Преобразователь угол-код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/00 

1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может использоваться в различных автоматических измерительных комплексах для преоб/разования угловых координат в цифровой код, а также как автономный измерительный прибор с цифровым отсчетом.

Известны преобразователи угол код, использующие в качестве датчика синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ), отсчетные : части которых осуществляют преобразование компенсационным способом

1.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угол -. код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входы которого соединены с формирователем питающих напряжения, выходы синуснокосинусного вращающегося трансформатора соединены с первыми входами . соответственно первого и второго блоков суммирования, выходы одного из которых непосредственно, а другого через фазосдвигающее устройство соединены с первым и вторым входом третьего сумматора, выход которого избирательный усилитель соедииен с первыми входами первого и второго синхронных детекторов, выход первого синхронного детектора через параллельно соединенные блок пороговых устройств и преобразователь напряжение - частота соединен го входами блока управления, выход которого через реверсивный счетчик соединен с первым входом формирователя компен0сирующих напряжений, второй вход которого соединен с выходом формирователя питающих напряжений, вход формирователя питающих напряжений и третий вход формирователя компенсирующих напряжений подключены к задающему генератору, первый и второй выходы формирователя компенсирующих напряжений соединены со вторыми входс1ми синхронных детекторов, третий

0 и четвертый выходы соединены соответственно со вторьм входом первого блока суммирования и с первым входом управляемого делителя напряжения, выход второго синхронного детектора

5 через интегрирующее звено соединен со BToptJM входом управляемого делителя напряжения Г.

Недостатком этого преобразователя является большая динамическая погрешность при скоростях заводки угла более 8-10 . Объясняется это наличием узлов с большими постоянными времени в контуре системы компенсации амплитудного разбаланса, уменьшать которые принципиально нельзя. Таких узлов три: избирательный усилитель, интегрирующее звено и фазослвигающая цепь.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя путем уменьшения динамической погрешности.

Поставленная цнль достигается тем что в известный преобразователь угол код,введен инвертор, вход которого объединен со входом второго сумматора и подключен к четвертому выходу формирователя компенсирующих напряжений, а выход инвертора соединен с третьим входом третьего сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом управляемого делителя напряжения . Амплитудный разбаланс компенсируется на выходе блока cyI 1иpoвaния, минуя фазосдвигающую цепь. Чтобы устранить как положительное, так и отрицательные приращения амплитуды на выходе блока суммирования, на вход его подаются в противофазе два близких по амплитуде напряжения, одно из которых изменяется по величине и функции амплитудного разбаланса.

На чертеже изображена блок-схема преобразователя угол - код.

Преобразователь содержит синуснокосинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 1, фазосдвигающее устройство 2, блоки 3-5 суммирования, избирательный усилитель 6, синхронные детекторы 7 и 8, блок 9 пороговых устройств, преобразователь 10 напряжение-частота, блок 11 управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик 12, задающий генератор 13, формирователь 14 питающих напряжений, формирователь 15 компенсирующих напряжений, интегрирующее звено хб, управляющий делитель 17 напряжения, инвертор 18,

Выходы синусно-косинусного вращающегося трансформатора 1 подключены к входам первого 3 и второго 4 блоков суммирования, а входы СКВТ 1 к двум вз1ходам формирователя 14 питающих напряжений. К четырем входам TjpeTbero блока 5 суммирования подключены: выход первого блока 3 суммирования , выход второго блока 4 суммирования через фазосдвигающее устройство 2, выход управляемого делителя 17 напряжения, выход инвертора 18. Выход третьего блока -5 суммирования через избирательный усилитель 6 подключен к входам синхронных детекторов 7 и 8. Вход реверсивного счетчика 12 через блок 11 управления реверсивного счетчика соединен с выходом блока 9 пороговых устройст и выходом преобразователя 10 напряжение-частота, входы которых подключены к выходу первого синхронного детектора 7. Выход реверсивного счетчика 12 подключен к первому входу формирователя 15 компенсирующих напряжений, к другому входу подключен третий выход формирователя 14 питающих напряжений, вход формирователя 14 объединен с третьим входом формирователя 15 компенсирующих напряжений и подключен к задающему генератору 13. Первый выход формирователя 15 компенсирующих напряжений соединен с входом инвертора 18, с входо управляющего делителя 17 напряжений и со вторым входом второго блока суммирования. Второй вход управляемого делителя 17 напряжения через интегрирующее звено 16 соединен с выходом второго синхронного детектора 8. Третий и четвертый выходы формирователя 15 компенсирующих напряжений подключены соответственно к вторым входам синхронных детекторов 7 и 8.

