Преобразователь угла поворотаВАлА B КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

туд напряжений, поступающих на запитку СКВТ, не выполняется, что приводит к прямой погрешности преобразования. Поэтому существенным недостатком устройства является большая погрешность преобразования, обусловленная неортогональнОстью и неравенством амплитуд напряжений, потупающих на запитку СКВТ. Кроме то-. го, наличие в схеме устройства пре1ЦИЗИОННОГО источника ортогональных напряжений усложняет конструкцию, устройства и его практическую реализацию.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя угла поворота вала в код.

Поставленная дель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код введены два формирователя импульсов, дискретный элемент задержки, два сумматора, два ключа и три расширителя импульсов, входы дискретного элемента задерки подключены к первому, второму и третьему выходам двоичного счетчика, -выход дискретного элемента задержки через первый формирователь импульсов подключен к одному входу первого сумматора и через первый расширитель импульсов - к опорному входу первого ключа, первый выход двоичного счетчика через второй формирователь импульсов подключен к другому входу первого сумматора и через второй расширитель импульсов к опорному входу второго ключа, выход первого сумматора через третий расширитель импульсов соединен со входом усилителя мощности, входы второго сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, сигнальные входы которых соединены с вторичными обмотками многополюсного синусно-косинусного вращающегося трансформатора, выход второго сумматора соединен с входом фильтра верхних частот.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в кoдf на фиг. 2 - временные диаграммы/ поясняющие е.го работу

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 импульсов, двоичный счетчик 2, дискретный элемент 3 задержки, формирователь 4 и 5 импульсов, подключенные к первому сумматору б и через первый расширитель 7 и второй; 8 импульсов к опорным входам ключей 9 и 10, третий расширитель 11 импульсов, усилитель 12 мощности, многополюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор 13, второй сумматор 14, фильтр 15 высших частот и блок 16 фомирования выходного сигнала. В cdcтав дискретного элемента 3 задержки входят блоки 17 и 18 совпадения, которые подключены соответственно к

первому и второму входам триггера 19 а выходы блоков 17 и 18 совпадения к выходам двоичного счетчика 2. Один выход счетчика 2 подключен также ко второму формирователю 5 импульсов и к первому входу блока. 16 формирования выходного сигнала 16, а выход дискретного элемента 3 задержки подключен к первому формирователю 4 импульсов.

Первичная обмотка многослойного ::инусно-косинусного вращающегося трансформатора 13 (СКВТ) подключена через усилитель 12 мощности и расширитель 11 импульсов к выходу перво о сумматора 6, синусная и косинусная вторичные обмотки СКВТ через ключи 14 и 15 подключены ко входам сумматора 14.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Импульсы генератора 1 с часо.отой fj поступают на вход М-разрядного двоичного счетчика 2, работающего в режиме непрерывного счета (фиг. 2). В результате на выходе двоичного счечика 2 сформировываются импульсные сигналы (фиг. 2а,, б, в), причем на выходе последнего N триггера двоичного счетчика 2 образуется периодическая последовательность прямоугольных импульсов (фиг, 2 б) следующих с частотой о I/TOВ дискретном элементе задержки за счет двух блоков 17 и 18 совпадения и триггера 19 формируется вторая группа периодической последовательности импульсов, следующих с той же

0

fg, которые отстают от

частотой

импульсов последнего триггера счетчика 2 на временной интервал, равный (фиг. 26, г)

Выходные импульсы последнего триггера счетчика 2 и дискретного элемента 3 задержки поступают соответственно на входы формирователей 4 и 5 импульсов. На выходе формирователя 5 в момент ступенчатого изменения амплитуды выходного сигнала формируются короткие импульсы первого канала (фиг. 2 д) , а на выходе формирователя 4 аналогично формируются импульсы второго канала, сдвинутые относительно импульсов первого канала на (TO ) (фиг. 2 е).,

Сформированные короткие импульсы первого и второго каналов в первом сумматоре б суммируются (см. фиг. 2 е и по одной цепи поступают в расширитель 11 импульсов.

