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

1

Изобретение относится к системам авт 1матического контроля и регулирования, а именно к устройствам для преобразования угла поворота вала в дискретный электрическиГ сигнал.

Известно устройство, содержащее последовательно включенные генератор опорного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор-датчик, синусно-косинусный делитель напряжения, выполненный, например, в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора-приемника и блок формирования полезного сигнала, выполненный, например, в виде последовательно включенных усилителя, двигателя и индикаторного блока, причем выход вала двигателя подключен к индикаторному устройству и к валу сииусно-косинусного вращающегося трансформатора-приемника 1).

В этом устройстве первичная обмотка синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ)-датчика записывается синусоидаль ным напряжением. Трансформированные во вторичных обмотках СКВТ-датчика сгауснокосинусные напряжения подаются на первичные обмотки СКВТ-приемника, на выходной вторииой обмотке которого индуктируется напряжение переменного тока, амплитуда которого пропоршюнальна углу рассогласования между валом .СКВТ-датчика и СКВТ-приемни ка, а фаза - знаку угла рассогласования.

Напряжение рассогласования с выхода вторичной обмотки СКВТ-приемника подается через усилитель на обмотку управления двигателя, который вращаясь разворачивает вал СКВТ-приемника до устранения углового рассогласования. При этом угол вала СКВТ-датчика равен углу вала СКВТ-приемника, а индикаторный блок, установленный на валу СКВТ-гфиемника, указывает числовой эквивалент измеряемого угла вала датчика.

Величина угловой погрещности СКВТ от неперпендикуляриости вторичных обмоток зависит от целого ряда факторов, к числу которых относятся: неточность изготовлеиия тшастин статора, наличие короткозамкнутых контуров в пакете стетора или рютора, неравенство чисел витков в секциях обмоток, наличие емкостей связи между вторичными 3 обмотками СКВТ, которая особенно сказыва ется при работе СКВТ на высоких частотах. Так как указанные выше причины, вызываю щие неперпендикулярность вторттых обмото СКВТ, не могут быть устранены за счет .конструкции СКВТ, то, следовательно, недост ком известных устройств, содержащих СКВТ является низкая точность преобразования, обусловленная неперпендикулярностью вторич ных обмоток СКВТ, особенно при работе СКВТ на высоких частотах. Наиболее близким по своему техническому решению к данному -устройству является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синуСно-косинусный вращающийся транс форматор-датчик, связанный через обмот синхронизации с синусно-косинусным вращающимся трансформатором - приемником, ген ратор опорного напряжения, соединенный с о ним входом блока формирования выходного сигнала, к другому входу которого через фильтр высших гармоник подключен выход сумматора 2. Недостаток этого устройства состоит в его сравнительно низкой точности. Цель изобретения - повьщгсние точности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается за счет того, НТО в преобразователь угла поворота вала в код введенъЕ два одновибратора, два ключа и два расширителя импульсов, входы одновибраторов подключены к выходу генератора опорного напряжения, а их выходь соединены с входами соответствующих расширителей импульсов и с соответствующими квадратурными входными обмотками сйнусно косинусного вращающегося трансформа торадатчика, выходы расщиригелей импульсов соединены с управляющими входами ключей, сигнальные входы которых подключены к соответствующим квадратурным выходным обмоткам синусно-косинусного вращающегося трансформатора-приемника, выходы ключей соединены со входами сумматора. На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 опорного напряжения, синусно-косинусный .вращающийся трансформатор-датчик 2, синусио-косинусный вращающийся трансформатор-приемник 3, одновибраторы 4 и 5, подключенные к выходу генератора 1, ключи 6 и 7, подключенные через расширители 8 и 9 импульсов соответственно к одновибраторам 5 и 4, сумматор 10, фильтр 11 высших гармоник, блок 12 формирования 8.4 выходного сигнала, состоящий, например, из усилителя 13. двигателя 14, редуктора 15, индикаторного блока 16. Синусио-косинусный вращающийся трансформатор-датчик 2 состоит из двух квадратурных (синусной и косинусной) первичных обмоток, подключешых соответственно к одновибраторам 4 и 5, а синусно-косинусный вращающийся трансфЪрмагор-приемник 3 состоит из двух квадратуpjfbix (косинусной и синусной) вторичных обмоток, подключенных соответственно через ключи 6 и 7, сумматор 10 и фильтр II к входу блока 12. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. С выхода генератора 1 опорного напряжения (фиг. 1) синусоидальный сигнал (фиг. 2а) поступает на входы одновибраторов 4 и 5, на выходах которых (фиг. 26, в) формирую ся равиополярные импульсные прямоугольные сигналы, сдвинутые относительно друг друга па AVi-To. - период сигнала на выходе генератора 1. Сформированные импульсные сигналы с амплитудой Uy и UQ (фиг. 26, в) поступают на соответствующие первичные квадратурные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора датчика 2, причем длительности импульсных сигналов I и 1П (фиг. 2 б, в) выбираются из условия ftV-At,,,(), где Тд - постоянная времени датчика 2. При запитке первичных обмоток датчика 2 опорными импульсами с длительностью Д1..63Т9 опорные импульсы проходят через датчик 2 и приемник 3, при этом на выходах втори шых квадратурных обмоток приемника 3 формируются группы импульсов с амплитудой U, образованные опорными импульсами одновибратора 4, и группы импульсов с амплитудой У ,с)бразованныс опорными импульсами одновибратора 5 (фиг. 2 г). Выходные импульсы с выходов вторичных обмоток приемника 3 поступают на сигнальные входы ключей 6 и 7, которые, поочередно включаясь от выходных импульсов одновибраторов 5 и 4, пропускают соответственно опорные импульсы одновибратора 5 (ключ 6) и опорные импульсы одновибратора 4 (ключ 7). суммирования выходных импульсов ключей 6 и 7 в сумматоре 10 (фиг. 2 и) и выделения из полученной последовательI ности разнополярных импульсов первой гар МОНИКИ на выходе фильтра 1J формируется синусоидальный сигаая рассогласования.

