Интерполятор для динамических круговых преобразователей Советский патент 1980 года по МПК G06G7/30 

(54) ИНТЕРПОЛЯТОР ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ КРУГОВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к машинострое нию и приборостроению и может быть ис пользовано в динамических круговых пре образователях угла поворота, применяемы в машиностроении для измерения парамет ров движения. Известны динамические круговые преобразователи угла поворота, у которых сигнал снимае гея с одного выхода в виде напряжения синусоидальной или близкой к нему формы. К ним относятся, например преобразователи магнитоэлектрического типа с полным круговым усреднением, а также ряд других. Для интерполяции сигналов указанных преобразователей применяется удвоители частоты или их последовательное соединение, которые функционируют по принципу двух-. полупериодного выпрямления i. Однако интерполяторы имеют недостаточно высокую точность преобразования. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является интерполятор для динамических круговых преобразователей, который состоит из удвоителя двухполупериодного выпрямителя, усилителя-формирователя, дифференцирующих цепей и элемента ИЛИ, Напряжение на выходе удвоителя в форме пульсаций преобразуется усилителем-формирователем в импульсы прямоугольной формы, ди({)ференцирующие цепи формируют импульсы. Соответствующие передним и задним фронтам прямоугольных импульсов. В результате, каждый период синусоидальных сигналов, поступающих на вход интерполятора, делится на четыре 2 . Недостатком удвоителей, а также указанного интерполятора является их критичность к амплитуде входных сигналов, и, в результате, существенная погрешность интерполяции в диапазоне амплитуд. Погрешность возникает вследствие зависимости формы кривой выпрямленных полупериодов от изменения амплитуды входных сигналов. В свою очередь, изменения (|юрмы сигнала на входе усилителя-формирователя изменяют скважность импульсов на его выходе. Это обст.бягельстро ограничиваег возможности применения указанных интерполяторов, в особенности с преобра- зователям магнитоэлектрического типа, у которых амплитупа сигналов сильно зависит от скорости вращения ротора. Целью изобретения является повышение точности работы интерполятора, Поставленная цель достигается тем, что интерполятор для динамических круговых преобразователей, содержащий удвог итель частоты, вход которого является входом интерполятора,а выход соединен с инвертирующим входом усилителяформирователя, и два дифференцирующих звена, .подсоединённых входами.й выходами соответственно к выходу усилителяформирователя и к двум входам элемента ИЛИ, выход которого является, выходом интерполятора, дополнительно содержит интегратор, вход и выход которого подключены соответственно к выходу .и неинвертирующему входу усилителя-формирователя. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого интерполятора; на фиг. 2 - временные диаграммы для иллю страции его работы; на фиг. 3 - практический пример схемы принципиальной электрической интерполятора. Интерполятор состоит из удвоителя 1 . частоты, усилителя-формирователя 2 с инвертирующим и неинвертирующим вхо- дами 3 и 4, интегратора 5, дифференцирующих звеньев б и 7, элемента 8 ИЛИ. Выход удвоителя 1 связан с инвертирующим входом 3 усилителй-формировате ля 2, выход которого связан со входом интегратора 5 и дифференцирующими звея ями 6 и 7, выходы которых объединяются элементом 8 ИЛИ, выход интегратора 5 скяэАн с неинвертирующим входом 4 усилителя-формирователя 2. . Интерполятор работает следующим образом. Синусоидальный сигнал кругового пре образователя преобразуется на выходе удвоителя 1 в напряжение пульсаций (фи 2 а), которое поступает на вход 3 усилителя-формирователя. Напряжение на вь1ходе усилителя-формирователя в форме меандра (фиг. 2 в) поступает на дифференцирующие звенья 6 и 7, которые фор мируют импульсы, соответствующие пере ним и задним фронтам ме1андра, а также на вход интегратора 5. Элемент 8 ИЛИ объединяет импульсы с выходов звеньев 6 и 7 в один канал. Интегратор 5 подерживает на своем выходе напряжение UCKA смещения для неинвертирующего хода 4 усилителя-формирователя таким, чтобы скважность импульсов на выходе усилителя-формирователя оставалась равой двум (Q 2). Очевидно, что точность поддержания равенства Q -2 в диапазоне амплитуд входных сигналов и при прочих дестабилизирующих факторах гарантирует аналогичную точность интерполяции. Это обеспечено выбором соответствующего значения постоянной интегрирования, из условия, чтобы она была намного больще максимального периода Т входных сигналов интерполятора, а также условием, чтобы обратная связь с выхода усилителя-формиров1ателя через интегратор 5 ко входу 4 была отрицательной. Если указанные условия выполняются, то при скважностиимпульсов, равной двум, интегралы от импульсных напряжений положительной и отрицательной полярности равны между собой и противоположны по знаку, а изменения напряжения на выходе интегратора вследс; вие воздействия на него положительных и отрицательных импульсов пренебрежимо малы, поэтому на выходе интегратора остается накопленное ранее напряжение UCM (фиг. 2, а,в). При отклонении скважности импульсов в большую или в меньщую (фиг. 2с, dl ) сторону, вызванном, например изменением амплитуды входных сигналов устройства, либо изменением из-за утечек интегрирующего конденсатора, длительности положительных и отрица- тельных импульсов не равны, т. е. возникает постоянная составляющая соответствующего знака, и она интегршруется. В результате, напряжение на выходе интегратора 5 изменяется в сторону восстановления пражнепэ состояния, п{зи котором скважность равна двум. Для того, чтобы в установившемся состоянии скважность сигнала на выходе усилителя-формирователя 2 точно соответствовала двум, амплитуда импульсов положительной и отрицательной полярности должнй быть одинаковой. Из практического примера (фиг. 3) видно, что для этого использован ограничитель 9, выполняющий ограничение по принципу диодной фиксации положительных и отрицательных, уровней. Диодная фиксация, а также глубокая обратная связь, которая обеспечивается применением для усилителя-формирователя 2 и ;интегратора 5 операционных усилителей с большкмк коэффициентами усиления.

обеспечивают в совокупнсюти высокую точность интерполяции в диапазоне амплитуд входных сигналов.

Формула изобретения

Интерполятор для динамических круговых преобразователей, содержащий удвоитель частоты, вход которого является входом интерполятора, а выкод соединен с инвертирующим входом усилителя-формирователя, и два дифференцирующих звена, подсоединенных входами и выходами соответственно к выходу усилителя-формирователя и к двум входам элемента ИЛИ, выход которого является выходом

интерполятора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интерполятора, он содержит интегратор, вход и выход которого подключены соответственно к выходу и нештертирующему входу усилителя-формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Иванов Б. Н. Измерение линейных размеров методом обкатывания роликом. М., Машиностроение, 1973, с. 34.

. 2. Отчет НИР. Создание и исследование малогабаритного преобразователя угла поворота. Per № 74058551. Инв. № Б 479493. М. ВНТИЦентр, рис. 52 (прототип).

а

Ь

с d

фиг. 2

.j

(puej