Преобразователь угла поворота вала в напряжение Советский патент 1980 года по МПК H03M1/64 G01B7/30 

1

Изобретение относится к автоматике и может найти применение в технике электропривода как элемент систем авторегулирования.

Известно устройство для дистан- 5 ционной передачи угла, содержащее индуктосин-датчик, обмотки которого через обмотки врашающегося трансформатора соединены с обмотками индуктосина-приемника, усилитель сигнала рас- Ю согласования и исполнительный блок 1,

Наиболее близким техническим решением является преобразователь углового перемещения ротора в аналого- 15 вый сигнал, содержащий согласующие усилители, выходы которых подключены .к двум выходам схемы сравнения и через резисторы - ко входам фазосдвигающего усилителя, выходы которого 20 подключены ко второму усилителю-ограничителю, третий вход схемы сргшнения соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, подключенного через трансформатор к рото- 25 ру сельсина-датчика, второй выход формирователя прямоугольных импульсов через первый переключатель подключен ко второму входу триггера, схемы сравнения через лргический 3D

триггер соединен соответственно со вторым и третьим переключателями, соединенными со входами фазосдвигающего усилителя (2J.

Известное устройство работает на принципе формирования сигнала переменной фазы и преобразования сигнала переменной фазы, зависимой от углового положения ротора сельсина-датчика, в сигнал-аналог углового положения постоянного тока.

Недостатки известных устройств низкая точность преобразования и низкая надежность устройства.

Цель изобретения - повышение точности и надежности преобразователя.

Постёшленная цель достигается тем, что в устройство введены нуль-орган, регулятор уровня сигнала, избирательный фильтр, анализатор знака, . блок вццеления фронта импульса, два элемента проверки масштаба преобразования, пороговый детектор, блок задержки, источник эталонного напряжения и ключ, обмотка питания сельсина соединена со входом нуль-органа, выходы которого через первый переключатель соединены со входом порогового детектора, вьссод;. которого через блок задержки соединен со входом

первого элемента проверки масштаба преобразования и с первым входом элемента ;памяти, выход регулятора уровня сигнала через последовательно соединенные избирательный фильтр, анализатор знака и блок выделения фронта импульса подключен ко входу второго элемента проверки масштаба Ттреобразования и ко второму входу элемента памяти, выходы которого через второй переключатель подключены к первому входу ключа,, второй вхо которого соединен с выходом источника эталонного напряжения, а выход подключен ко входу интегратора.

На 4epte)Ke I представлена блок-схем устройства.

Устройство содержит сельсин 1, трансформатор 2, емкость 3 и резисто фазосдвигающей цепи 4, регулятор 5 уровня сигнала (потенциометр выравнивания коэффициентов сложения действительного и квадратурного сигналов), избирательный фильтр б, анализатор 7 знака, блок 8 выделения фронта импульса, элемент 9 памяти (триггер), элемент 10 проверки масштаба преобразования, нуль-орган 11 ( пиковый трансформатор) , первый пе реключатель 12 (переключатель фиксированного смещения), пороговый детектор 13, блок 1 задержки, второй переключатель 15 (переключатель реверса), ключ 16, источник 17 .эталонного напряжения, интегратор 18 (масштабный интегрирующий усилитель

Два вывода трехсекдионной обмотк ротора сельсин 1 связан с двумя выводами концов первичной обмотки трансформатора 2, вывод ее средней точки заземлен и связан с одним из выводов емкости фазосдвигакщей цепи, второй вывод емкости 3 соединен с одним выводом вторичной обмотки трансформатора 2 и через резистор фазосдвигающей цепи 4 связан с третьим выводом обмотки ротора сельсина 1, другой-вывод вторичной обмотки транрформатора 2 соединен с одним выводом потенциометра 5 выравнивания коэффициентов сложения действительного и квадратурного сигналов , а его другой вывод связан с первым выводом вторичной, обмотки трансформатора 2, подвижной контакт потенциометра 5 соединен со входом

. избирательного фильтра 6, выходом связанного со входом анализатора 7 знака, выход которого через блок 8 под глючен к одному входу триггера 9 и к первому элементу 10 проверки

. масштаба преобразования,-сетевое напряжение питания сельсина 1 подано через резистор на Т1ервичную обмотку пикового трансформатора 11, средняя точка вторичной обмотки которого заземлена, концы вторичной обмотки пикового трансформатсфа 11 через Переключатель 12 Фиксированного смещения подключены ко входу порогового детектора 13, выходом присоединенного ко входу блока 14 задержки, выход которого подключен ко второму входу триггера 9 и второму элементу 10 проверки масштаба преобразования, оба выхода триггера 9 через переключатель 15 реверса связаны со входом управления ключа 16, сигнальный вход которого связан с выходом источника 17 эталонного н.спряжения, а выход ключа 16 соединен с масштабным интегрирующим усилителем 18.

Устройство работает следующим эбразом.

Насигнальные входы устройства по. дают сигналы 3-х секционной обмотки сельсина 1 или уравновешенных синхронных сельсинных передач. При помощи трансформатора 2 с отводом среднейточки первичной обмотки эти сигналы приводятся к виду двух сигналов взаимно перпендикулярньйх направлений.. По сигналу одного направления введен фазовый сдвиг. Активное сопротивление фазосдвигающей цепи 4 выбрано много большим, чем емкостное сопротивление на частоте питающей сети емкости фазосдвигающей цепи. При этом фазовый сдвиг этого сигнала на частоте питающей сети близок к ЭО. Второй сигнал передается трансформатором 2. Коэффициенты передачи сигнала интегрирующей цепи и сигнала передаваемого без фазового сдвига трансформатором выравниваются потенциометром 5.