Сформиров-аннь1Й на выходе фильтра 11 синусоидальный сигнал поступает через усилитель 13 на обмотку управления двигателя 14, которая, вращаясь, разворачивает вал приемника 3 до устранения сигнала рассогласования. При этом угол поворота вала приемника 3 равен углу поворота вала датчика 2, а индикаторный блок 16 указывает числовой эквивалент измеряемого угла без учета погрешностей датчика, обусловленных неперпендикулярностью вторичных обмоток сянусно-косинусного вращающегося трансформатора.

Аналогиодо, технологические погрешности приемника 3, обусловленные неперпендикулярностью первичных статорных обмоток приемника, так же не влияют на выходной сигнал фильтра П, поступающий на обмотку управления; двигателя 14.

Угол поворота вала приемника 3 (после отработки сигнала рассогласования) так же равен углу поворота вала датчика 2, а индикаторный блок 16 указывает числовой эквивалент Измеряемого угла без учета погрешностей датчика и приемника, обусловленных неперпендикулярностью статорных обмоток.

При реализации предложенного устройства длительность импульсов на выходе одновибраторов 4 fe 5 выбирается из условия

дулЪ, r&,, ,

а импульсы, сформированные на выходах расщирителей импульсов 8 и 9, выбираются с такой длительностью j при которой выходные импульсы приемника 3 без искажений проходят через аналоговые ключи 6 и 7 , т.е. при условии

(д1,.

Экономический эффект от использования предложенного обусловлен указанными выше его техническими преимуществами.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, coiдержащий генерагер опорного напряжения, выход которого соединен с одним входом

блока формирования выходного сигнала, другой вход которого через фильтр высших гармоник соединен с выходом сумматора, синусно-косинусный вращающийся трансформаторДатчик, обмотки синхронизащ1И которого соединены с обмотками синхронизпиии синуснокосинусного вращающегося трансформатораприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в Него введены два одяовибратора,

два ключа и два расширителя импульсов, входы одновибраторов подключены к выходу генератора опорного напряжения, а их выходы единены с входами соответствующих расширителей имлульсов и с соответствующими квадратуриыми входными обмотками синусно-косинусного вращающегося трансформатора-датчика, выхода расширителей импульсов соещтены с . управляющими входами ключей, сигнальньте входы которых подключены к соответствующим

квадратурным выходным обмоткам синуснокосинусного вращающегося трансформатора-приемника, выходы ключей соединены со входами сумматора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Ахметжанов А , А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., 1975, с. 6.

2.Авторское свидетельство СССР № 411301, кл. G 01 D 5/243, 1971.

Г i

I

I .л1

I Д-, I

iS

5 -р ------.

./

Ш

Wt«

/ Vei,

Иоя

4

авы

Ui

&ti

L

H

-

//

J

«;

-«wf

г/,

тол.

а

U

Фиг.