Фазовая система преобразования угла поворота в код Советский патент 1977 года по МПК G05B11/12 

1

Предлагаемая фазовая система преобразования угла поворота в код предназначена для применения в системах управления с цифровыми вычислительными машинами, в частности для передачи, измерения и кодирования углов поворота вала Объекта.

Известна фазовая Система преобразования угла поворота в код, содержащая многополюсный датчик угла поворота, однофазный фазовращатель с использованием синусно-косинусного вращающегося трансформатора, в выходные обмотки которого установлен одинарный фазосдвигающий / С-контур, фазовый дискриминатор, усилитель, двигатель и многоотсчетный преобразователь угол-код 1.

Однако ввиду высокой чувствительности такой системы к нестабильности частоты рабочих сигналов многополюсного датчика угла поворота, а также к изменению параметров фазосдвигающего контура фазовращателя от времени или температуры окружающей среды снижается точность преобразования угла в код.

Из известных систем наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система, содержащая многополюсный датчик угла поворота, выход которого через компенсирующий фазовращатель связан с первым входом фазового дискриминатора и через последовательно соединенные синуснокосинусный вращающийся трансформатор и первый фазосдвигающий мостовой контур с вторым входом фазового дискриминатора, выход которого через усилитель и исполнительный двигатель соединен кинематически с валом преобразователя угол-код и валом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, вторым выходом подключенного к. второму фазосдвигающему мостовому контуру

2.

В известной системе при нестабильности выходных сопротивлений синусно-косинусного вращающегося трансформатора и сопротивления источника питания, обусловленной изменением температуры окружающей среды, возникает ошибка преобразования угла поворота вала в код. Эта ошибка состоит из переменной составляющей, зависящей от угла поворота, и постоянной составляющей ошибки, которая не зависит от угла поворота.

Цель изобретения - повышение статической точности системы преобразования угла поворота в код при нестабильности выходных сопротивлений синусно-косинусного трансформатора и сопротивления его источника питания, а также обеспечение возможности ввода угловых поправок.

Это достигается тем, что в системе установлены первая и вторая компенсирующие RC-цепи, соединенные параллельно с соответствующими фазосдвигающими мостовыми контурами, причем компенсирующий фазовращатель выполнен с использованием синуснокосинусного вращающегося трансформатора.

На чертеже представлена фазовая система для преобразования угла поворота в код.

Фазовая система преобразования угла поворота в код содержит многополюсный датчик 1 угла поворота, выход которого через компенсирующий фазовращатель 2 соединен с первым входом фазового дискриминатора 3 и через последовательно соединенные синуснокосинусный вращающийся трансформатор 4 и первый фазосдвигающий мостовой контур 5 с вторым входом фазового дискриминатора 3. Выход дискриминатора через усилитель 6 подключен к исполнительному двигателю 7, соединенному кинематически -с валом преобразователя 8 угол-код (отсчетного устройства) и валом синусно-косинусного вращающегося трансформатора 4, второй выход которого связан с вторым фазосдвигающим мостовым контуром 9. Первая 10 и вторая И компенсирующие / С-депи соединены параллельно соответственно с фазосдвигающими мостовыми контурами 5 и 9. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор 4, фазосд-вигающие мостовые контуры 5 и 9 образуют устройство, называемое фазовращателем. Компенсирующий фазовращатель 2 содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор 12, первый 13 и ;второй 14 фазосдвигающие мостовые контуры, первую 15 и вторую 16 компенсирующие С-цепи.

Работает система след)ющим образом.

