п ся пр11б,1 женной ироиорционалвноГ ()ii or уг, поворота ротора СКВТ-датчика, а затем фop ipyeтcя ряд значений корректирующего кода, которв Й суммируется с кодом, сформированным преобразователем «нанряженио-код, в результате суммарный код является ронорнпонально11 велич июй от угла оворота ротора СКВТ-датчика с точностью, соответс1Т уюп. 12-13 двоичным разрядам. Этот реооразовате, характер 1зуетея ограннче пия1 точ 1остыо и аннаратурно слож 1остью п)11 его реализа и1п, особе 1 ш при новын1ен П1 разрядности, так как вызывает необходимость формнровать и xpaiiirib больн О1 р5-:д значен Й корректнруюнхего кода.

Це;пло зобретения яБ,тяетея повышение нреобразован 1я уг.та оворота ва.ча в эле хтрпчески1 сигнал и унрощен е схемы ycTpoiiCTBa. В описываемом преобразователе это достпгаегся тем. что в neiO введены генератор сп усо 1дального на 1ряжения, блок измерепия времсаиого интервала и формцрова сль до1Юлиитс;1ьного сигнала, выход которого подключен к сумматсфу, а вход - - ico второму выходу у11ра1 ления, третий выход которого 1ЮД1;люче11 к одному из входов блока сравнения, другоГ зход которого соедннен с выходом генератора си11усс)ндальиого напряжения, ВВ1ХОД олока сра1 иения через блок измерення временного 1нг1ерва;1а подключен к сумматору.

Гочиост) преобразования онпсываемого устpoiicTBa теоретически неограничена, так как iipii абсо.иотнои пдентпчиоети функциональных 3aBiiCHMocieii О1чюаюн1ей от угла поворота ротора (а) и опорного сипусоидального нанряжепия - от времени (t) погрешыоетв формирования 1феменного интервала теоретически равна нулю, а измер ггель временного интервала, например нреооразователь тпна «Bpe.Meinioii интервал-код, нри соответсгвуюгцеи его разрядпости, имеет преиебрежи.;о иогрешносгь.

iia фнг. 1 изображена блок-ехема описываемого нреоб)азовате:1я; на фиг. 2 н 3 - временные днагра.ммьк

Преобразователь соде)кнт носледовательно вк.чючепные СКВ1-датчи1 I, блок 2 выделения панряженпи огнбаюгцих сппусной н косппусиой o6Moioiv LKBi, переключатель диапазонов 3, блок сравнения 4, ко второму входу которого подключен генератор епнуеоидальlioro панряження о, блок пз.мерения време1П1ого иитерва.та б и сумматор 7. К выхода.м б;юка 2 выделения напряжений огибающих синусной п KocHHycHoii обмоток подключен б.юк унрав.тения 8, выходы которого подключены к перек.иочателю диапазонов 3, к блоку сравнения 4 п через формирователь допо.чппте.тьпого с ппала 9---к сумматору 7.

Напряжения с синуспо и косинусной обмоток 1 иоступают па блок 2 выделения напряжении .нх, нредставляюгций собо)1 два фазоч вствнтельных вынря.иггеля. Ьыходные нанр 1/кения блока 2, пронорнпональные синусу п коеипуеу угла поворота ротора СКВ I ), через переключатель диапазонов 3 поступают на вход блока сравнения 4. Переключатель днаназанов 3 осупдествляет нодключеппе огпбаюплей еииусной или коennycHoii обмогок СКВ на в.ход блока сравнения 4, на BTOpoii вход которого подается опорное синусоидальное нанряжение с выхода генератора 0.

Частота колебаннй генератора еннусоидального напряжения 5 определяетея допустимой погрешпостью преобразования и макспмально ВОЗМОЖНО частото изменения нанряжеиия огпбаюнцей (Л,ВТ 1. Например, еели частота огибаюпдей пе превышает 0,5 н необходимо сформировать сигнал, пропорциональный угловому положению ротора СКВТ 1 с iiorpeniноствю не бо.тее 0,1%, то частота генератора опорного напряжения оиреде.тяетея выражением

/on-Jp -100,.;500y.

Л аксимальпая частота генератора опорного напряжения огра1П1чивае1-ся быетродейетвпем б;юка сравнения п друшгх узлов, связанных с генератором опорного напряжения. На входах б.1ока сравнения 4 действуют два синусоидальных но форме снгнала:

CwcSina или Ьмакс оза ; sin (90 -2)

иостунаюн1ий с иереключателя дианазонов, н L.Mai;.:. sinto/ - иостуиающиГ С генераторз синусоидального иапряжеипя 5, где а -- угловое положение ротора СКВГ 1

(геометричеекпй угол);

ij)i - э;1ектрпчес;ии1 угол оиорного синусоидального сигнала.