На выходе расширителя 11 импульсов из входных импульсов первого и второго каналов (фиг. 2 е), сдвинутых относительно друг друга на Т, формируется последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 2 и), полярность которых соответствует полярности входных импульсов, длительность выходных импульсов расширителя 11 ИМПУЛЬСОВ выбирается иэ соо ношения л гг где Т - постоянная времени элек тромагнитой цепи СКВТ. Усиленные по мощности в усилителе 12 выходные импульсы расширителя 11 импульсов поступают на запитку первичной обмотки СКВТ 13. При запитке первичной обмотки СКВТ импульсами с длительностью к на выходных синусной и косинусной обмотках СКВТ 13 индуктируются импу сы положительной или отрицательной полярности, пропорциональные по амплитуде косинусу (для косинусной обмотки) угла поворота ротора СКВТ. Так как длительность с импульсов, поступающих на запитку первичной обмотки выбирается меньше постоянной времени Tj.ju электромагнитно цепи СКВТ, то после окончания дейст вия импульса (фиг. 2 и),в выходной цепи СКВТ практически не возникает переходной процесс, т. е. л л t 2 - t- I где с -сумгларная длительность импул са (с учетом переходного про цесса) на выходной обмотке СКВТ. В этом случае импульсный сигнал, возникающий во вторичной обмотке СК уменьшится до нулевого значения до момента прихода следующего импульса на вход первичной обмотки СКВТ 13. При этом, образованные во вторич ной обмотке СКВТ 13 импульсы (фиг,2 практически не- влияют друг на друга Выходные импульсы синусной обмотки поступают на сигнальный вход ключа 9, на опорный вход которого поступают увеличенные по длительности (в расширителе 8 импульсов) импульсы первого канала (с вых да формирователя 5 импульсов), причем длительность сформированных на выходе расширителя 8 импульсов выби ется из соотношения момент прихода на второй вход ключа 9, увеличенных по длительности импульсов первого канала, клю 9 открывается и в результате на выходе ключа появляются выходные импу сы синусной обмотки СКВТ,сформиров.а ные в момент прихода на вход первич ной обмотки СКВТ импульсов первого 1 санала (фиг. 2л, R) . Выходные импульсы косинусной обмотки также поступают на сигнальны вход второго ключа 10, на опорный вход которого приходят увеличенные расширителе 7 импульсов импульсы с выхода формирователя 4 импульсов втррого канала, при этом через ключ 10 проходят только те выходные импульсы косинусной обмотки СКВТ, ко торые возникают в момент прихода на вход первичной обмотки СКВТ импульсов второго канала (фиг. 2 м, р). В результате временной селекции выходных импульсов синусной и косиkycнoй обмоток СКВТ на входы второго аумматора 14 приходят через ключ 9 импульсные сигналы первого канала, модулированные по закону синуса и через ключ 10 (с выхода косинусной обмотки) импульсы второго канала, модулированные по амплитуде по закону косинуса. Причем как следует из работы устройства, импульсы второго канала отстают от импульсов первого канала точно на i Т -. С помощью фильтра 15, настроенного на частоту импульсов в каналах, из выходного сигнала сумматора 14 выделяется первая гармоника, равная сумме первых гармоник импульсов первого и второго каналов, сформированных соответственно на выходах ключа 9 (фиг. 2, н) и ключа 10 (фиг.2 р) Так как импульсы первого кана; а и импульсы второго канала проходят через один и тот же расширитель 11 импульсов и усилитель 12 мощности, а затем поступают на одну и ту же обмотку С1ШТ, то следовательно, амплитуды и длительности импульсов первого и второго канала, поступающие непосредственно на запитку первичной обмотки СКВТ, равны друг другу. Синусоидальный сигнал суммарной первой гармоники на выходе фильтра 15,фаза которого несет информацию об измеряемом перемещении, поступает в блок -16 формирования выходного сигнала, в котором разность фаз меходу выходными сигналами последнего, триггера двоичного счетчика 2 и фильтра 15 преобразуется в числовой эквивалент, пропорциональный измеряемому углу. Таким образом, обеспечивается ортогональность и равенство амплитуд квадратурных напряжений, поступающих на запитку СКВТ, что позволяет исключить погрешности, возникающие при включении синусно-косинусного вращающегося трансформатора в режиме электромеханического фазовращателя. Экoнo шчecкий эффект от использования предложенного технического решения обусловлен отмеченными выше его техническими преимуществами. Формула изобретения Преобразователь угла поворота ала в код, содержащий многополюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, к первичной обмотке котоого подключены выходы усилителя ощности, и блок формирования выходного сигнала, к одному входу которого подключен выход фильтра верхних частот, к другому входу - первый выход двоичного счетчика, вход которого соединен с генератором импульсов , отли чающийся тем, что с целью повышения точности преобразователя, в него введены два формирователя импульсов, дискретный элемент задержки, два сумматора, два ключа и три расширителя импульсов , входы дискретного элемента задержки подключены к первому, второму и третьему выходам двоичного счетчика, выход дискретного элемента задержки через первый формирователь импульсов подключен к одному входу первого сумматора и через первый расширитель импульсов - к опорному входу первого ключа, первый выход двоичного счетчика через второй формирователь импульсов подкпкзчен к другому входу первого сумматора и через второй расширитель импульсов к опорному входу второго ключа, выход первого сумматора через третий расширитель импульсов соединен со входом усилителя мощности, входы второго сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, сигнальные входы которых соединены с вторичными обмотками многополюсного синусно-косинусного вращающегося трансформатора, выход второго сумматора соединен с входом фильтра верхних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 15 1. Борзов М. И. Индуктивные преобразователи угла в код. М., Энергия, 1970, с. 36,

2, Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой 20 код. М. , Энергия, 197-4, с. 156 (прототип).