Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговьтх истопников информации с цифровым вычислитель ным устройством. Известны преобразователи угла поворота вала в код, которые выполняют периодическое преобразование входных сигналов, У таких преобразователей для больитх угловых скоростей и ускорений входного вала возникает динамическая ошибка преобразования. Наиболее близок к предлагаемому преобразователь угла поворота вала в код, выполняющий слежение за входными сигналами и непрерывное их преобразование, содержащий последовательно соединенные генератор питания, синусно-косинусный вращакмцийся трансформатор с двумя квадратурными статорными обмотками, сумматор,, фаз очу ЕСТ витальны и выпрямитель, фильтр, генер)атор, управляемый напряже- нием, реверсивный счетшк, два прецизионных функциональных делителя напряжения, коммутирующее устройство. Такой преобразователь сложен и дорог. В его конструкцию входят сложные и дорюгостояпще элементы - высокоточные, высокостабильные делители напряжения и коммутирующее устройство. Кроме того, при больших угловых скоростях вращения входного вала (2ОООО град/сек) для обеспечения высокой точности преобразования необходимо наличие в коммутирующем устройстве дорогих высокочастотных переключающих элементов. Таким образом, точность в данном случае определяетч;я конструкцией, и чем выше скорость входного вала, тем сложнее и дороже конструкция. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение и удешевление конструкции известного преобразователя при сохранении высокой точности его работы. Поставленная цепь достигается тем, уто в схему введены цифровое сравнивающее устройство и дополнительный фаэочувствительный выпрямите пт,, другая статорная обмотка синусно-косинусного трансформатора соединена с одним из входов дополнительного фазо.чувствитель- ного выпрямителя, выход которого подключен к другому входу сумматора, выхо ды цифрового сравнивающего устройства соединены с другими фазочувствительных выпрямителей. На чертеже представлена структурная электрическая схема преобразователя угла поворота вала в код, построенного на базе синусно-косинусного трансформатора Преобразователь содержит последователь но соединенные генератор питания 1 со счетными .входами {генератор питания состоит из генератора импульсов, счетчика-делите ля со счетными входами, формирователя синусоидального напряжения), синуснр-косидусный трансформатор одной роторной обмоткой 2 и с двумя статорными обмотками 3, фазо.чувствител ные выпрямители 4 и 5, суммирующий у силитель 6, фильтр 7, генератор 8, управляемый напряжением с выходами + -, реверсивный счетчик 9, цифровое сравнивающее устройство 10с двумя вы ходами. На ротор 2 синусно-косинусного транс форматора с генератора питания 1 поступает синусоидальное напряжение Bin UJt В результате возникновения в воздушном зазоре между ротором и статором пульсирующего магнитного поля в статорных квадратурных обмотках 3 наводятся ЭДС E s-inut-cosP e sinwfSine и (Q - угол поворота вала; Ej В , Далее эти напряжения поступают на входы фа- . зочувствительных выпрямителей 4 и 5 соответстве1шо. На другие входь выпрямителей поступают прямоугольные периодические импульсы, фаза которых пропорциональна отработанному следящей систек ой углу, значение которого хранится в реверсивном счетчике. Эти периодические им1тульсы появляются на выходах сравнивающего устройства 1О в результате сравнения кода с реверсивного счетчика 9, соответствующего значению угла отработанному следящей системой, и кодч с выхода счетчика - делителя генератора питания 1, соответствующего значению текущей опорной фазы питающего напряжения. С первого выход/а сравнива- ощего устройства 10 на вход фазочувствительного выпрямителя 4 поступают периодические импульсы, основная гармоника которых sin(u)t+4) . , а со второго выхода на вход фазочувствительного выпрямителя 5 - импульсы,- основная гармоника которых tos(lJt+V) , , гдe /утол, отработанный следящей системой, код которого хранится в реверсивном счетчике. Фазочувствительные выпрямители 4 и 5 умножают напряжения с квадратурных статорных-обмоток 3 и с выходов сравнивающего устройства Ю. В результате умножения на выходах выпрямителей появляются напряжения:: ,U E sinwf Sin.e-sVnfwt- f u EgSinwf созе-соз(ыЬц| Далее эти напряжения вычитаются на суммирующем усилителе 6: AU J4-lJs-. На выходе суммирующий усилитель 6 имеет постоянную составляющую напряжения Д Ц пропорциональную рассогласованию .между фактическим угловым положением вала и показанием реверсивного счетчика, т.е. тем углом, который отработала следящая система: : (в-Н), Кррме того, на выходе усилителей 6 имеются высшие гармонические составляющие напряжения ДЦ которые фильтруются с помощью фильтра 7. Управляющий выходной сигнал фильтра 7 поступает на генератор, управляемый напряже гаем 8, который выдает последовательность импульсов, частота повторения которых зависит от величины рассогласования ди . Импульсы поступают в зависимости от знака рассогласования на тот или иной вход реверсивного счетчика 8. Например когда вал находится в положении покоя и повернут на угол 0 , напряжение рассогласования равно нулю, и с реверсивного счетчика считывается код, соответствукяций углу Э . Если вал поворачивается на некоторый угол Q , напряжение рассогласования достигает некоторого значения; положительного, если 6, - положительно, и отрицательного, если 0 отрипательно. HanpsDKeHHe рассогласования u(J поступает на генератор, управляемый напряжением, который выдает последователь- HocTb импульсов на вход + пли вход

- {«ворсипного сметчика в зависимосуги от знака /lU. Так как существует цепь, связывающая сравнивающее :устрюйство и фазочувствитепьные выпрямители, напряжение рассогласования Uno мере прибпижения кода реверсивного счетчика к фактическому значению угла уменьшается а с ним уменьшается и частота импульсов с выхода генератора управляемого напряжением. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение рассогласования не станет равным нулю, т.е. до того момента, когда код реверсивного счетчика будет соответствовать фактическому угловому положению вала. Таким образом, преобразователь следит за входными сигналами и непрерывно преобразуют их. Благодаря исключению высокостабильных прецизионных делителей и сложного коммутирующего устройства и введению достаточно простых фазочувствительного ёып рямителя и цифрового сравнивающего устройства (реализуемых на серийных интегральных микросхемах) удалось значительно упростить и удешевить известный преобразователь угол-код. Кроме того, исключение сложного коммутирующего устройства позволяет преобразовывать угловые положения вала, вращающегося СО скоростями до 6ООО об/мин, т. е. расширены измерительные возможности пре образователя.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержавши синусно-косинусный трансформатор, одна статорная обмотка которого соединена с одним из входов первого фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к одному дз входов сумматора, выход которого подалючен к одному из входов суммато ра, выход которого через последовательно соединенные фильтр и генератор сое-, динен со входами реверсивного счетчика, и генератор питания, соединенный с роторной обмоткой синусно-косинусного трансформатора, отли чающийс я тем, что, с целью повышения его надежности и упрощения конструкции, в него введены цифровое сравнивающее устройство и дополнительный фазочувстви тельный выпрямитель, другая статорная обмотка синусно-косинусного трансформатора соединена с одним из входов дополнительного фазочувствительного выпрямителя,, выход которого подключен к другому входу сумматора, входы цифрового сравнивающего устройства соединены соответственно с выходами генератора питания и выходами реверсивного счетчика, выходы дифрового сравнивающего устройства соединены с другими входами фазочувствительного выпрямителей.