Устройство для формирования опорных гармонических сигналов Советский патент 1979 года по МПК H03B17/00 G08C9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНЫХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к преобразова телям незлектрических. величин в электрический гармонический сигнеш. Известны устройства для фс мировани опорных гармонических сигналов, содер жащие диски, на которых расположены прозрачные и непрозрачные участка, или диски с зубцами и датчики, подключенны через усилитель-ограничитель к блоку формирования первой гармоники электрического сигнала l. Недостаток таких устройств состоит в сложности выполнения блока формирования, что понижает надежность устройства. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для формирования оперных импул сов, содержащее диск с метками, закреп ленный на валу, и датчик, подключенный через усилитель-ограничитель к интегратору 2. Недостатком этого устройства также является сравнительно невысокая точност Цель изобретения - повышение точности устройства для формнрсшания опорных гармонических сигналов. Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве метки рас- положены по периметру диски в Я равных секторах, а длина меток в пределах каА- дого сектора равна 1/2 ) где 1-ОД, 2 ..., ( И -1). На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство для формирования опорных гармонических сигналов (см, фиг, 1) содержит диск 1 с метками 2, датчик 3, усилитель-ограничитель 4 и интегратор 5. Диск 1 закрепляется на валу, который приводят во вращение Прн вращении диска 1 метки. 2, нанесенные по его пе риметру по определенному закону, проходят мимо датчика .3, который вырабатывает электрический сигнал. Последний усиливается и ограничивается в усилите-

ле-ограничигеле и интегрируется в интеграторе 5. Метки могут быть фазными механическими, выполненными в виде углублений и выступов по периметру металлического диска или светоконтрастными. В первом случае в качестве датчика используется магнитная головка, во втором фотоголовка. Сигналы, получаемые на выходе усилителя-ограничителя 4 имеют определенную форму и закон изменения, которые обусловлены законом нанесения меток 2 по периметру диска 1.

Пусть диск 1 разделен на 1.2 секторов. В секторе 1 (см. фиг. 1) слева направо нанесены: светоконтрастная метка (заштрихованный участок), далее промежуток, равный по длине метки, снова метка и т.д. При прохождении сектора 1 мимо опорного датчика 3, в случае,если вращение диска осуществляется против часовой стрелки и на вьь ходе усилителя-ограничителя 4, подключенного к датчику 3, появится электрический сигнал, один период которого изображен на фиг. 2,а, и представляющий собой прямоу1 сщьное симметричное напряжение (меандр). Здесь условно наличию метки соответствует сигнал с амплитудой + 1, а промежутку (т. е. отсутствию метки) сигнал с амплитудой - 1. Среднее значение такого сигнала равно О, что следует (см. фиг. 2,а) из равенства площадей над и под линией среднего значения (отмеченных штриховой линией) v Для сигнала, изображенного на фиг. 2, а, линии среднего и нулевого значения совпадают. Электрический сигнал, соответствующий меткам в секторе П, показан на фиг. 2, б; в данном случае длина метки в три раза больше длины промежутка. Среднее значение такого сигнала равно О,5ОО. В секторе 111 длина метки относительно длины промежутка выбрана такой, что среднее значение сигнала (см. фиг. 2.,в) равно 0,866. В секторе IV промежутков нет; соответствующий ему сигнал (см. фиг. 2 г) имеет среднее значение, равное 1,ООО и т. д.

Отметим, что величины этих средних значений равны соответственно значения рипусов углов о, i , 30 , 6О , 90 и т, д. до ЗЗО°. Таким образом, при вращении диска на выходе датчика 3 образуются импульсы разной длительности, причем средние значения их изменяются по синусоидальному закону с частотой, равной частоте вращения ротора.

т. е. имеет место широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Точность формирования синусоидального закона определяется точностью формирования значений отдельных углов. Поэтому, чем на большее число секторов будет разделен диск тем ближе к синусоидальному будет закон изменения. Общая длина метки в пределах сектора рассчитывается при условии разбиения диска на И секторов. Обозначим через У часть, которую составляет общая длина метки в пределах дуги сектора по периметру от длины ду- 2TCR

где R - радиус диска,

ги сектора

П

тогда выражения для -J имеет вид:

2ll

i

Т Td+sin-pi O; 1-о,-(,2...Си-1)

При 1 аО 3-0,5,т. е. половину общей длины сектора Г по периметру (эта дли2ТО

где R- радиус диска) зана равна

П нимает метка, а другую оставшуюся половину-промежуток. Это означает, что сектору I соответствует прямоугольный симметричный электрический сигнал типа меандр. При 1 1 ,75 . При этом в секторе И общая длина метки составляет 3/4 всей дуги в пределах сектора, т. е. элект эический сигнал, соответствующий сектору П такой, каким он показан на фиг. 2, б. При, ЗГзО,933, т. е. большая часть длины дуги сектора III по периметру занято меткой (более О,9), на долю промежутка осталось 0,6 7 всего периметра в пределах сектора. Среднее значение электрического сигнала (см. фиг 2, в), соответствующего сектору IJI, равн 0,866. Проверка величины среднего значения очень проста: необходимо убедиться, что площадь под линией среднего значения равна площади над ней. Приняв (см. фиг. 2,в), что размах импульсов равен двум, площадь над кривой (1-0,86 хО,933 должна равняться площади нижней части (1+0,966) хО,Об7, т. е. эти площади равны между собой и равны числу 0,125022. Итак, видно, что выбор длины метки в секторе III, равной О,933 от периметра в пределах сектора, дает в результате число для среднего значения электрического сигнала, равное 0,866, что соответствует Sin6О . В секторе IV ( 1 , 3) вся длина дуги сектора по периметру занята под метку. Следовательно,среднее значение соответствующего ему сигнала равно 1. Производя дальнейшие вычисления по предложенной формуле, можно получить все значе5,6 ния для части, которую составляет длина метки в пределах сектора от всего периметра. Таким образом, при выбранном разбиении диска 1 на известное число и и выб- ранном значенвд радиуса диска R , подсчи тывается длина дуги сектора по периметру - она равна /i- . Затем, подсчитывается длина метки, она равна для каж2ltRдого сектора у Таким образом, опорный сигнал формируется в виде последовательности импуЯЬ сов фиксированной амплитуды, длительность которых изменяется по синусоидаль ному закону, поэтому средние значения получаемых сигналов меняются также по синусоидальному закону с частотой, равной частоте вращения ротора. Интегрируя этот широтномодулированный сигнал во времени интегратором 5 получают синусоидальное напряжение. 066 Формула изобретения Устройство для формирования опорных гармонических сигналов, содержащее диск с метками, закрепленный на валу, датчик, подключенный через, усилитель-ограничитель к интегратору, отличаю1це« е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, метки расположены по периметру диска в И рйвных секторах, а длина меток в рределак каждого сектора равна l/2j(t-fr5itl 1 « O.lJi... (П-1). Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Агейкин Д. И. и др. Датчики контроля и регулирования, М., Машиностроение, 1965, с. 46О-467. 2.Патент ФРГ № 2122967, кл. Q О1 М 1/22, 1971.

ФийЛ