В результа1е сравнения напряжений двух нде1 тнчных функциональных завпеимоетей от разпьгх аргументов (а и ы1) на выходе б.чока сраБие1 ИЯ 4 формируется непрерывная серпя импульсов, времеииое запаздывание каждого из которых от начала отсчета, которым является точка перехода опорпого паиряжепия через нулевой уровень в область положительной получюлны, является „тинейной функцие от аргумента а, т. е. от углового по.южения ротора СКВТ 1 (см. фнг. 2).

Как впдно пз диагра.ммы напряжений (ем. . 2), суп1ествует иеоднозначпоеть момента конца временного П1тервала, формируемого на вькходе блока еравненпя 4, чак как в каждо.м периоде онорного синусоидального иаиряж.ення есть два момента равенетва сравпиBaejVibjx напряжений. Нстинным моментом конца временного интервала необходимо нринпмать тот момент равенства, нри котором нроизводные сравниваемых сигналов имеют одинаковый знак (на фнг, 2 нетинные моменты конца временного интервала, изменяющегоея нрямо нронорциональцо углу новорота ротора СКВТ 1, отмечены точками).

Сигнал управлепия блока сравнения 4 вырабатывается блоком управления 8 по еи1-палам огибающих синусной и KOCHnycnoJi обмоток (с.м. фиг. 3, а) и имеет вид, показанный па фиг. 3 б. Формируется такой сигнал с помощью компаратора, выполненного, например, на онерацнонном усилителе, на разнонмениые входы которого подаются напряжения огибающих CKBi 1. В связи е тем, что при нодходе ротора СКВТ 1 к областям экетрему.мов огибающей (« и и 270°) резко снижается крутизна опорного синусоида.тьного сигнала, возможна большая пог ;ешпость преобразования из-за пеустойчпвого срабатываппя блока еравпения 4. Для нсключения этой погрешности осуществляется переключение первого блока еравнення 4 е синусной огибаюHj, на косинусную, и обратно, так как их экстремумы сдвинуты на 90°, что позволяет путем указанного переключения исключить из ироцесса преобразования участки неустойчивого срабатываппя блока сравнения 4.

На фиг. 3 а участки огибающих Lmcosa и Imsina , на которых производится иреобразование, иоказаиы утоли1сиио11 линией.

При преобразовании но синусной огибающей СКЬТ 1 (см. фиг. За участки I, III, VI) нолучают временной интервал, нроиорциональный углу о, иоворота ротора СКВ 1, а ири преобразовании ио косинусной огибающей (см. фиг. За, участки И, iV, V) значение времеиного интервала от.тичается от последнего на иостояниую велнчину (см. фиг. 3 в, г). Временной интервал с выхода блока сравнения 4 в виде двух имнульсов, определяющих MOMejrrbi его начала и конца, иостунает на блок измерения временного интервала 6, в качестве которого могут быть использованы, напри.мер, нреобраоова1ели тина «временной интервал-напряжение, или временной интервал-код, ьлок измерения временного интервала б преобразует временной HHTepBHvT в эквива.1ентную физическую величину другого рода (КОД или напряжение), удобную для выполнеии 1 последующего суммирования и ввода в другие устройства, с которыми будет свя3ai данны11 преобразователь. Для получения сигнала, ирО11орциопально1о yr.iy поворота ротора СКЬ1 I в диапазоне от О до ЗьО, выполняется суммировапие выходного сигнала блока из.мерения вре.менного иншрвала 6 с постояииыми значениями, выраоатываемыми формирователем доио.тпите.тьного сигнала 9 (c.vi фиг. од). На участках I, HI, iV преобразования константа, ноступающая па сумматор 7, равна «О, на участках П, IV ее значение

эквивалентно а ;-90. а па участке X - углу и 270. В результате с мироваиия на выходе су.5матора 7 формируется сигнал (код или нанряжение), проиорциопал1)ПЫ11 углу поворота ротора 1 в диапазоне от О до ЗоО (см. фиг. 3 с).

Форм у .т а и 3 о б р е т е и и я

Преобразователь угла поворота вала в электрическ1 п cninia.T, содержащ1П1 датчик -синусно-коспнуспый врани1ющи11ся трансформатор, соединенный со входом выделения напряжений огибающих, выходы которого через переключатель диапазонов подключены к олоку сравнен1 я, блок у правлен ня, входы которого подключены к выходам блока выделения напряженпп огибающих, а riepBbiii выход- к переключателю диапазонов, п сумматор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыгцсиия надежности работы и унрощения конструкции иреобразователя, в него введены генератор синусоидального нанряжения, блок нзмерения временного ннтервала и формирователь донолнительного си1пала, выход которого нодключен к сумматору, а вход - ко второму выходу блока уиравлепия, третий выход которого подключен к одному из входов блока сравнения, друго11 вход которого соединен с выходом генератора синусоидального нанряжеиия, выход олока сравнения через блок измерения временного ннтервала подключен к сумматору.