Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1976 года по МПК G08C9/04 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для ввода в управляющую вычислительную систему информации об угловом положении механических устройств.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, в котором для уменьшения инструментальной погрешности введено три фазовращателя, сочлененных между собой механическими редукторами 1.

Однако этот преобразователь не обладает достаточной точностью работы.

Известен также преобразователь, содержащий два фазовращателя, нуль-органы, преобразователи временной интервал-код, напряжение-код, злементы логики и корректирующий контур 2.

Работа этого преобразователя основана на вращении фазовращателей, один из которых через дифференциальный ред}тстор соединен с валом съема информации. Фазовращатели соединены электрически последовательно и запитьшаются двумя ортогс1нальными напряжениями. Преобразование поворота вала в цифровой эквивалент угла осуществляется по структурной схеме угол-фаза-временной интервал-напряжение-код.

К недостатку этого преобразователя следует отнести невысокую точность из-за инструментальной погрешности фазовращателей, погрешности, обусловленной неравенством питающих напряжений по амплитуде и отклонением их от ортогональности по фазе, а также погрешности, вносимой редуктором. Структура этой схемы не позволяет использовать более надежные бесконтактные фазовращатели.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели, входы которых соединены с выходом блока питания , выходы фазовращателей подключены ко входам детекторов, вал одного из фазовращателей связан со входным валом, и арифметическое устройство 3.

Однако такой преобразователь не обеспечивает достаточной точности работы.

Цель изобретения - повысить точность работы устройства за счет компенсации инструментальной погрешности фазовращателя.

Это достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введены преобразователь напряжение-код, корректирующий блок и преобразователи фаза-код, одни входы которых соединены с выходами фазовращателей, а другие входыс выходом блока питания, выходы преобразователей фаза-код подключены к одним входам арифметического устройства, выходы детекторов соединены со входами корректирующего блока выход которого через преобразователь напряжение-код подключен к другому входу арифметического блока.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.

Устройство содержит блок 1 питания фазовращателей, фазовращатели 2 и 3, преобразователи фаза-код 4 и 5, арифметическое устройство 6, детекторы уровня угловой погрещности 7 и 8, корректирующий блок 9 и преобразователь напряжение-код 10.

Кодирование угла поворота происходит с помощью преобразователей фаза-код 4 и 5. В результат этого преобразования входит инструментальная погрешность фазовращателя.

При одинаковых условиях запитки фазовращателей изменение величины погрещности в функ1щи угла поворота при сравнительно небольпшх отклонениях имеет вполне определенную, общую для данного типа фазовращателей закономерность, приближающуюся к синусоиде. Нали1ше такой закономерности позволяет в значительной степени ско.мпенсировать инструментальную погреигаость фазовращателя и таким образом снизить общую поrpenjHocib преобразователя угла поворота вала в код, так как погрещность фазовращателя является доминирующей.

Принцип компенсадии заключается в суммировании кодов фазовых сдигов двух фазовращателей, погрешности которых находятся в противофазе. Это достигается с помощью первоначального поворота статора одного из фазовращателей. При зтом происходит соответствующее смещение фазы этого фазовращателя на угол Чо относительно принятой начальной точки отсчета. Величина угла % определяется в процессе настройки преобразователя и в виде кода вводится в запоминающий регистр арифметического устройства - 6, в котором с учетом величины % производится вычисле -ше величины средней погрешности преобразований фазы обоих фазовращателей с последующим алгебраическим суммированием этой средней погрещности с результатом преобразования фазового сдвига в код одного из фазовращателей, т.е. производится усреднение результатов преобразования обоих фазовращателей. Таким образом происходит грубая компенсация инструментальной погрешности фазовращателя. Далее имеется канал точной компенсации. Он состоит из детекторов уровня угловой погрешности 7 и 8, корректирующего блока 9 и преобразователя напряжение-код 10. Работа такого канала компенсации основана на выделении с помощью детекторов уровня угловой погрещности напрях ения.

пропорционального инструментальной погрешности фазовращателя.

Выпрямленные детекторами 7 и 8 соответствующие выходные напряжения фазовращателей, несущие информацию о погрешности, с помощью корректирующего блока 9 взаимно вычитаются. Выходное напряжение корректирующего блока 9 с помощью преобразователя напряжение-код 10 преобразуется в цифровой код, который поступает также на арифметическое устройство 6, где алгебраически суммируется с результатом одного из преобразований фаза-код и кодом усредненной погрешности фазовращателей, полученной в результате грубой компенсации. Особенностью канала точной компенсации погрешности является высокая возможность регулирования за счет того, что корректирующий блок 9 позволяет с помощью соответствующего масштабирования входных напряжений, смещения нуля, нелинейных обратных связей и других возможностей получить закон изменени выходного напряжения корректирующего блока в функции угла поворота валов фазовращателей, более полно удовлетворяющих условию дальнейшего уменшения оставшейся после грубой компенсации погрешности, которая имеет место вследствие некоторой неидентичности точностных характеристик фазовращателей.

В предлагаемом устройстве обеспечиваются весьма благоприятные условия работы грубого и точного каналов компенсации. Работа грубого канала основана на операциях с кодами, что исключает потерю точности. Аналоговая часть точного ;анала работает при больших уровнях напряжений, что позволяет легко стабилизировать режимы работы всех элементов.

Таким образом, Бведе1ше новых элементов и связей между элементами обеспечивает полушние достаточной точности работы устройства.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели, входы которых соединены с выходом блока Ш1тания, выходы фазовращателей подключены ко входам детекторов, вал одного из фазовращателей связан со входным валом, и арифметическое устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности ал работы устройства, в него введены преобразователь напряжение-код, корректирующий блок и преобразователи фаза-код, одни входы которых соединены с выходами фазовращателей, а другие входы - с выходом блока питания, выходы преJ5 образователей фаза-код подключены к одним входам арифметического устройства, выходы детекторов соединены со входами корректирующего блока, выход которого через преобразователь напряжение-код подключен к другому входу арифвО метического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 417824, M.IOi. G 08 С 9/00, 31.10.72.

2.Авторское свидетельство СССР № 411480, М.Кл. G 08 С 9/00, 06.03.72.

3.Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., Энергия, 1974,

с. 82 (прототип).