Пусть напряжение питающей сети и A-s ni-Jt. Напряжение на входе -фаэосдвигающей цепи U A-costp-sinco t. Напряжение на входе трансформа тора и A6in4 Sinwt, 0 где и - напряжение ;

ф - угловое .положение ротора сельсина; .

(х) - частота сети;

t - время;

А - коэффициенты.

На выходе фазосдвигакяцей цепи одно векторное напряжение равно и A-costp-costo t, а второе векторное напряжение на потенциометре выравнивания коэффициентов сложения равно U2 (j smcJ t. Сложение этих векторных напряжений выполнено путем последовательного соединения источников этих напряжений. В.результате сложения обоих векторов с выравненными коэффициентс1ми получается третий вектор вида 65 A-cos(4-wt) с постоянной амплитудой и фазовым сдвигом, определенным угловым положением, ротора сельсина , 1..

По действительной составляющей (без фазового сдвига) проходят помехи вь1сших гармоник, вызванные напря65 женным магнитным режимом сердечника

сельсина l, по квадратурной составляющей эти помехи подавляются фазосдвигающей цепью. Сигнал реэульти- рующего вектора в реальных условиях включает искажения высших гармоник, прошедших по действительной составляющей, перемещаемые по фазе в зависимости от положения ротора сельсина. Эти искажения выравниваются избирательным фильтром 6. Отфильтрованный сигнал полученного напряжения с фазовым сдвигом по частоте питающей сети, определяемым угловым положением ротора сельсина, представляется логическим сигналом анализатора 7 знака, вьвделяется один из фронтов этого сигнала блоком 8 и подается на вход триггера 9. Триггер фиксирует изменением своего состояния прохождение этого импульса, например сбросом в нулевое состояние. Сигнал опорной фазы питающей сети через пиковый трансформатор 11, формирующий импульс при смене знака напряжения сети, поступает на вход порогового детектора 13, отбирающего импульс одного знака, который з адерживается блоком 14 задержки с регулируемой установкой времени задержки. Время задержки устанавливается установкой с возможностью ее вариации в пределах половины периода питающей сети, перекрытие второй половины периода питающей сети достигается при помощи переключателя 12 фиксированного смещения. Задержанный импульс поступает на другой вход триггера 9 и взводит его в состояние, например , в котором он находится до поступления импульса смены знака. Импульсы выхода триггера с частотой сети поступают на вход управления люча 16, который на время импульса триггера в пределах периода питающей сети, пропорциональное угловому положению ротора сельсина в пределах оборота, подключает источник 17 ко входу интегрирующего масштабного усилителя 18, который усредняет эти импульсы. Коэффициент передачи этого блока задан отношением величин сопротивлений резисторов на входе и в цепи обратной связи, таким образом, что изменение положения tp ротора сельсина в пределах О + 2 твечает линейному изменению выходного сигнала в пределах стандартного диапазона. Устройство работает также в обращенном режиме, когда за нуль отсчета принято время смены знака результирующего модуля с переменным фазовым сдвигом иотсчитывается относительно него несоответствие фазы сети. В этом случае переключатель 15 реверса переводится в другое положение, переключая прямой выход триггера 9 на инверсный.

При реальных измерениях не всегда имеется возможность симитировать начальное или конечное значение диапазона; в этом случае по прекращению.определяют положение переключателя 15 реверса, а затем выставляют напряжение на выходе устройства переключателем 12 смещения и установкой блока 14 задержки по соответствию его текущему значению углового положения ротора сельсиo цли синхронно следящих систем.Элементы 10 проверки масштаба, подключенные ко входам триггера 9 или специальным установочным его вх.оц,эм О, позволяют и 5итиpoвaть

5 начало и конец диапазона измерения. Начало диапазона характеризуется нулевым коэффициентом заполнения импульсов триггера 9, а конец - единичным значением.

0

Экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства определяется указанными вызле его техническими преимуществами.

5

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота ва0ла в напряжение, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с двумя обмотками сельсина,. Фазосдвигающую цепь, соединенную с третьей обмоткой сельсина, интегратор, элемент памяти и

5 переключатели, отличающи йс я тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразователя, в него введены нуль-орган, регулятор уровня сигнала, изби0рательный фильтр, анализатор знака, блок выделения фронта импульса, два элемента проверки масштаба преобразования, пороговый детектор, блок задержки, источник эталонного

5 напряжения и ключ, обмотка питания сельсина соединена со входом нульоргана, выходы которого через первый переключатель соединены со входом порогового детектора, выход кото0рого через блок задержки соединен со входом первого элемента проверки масштаба преобразования и с -первым входом элемента памяти, выход регулятора уровня сигнала через пос5ледовательно соединенные избирательный фильтр, анализатор знака и блок выделения фронта импульса подключен ко входу второго элемент.а проверки масштаба преобразования и ко второму входу элемента

0 памяти, выходы которого через второй переключатель подключены к первому входу ключа, второй вход которого соединен с выходом источника эталонного напряжения.

а выход подключен ко входу интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 222201/кл.С 08 С 19/02, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР

475647, кл.С 08 С 9/04, 1975. (прототип).

Т5

tJ tf