Работает преобразователь уголкод следующим образом.

На СКВТ 1 от формирователя 14 питающего напряжения подаются два сдвинутых на 90 синусоидальных сигнала. С выходов СКВТ 1 на блоки 3 и 4 суммирования снимаются также два напряжения, сдвинутых друг относительно друга на 90° , но их фаза определяется углом поворота ротора СКВТ 1. в блоках 3 и 4 суммирования они суммируются с напряжениями с формирователя 15 компенсирующих сигналов.

Напряжения с выходов блоков 3 и 4 суммирования суммируются блоком 5 суммирования, при этом напряжение с блока 4 суммирования фазируется фазосдвигающим устройством 2 (на +90 или -90 в зависимости от включения СКВТ) с напряжением с блока 3 суммирования. Избирательном усилителем 6 сигнал усиливается и очищается от высших гармоник. Синхронными детекторами 7. и 8 выявляются фазовый и амплитудный разбаланс между напряжениями с выхода СКВТ 1 и с выхода компенсирующего формирователя 15. Напряжение пропорциональное фазовому разбалансу.поступает на блок 9 .пороговых устройств и преобразователь 10 напряжение-частота, которые с помощью блока 11 управления реверсивным счетчиком определяют режим работы реверсивного счетчика П. Код реверсивного счетчика по командам от формирователя 14 питающих напряжений записывается в формирователь 15 компенсирующих напряжений, где трансформируется в фазу формируемых компенсирующих напряжений и фазу опорных напряжений для синхронных детекторов 7 и .8 (работают в зоне максимальной чувствительности). Изза технологических погрешностей изготовления и сборки, выходные напряжения с СКВТ 1 при повороте ротора изменяются по амплитуде, это ведет к понижению чувствительности фазового синх)онного детектора 7 и к понижению разрешающей способности и точности преобразователя угол - код. Чтобы исключить влияние нестабильности напряжений с СКВТ 1, вводится система автоподстройки амплитуд, качественные показатели которой завися от контура обратной связи. В устройс ве к одному из компенсирующих напряжений подключены управляемьИ делитель 17 напряжения и инвертор 18, выходные напряжения которых равны по амплитуде и противофазны, в результате чего .их сумма на выходе блока равна нулю. При появлении на выходе синхронного детектора 8 сигнала амппитудног;о разбаланса изменяется коэффициент передачи управляемого делителя 17 и на выходе блока 5 суммирования появляется напряжение, компенсирующее этот разбсшанс. Компенсируются как положительные, так и отрицательные приращения сигналов с СКВТ 1.

Таким образом, преобразователь позволяет в 2-3 раза увеличить скорость изменения угла и довести ее до 20-25 и одновременно в 3-5 раз уменьшить выбросы при изменении младших разрядов реверсивного счетчика от максимального значения кода до нулевого.

Формула изобретения

Преобразователь угол - код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входы которого соединены с формирователем питающих напряжений, выходы синусно-косинусно- го вращающегося трансформатора соединены с первыми входами соответствен но первого и второго блоков суммирования, выходы одного из которых непосредственно, а другого через фазосдвигающее устройство соединены с

первым и вторым входом третьего сумматора, выход которого через избирательный усилитель соединен с первыми входами первого и второго синхронных детекторов, выход первого синхронного детектора через параллельно соединенные блок пороговых устройств и преобразователь напряжениечастота соединен со входами блока управления , выход которого через реверсивный счетчик соединен с первым 0 входом формирователя компенсирующих напряжений, второй вход которого соединен с выходом формирователя пи;тающих напряжений, вход формирователя питающих напряжений и третий вход

J формирователя компенсирующих напряжений подключены к задающему генератору, первый и второй выходы формирователя компенсирующих напряжений соединены со вторыми входами синхA ронных детекторов, третий и четвертый выходы соединены роответственно со вторым входом первого блока суммирования и с первым входом управляемого делителя напряжения, выход второго синхронного детектора через

5 , интегриЕ ующее звено соединено со вторым входом управляемого делителя напряжения, отличающийс я тем, что с целью Повышения точности преобразователя, в него введен

0 инвертор, вход которого объединен со входом второго сумматора и под, ключен к четвертому выходу формирователя компенсирующих напряжений, а выход инвертора соединен с третьим

5 входом третьего сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом управляемого делителя напряжения.

Источники информации, 0 принятые во внимание при экспертизе

1.Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., Энергия, 1974,

с. 75-S5.

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке № 2402089, кл. G 08 С 9/00, 1977.