При повороте входного вала многополюсного датчика 1 угла на угол р фаза управляющего выходного напряжения датчика Uy сдвигается относительно фазы опорного напряжения i/o на угол ср рр, где р - число пар полюсов датчика угла поворота. При этом на выходе фазового дискриминатора 3 и усилителя 6 образуется напряж;енне рассогласования AV(AU). Под действием этого напряжения двигатель 7 разворачивает ротор синусно-косинусного вращающегося трансформатора 4, а вместе с ним и вал мпогоотсчетного преобразователя 8 угол-код на угол . С выхода преобразователя угол-код будет списан числовой эквивалент (код), пропорциональный величине , т. е. углу поворота вала объекта. При изменении температуры окружающей среды возникает нестабильность выходных сопротивлений синусно-косинусного вращающегося трансформатора и сопротивления источника питания, что может вызвать ощибку преобразования. При выборе параметров компенсирующих С-цепей 10 и 11, равных

,

с GZ Ci

выравнивается комплексное входное сопротивление фазосдБИгающих мостовых коитуров 5 и 9. Это обеспечивает условие точной работы фазовращателя 17, в результате чего в :истеме не возникает переменной, зависящей от угла поворота, составляющей ощибки. Одновременно с изменением температуры окружающей среды появляется фазовый сдвиг выходного напряжения f/y фазовращателя 17, который не зависит от угла по1ворота. Это может вызвать смещение нулевого положения системы (постоянную составляющую

ощибки). Включенный в опорный канал системы компенсирующий фазовращатель 2, который содержит синусно-косинуоный вращающийся трансформатор 12, фазосдвигающие мостовые контуры 13 и 14, компенсирующие

С-цепи 15 и 16, выполнен идентично фазовращателю 17, установленному в управляющем канале. Поэтому аналогичный фазовый сдвига возникает у выходного напряжения компенсирующего фазовращателя 2. В связи

с этим на выходе фазового дискриминатора не образуется напрял ение рассогласования, способное вызвать смещение нулевого положения системы. Включение в опорный канал компенсирующего фазовращателя, содержащего синусно-косинусный вращающийся трансформатор, позволяет также, в случае необходимости, вводить угловые поправки или регулировать нзлевое положение системы при помощи разворота ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 12 на угол Y. При этом фазовая система отрабатывает это значение поправки и к измеренному углу (коду) добавляется дополнительная угол, соответствующий угловой поправке.

Использование данной системы в условиях, характеризующихся широким диапазоном изменения температуры окружающей среды, выгодно отличает ее от известных фазовых систем преобразования угла поворота в код, так как она не содержит составляющей погрещности, обусловленной влиянием нестабильности выходного сопротивления синуено-косинусиого вращающегося трансформатора и сопротивления источника питания. Это позволяет снизить требования к стабильности выходного сопротивления синусно-косинусного вращающегося трансформатора и сопротивления источника питания, использовать серийные синуспо-косинусные вращающиеся трансформаторы и более простые источники питания. Кроме того, наличие в системе возможности ввода угловых поправок обеспечивает расширение области применения фазовой системы преобразования угла поворота е код (например, возожно су ммирование и вычитание двух угловых величин с преобразованием их В код). Испытания предложенной системы показали ее высокие экоплуатационные характеристики.

Формула изобретения

1. Фазовая система для преобразования /гла поворота в код, содержащая многополюсный датчик угла поворота, выход которого через компенсирующий фазовращатель соединен с первым входом фазЬвого дискриминатора и через последовательно соединенные синусно-косинусный вращающийся трансформатор и первый фазосдвигающий мостовой контур с вторым входом фазового дискриминатора, выход которого через усилитель Соединен с исполнительным двигателем, соединенным кинематически с валом преобразователя угол- код и валом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, второй выход которого соединен с вторым фазосдвигающим мостовым контуром, отличающаяся тем, что, с целью повыщения статической точности, в ней установлены первая и вторая компенсирующие С-цепи, соединенные параллельно с соответствующимИ мостовыми контурами.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что компенсирующий фазовращатель еыполнен с использованием Синусно-косинусного вращающегося трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Элементы цифровых систем управления. Под ред. В. А. Мясникова, Л., Наука, 1971, с. 234.

2. Авторское свидетельство СССР №252441, кл. G 05В 11/12, 1969.

Г

71

Ir::i