Преобразователь угла поворотаВАлА B элЕКТРичЕСКий СигНАл Советский патент 1981 года по МПК G01B7/30 G01D5/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

1

Изобретение относится к системам автоматической передачи сигналов,а именно к преобразователям угла поворота вала в электрический сигнал.

Известны индукционный преобразователи угла поворота вала в электрический сигнал типа вращающихся трансформаторов (,ВТ) , содержащие на статоре обмотку возбуждения, квадратурную и дополнительную обмотки, на роторе две взаимно-перпендикулярные обмотки и усилитель переменного тока В данных устройствах такого рода производится компенсация колебаний основного магнитного потока в элект рической машине при изменении нагрузки или собственных параметров ВТ путем управления величиной магнитного потока дополнительной обмотки или обмотки возбуждения, причем нагрузкой усилитепя переменного тока является дополнительная квадратурная пли обмотка возбуждеНИН ВТ, изменение магнитного пото- ка которых стабилизирует основной . магнитный поток J.

Недостатками этих преобразователей являются наличие фазовых сдвигов ,напряжений и токов в основных и дополнительных обмотках ВТ, что снижает точность преобразователя и требование достаточно большой мощности усилителя переменного тока, что ведет к увеличению массы и габаритов устройства.

Наиболее близким по техническому решению к данному устройству является преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал, содержащий обмотку возбуждения и обмотку обратной связи на статоре, усилитель переменного тока, ротор с двумя взаимно перпе1здикулярными обмотками, обмотка обратной связи и один из вьпсодов усилителя соединены с клеммами источника питания, и к выходу усилителя подключена обмотка возбуждения. Данное устройство является системой автоматического регулирования с отрицательной обратной связью по потоку. На вход усилителя поступает сигнал рассогласования, появляющийся в результате сравнения приложенного напряжения и ЭДС дополнительной об мотки, пропорциональной магнитному потоку основной оЬмотки. При равенстве сравниваемых величин рассогласование отсутствует, система находится в уравновешенном состоянии. В случае изменения по каким-либ причинам величины магнитных потоков изменяется величина рассогласования и система стремится уменьшить величину рассогласования и тем самым при вести поток к первоначальному положению 2J. Однако наличие электронного усилителя в цепи обратной связи, а также трансформаторная связь между обмотками приводят к фазовым искажения сигнала компенсации, что снижает эффективность данного метода стабилизации потока и функциональную точность преобразования угла в электрический сигнал. Кроме того, включени обмотки возбуждения ВТ, создающей основной поток в машине, непосредственно на выход требует от него зн чительной выходной мощности , приче это требование усугубляется индукти ным характером нагрузки усилителя. Это обстоятельство исключает возмож ность микроминиатюризации электронн схемы и создания компактного модуля индукционного преобразователя. Цель изобретения - повышение точ ности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал введены блок фазовой коррекии и бло емкостной нагрузки, вход блока фазо вой коррекции соединен с вторым выводом обмотки обратной связи, а его .- выход - с сигнальным входом усилите ля переменного тоу.а, вход и выход б ка емкостной нагрузки соединены соответственно с первым и вторым выво дами обмотки возбуждения. На чертеже изображена структурна схема преобразователя угла поворота вала в электрический сигнал. Преобразователь содержит на статоре обмотку 1 обратной связи и 34 обмотку 2 возбуждения, оси которых параллельны, первый вывод ог,мотки обратной связи и первый вывод обмотки возбуждения подключены к одной из клемм 3 источника питания, усилитель 4 переменного , вход питания которого соединен с другой клеммой источника питания, а выход подключен к- первому выводу обмотки 2 возбуждения, ротор 5 с двумя взаимно перпендикулярными обмотками, блок 6 фазовой коррекции, вход которого соединен с первым выводом обмотки 1 обратной связи, а выход - с сигнальным входом усилителя 4 переменного тока, блок 7 емкостной нагрузки, включенный парадлельно обмотке 2 возбуждения. Преобразователь работает следующим образом. При подключении напряжения питания О к клеммам 3 на выходных (роорных) обмотках преобразователя форируются напряжения, изменяющиеся по определенной функциональной зависимости от угла поворота ротора 5. В зависимости от способа включения преобразователя и соединения его обмоток может быть реализованы синуснокосинусная, линейная зависимость или режим фазовращателя. На точность воспроизведения преобразователем функциональной зависимости выходного электрического сигнала от угла поворота оказывают влияние факторы технологического и эксплуатационного, характера, которые вызывают изменение собственных параметров индукциoHHOio преобразователя и колебания основного магнитного потока в электрической машине, создаваемого обмоткой 2 возбуждения. Стабилизация этого потока осуществляется автоматическим регулированием выходног напряжения усилителя 4 переменного тока, а следовательно и величины тока в обмотке 2 возбуждения. На вход усилителя 4 поступает сигнал рассогласования, появляющийся в результате сравнения приложенного напряжения и ЭДС дополнительной обмотки 1 обратной связи, пропорциональной магнитному потоку обмотки 2 возбуждения. Обмотка 1 обратной связи связана с сигнальным входом усилителя 4 через блок в фазовой коррек11ии, который устраняет фазовьш СДВИГ между cpaгtнивi e я Iми напряжениями на входе усигипчли пере5менного тока. Устранение фазового сдвига между сравниваемыми напряжениями повышает чувствительность сис темы автоматического регулирования величине рассогласования и точность регулировки величины основного магнитного потока, т.е. степень его ст билизации, а следоватёльнр повышает ся и точность воспроизведения функциональной зависимости преобразова теля. Обмотка 2 возбуждения подключена одним концом к выходу усили теля 4, а другим - к первой клемме источника питания и потребляет мощность для создания основного потока в машине в основном от источника питания. Выходной сигнал усилителя 4 переменного тока вносит небольшую добавку в формирование этого потока при наличии рассогласования на вход усилителя, т.е. при изменении основного магнитного потока, и стабилизирует его. Блок 7 емкостной нагрузки, представляющий собой набор конденсаторов, включен параллельно обмотке 2 возбуждения, которая является активно-индуктивной нагрузкой. Он приближает характер нагрузки усилителя 4 переменного тока к активному, снижает реактивный ток и дополнительно уменьшает фазовый сдвиг и требуемую выходную мощ кость усилителя. Экономический эффект от использования преобразователя угла поворота вала в электрический сигнал обусловлен отмеченными вьш1е его техническими преимуществами. Формула изобрете1шя Преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал, содержащий расположенные на статоре обмотку возбуждения и обмотку обратной связи, первый вьшод обмотки обратной связи соединен со вторым выводом обмотки возбуждения и с первой клеммой источника питания, вторая клемма которого соединена с входом питания усилителя переменного тока, выход которого соединен с первым выводом обмотки возбуждения, и ротор с двумя взаимно перпендикулярными обмотками, отличающийся тем, что, с целью повьш1екия точности преобразователя, в него введены блок фазовой коррекции и блок емкостной нагрузки, вход блока фазовой коррекции соединен с вторым выводом обмотки обратной связи, а еговыход - с сигнальным входом усилителя переменного тока, вход и выход блока емкостной нагрузки соединены соответственно с первым и вторым выводами обмотки возбуждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 275791, кл. G 08 С 9/04, 1970. 2. Хрущева В. В. Электрические стройства автоматикм. Л., Энергия, 1976, с. 3-4 (прототип).

г X