Устройство для преобразования углового перемещения в напряжение Советский патент 1978 года по МПК H03M1/64 G01B7/30 

1

Предлагаемое устройство может быть использовано в системах автоматики и контрольно-измерительной техники и предназначено для преобразования углового перемещения в пропорциональное ему напряжение постоянного тока.

Известно устройство для преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, два усилителя-ограничителя, две дифференцирующих цепи, подключенные ко входам триггера, и фильтр.

Фазные обмотки сельсина подключены к усилителям, один из которых подсоединен к фазочувствительной цепи 1.

Однако этот преобразователь имеет ограниченный диапазон измеряемых угловых перемещений (от 0° до 120°) и обладает низкой точностью. Это объясняется тем, что напряжение в измерительном канале пропорционально междуфазному напряжению сельсина, а его амплитуда зависит от углового положения ротора и может быть близкой к нулю.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, обмотка возбунедения которого через первый усилитель-ограничитель соединена с первым входом триггера, второй усилитель-ограничитель, выход KOTOpoio соединен со вторым входом триггера, и фильтр нижних частот 12.

Однако это устройство также имеет огра и1ченный диапазон измерения угловых неремещеиий (от 0° до 360), что объясняется неоптимальным выбором фазовращающих цепей, обеспечивающих сдвиг фазы напряжениями измерительного и опорного

каналов. Кроме того, точность пзмерения угловых перемещений ограничена погрешностью перСхЧОда с одного опорного напряжения на другое, что обусловлено несимметричностью фазных напрял;ений сельсина, а также нестабильностью амплитуды импульсов триггера и влиянием сопротивления нагрузки на коэффициент передачи выходного каскада.

Целью изобретения является расширение

диапазона преобразуемых угловых перемещений и повышение точности измерения.

С этой целью устройство содержит три трансформатора, делитель напряжения, суммирующий резистор, фазосдвигающий

мост, третий усилитель-ограничитель, два переключателя и источник опорных напряжений, фазные обмотки сельсина подключены к первичным обмоткам трансформаторов, вторичные обмотки двух трансформаторов включены последовательно и встречно между собой и подключены к одной диагонали фазосдвигающего моста, вторичная обмотка третьего трансформатора через делитель напряжения и суммирующий резистор - к другой диагонали моста, вход второго усилителя-ограничителя подключен параллельно суммирующему резистору, выход триггера через третий усилитель-ограничитель подключен к управляющим входам переключателей, силовые цепи которых включены между выходами источника опорных напрялсений и входом фильтра нижних частот. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит сельсин (датчик) 1, трансформаторы 2, 3, 4, делитель напряжения, состоящий из резисторов 5, 6, суммирующий резистор 7, фазосдвигающий мост 8, второй усилитель-ограничитель 9. первый усилитель-ограничитель 10, триггер 11, третий усилитель-ограничитель 12, переключатели 13 и 14, источник опорных напряжений 15 и фильтр частот 16. Устройство работает следующим образом. К обмотке возбуладения 17 сельсина 1 и ко входу усилителя-ограничителя 10 подводится опорное напряжение f/j (t) - EI sin «A где EI - амплитуда, a со - частота опорного напряжения. Меледуфазные напряжения , UBC, UCA с фазных обмоток 18, 19, 20 сельсина 1 поступают на первичные обмотки трансформаторов 2, 3, 4, причем величина их зависит от угла поворота в ротора сельсина: Ав () : ATif/i (f) sin е sinQ sin ш/, вс (О К,и, (f) sin (9 + 120) (9 + 120)sinw/, f/CA (t) K,U, (0 sin (6 - 120) (e- 120) sin шг. Напряжение на вторичных обмотках трансформаторов 2, 3, 4 имеет вид: U, UAB; U, . К одной диагонали фазосдвигающего моста 8 подводится напряжение U (t) f/3 (О, U (f) E sin (в + 120) sin t sin (в - 120) sin wt - e sin w -Ee osQ-smwt. Фазосдвигающий мост 8 сбалансирован на частоте со таким образом, что в другой его диагонали напряжение изменяется по закону:f/,() - ,cose.cos(i)«. Ко вторичной обмотке тансформатора 2 подключен делитель напряжения, состоящий из резисторов 5 и 6. Напряжение на резисторе 5 имеет вид: и (t) 5 sin в sin (at, причем соотношение резисторов 5 и 6 выбирается таким, чтобы ЕЪ ЕТ. Нанрял ение на суммирующем резисторе имеет вид: и, (f) Г-. и, (t) + и, it В, sin в sin u) - , cos в cos ш /Csfj COS (в + - A2 iSin(90+ 8 + w;f). Если за начало отсчета угла поворота ротора сельсина принять фазу напряжения ij(t, смещенную на 90° + 90°, то сдвиг фаз напряжений будет определяться выражением: Ф8 - о (в + 90 + 0 - ( + 90) в. т. е. прямо пропорционален углу поворота ротора сельсина. В моменты перехода напряжений /7з(0 и lJ(t через нулевые значения, усилители-ограничители 9 и 10 вырабатывают положительные и отрицательные перепады напряжения, причем отрицательными осуществляется запуск триггера 11. Триггер вырабатывает прямоугольные импульсы с периодом Т - и длительнопропорциональной углу повостью т рота ротора сельсина. Амплитуда импульсов триггера увеличивается усилителем-ограничителем 12 до величины, необходимой для управления переключателями 13 и 14. Переключатели включены противофазно, поэтому если один из переключателей замкнут, то другой разомкнут. Поэтому вход фильтра нижних частот 16 за время импульса оказывается нодключенным к одному выходу источника опорного напрял ения 15, а во время паузы - к другому выходу источника 15. На выходе фильтра 16 напряжение имеет вид: .«( YJ. 66 EJdt- Q, где и 2 - напряжения на выходах исочника опорных напряжений 15, т. е. проорционально углу поворота ротора сельина. При повороте ротора сельсина от 0° о 360° напрял ение на выходе устройства зменяется пропорционально от EI до 2Предложенное техническое решение поволило расширить диапазон измеряемых гловых перемещений (от 0° до 360°) и поысить точность линейного преобразования глового перемещения в фазу напряжения

измерительного канала, причем амплитуда выходного напряжения фазовращателя постоянна по величине и не зависит от угла поворота ротора сельсина.

Формула изобретения

Устройство для преобразования углового перемеш,ения в напряжение, содержащее сельсин, обмотка возбуждения которого через первый усилитель-ограничитель соединена с первым входом триггера, второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен со вторым входом триггера, и фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности устройства, оно содержит три трансформатора, делитель напряжения, суммирующий резистор, фазосдвигающий мост, третий усилитель-ограничитель, два переключателя и источник опорных напряжений, фазные обмотки сельсина подключены к первичным обмоткам трансформаторов, вторичные обмотки двух трансформаторов включены последовательно и встречно между собой и подключены

с одной диагонали фазосдвигаюпхего моста, вторичная обмотка третьего трансформатора через делитель напряжения и суммирующий резистор - к другой диагонали моста, вход второго зсилителя-ограничителя

подключен параллельно суммирующему резистору, выход триггера через третий усилитель-ограничитель подключен к управляющим входам переключателей, силовые цепи которых включены между выходами источника опорных напряжений и входом фильтра нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 468290, кл. Q 08С 19/48, 15.05.76.

2.Авторское свидетельство СССР № 475647. кл. G 08С 9/04, 15.10.75.