Двухотсчетный преобразователь углапОВОРОТА ВАлА B КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

за счет изменения активного сопро тивления СКВТ при изменении температуры и большой погрешностью за счет неравенства и неортогрнальности напряжения, питания.

Кроме того, фазовый детектор, выполняющий выделение составляющей, пропорциональной фазовому разбалансу сигналов СКВТ и компенсирующего напряжения, имеет малую чувствительность по фазе, что ограничивает точность преобразования.

Изменение фазы компенсирующего напряжения в известном преобразователе производится циклически один раз за период заполнения опорного делителя частоты, что приводит к возникновению скачкообраэноизмёняющейся динамической ошибки при OTjiaботке угла поворота вгша СКВТ.

Цель изобретения повышение статической и динамической точности преобразования в диапазоне температур .

Сущность изобретения заключается в том, что для стабилизации собственого фазового сдвига обмотки возбуждения статора точного отсчета СКВТ записывается от усилителей мощности охваченных отрицательной обратной связью. Для уменьшения погрешности преобразования, обусловленной неравенством.и неортогональностью коэф.фициентов передачиiСКВТ и напряжений питания применяется двухканальное устройство выделения и отработки фазового разбаланса, причем отработка ведется по фазе первой гармоники разностного напряжения. Для уменьшениядинамической погрешности циклический принцип формирования фазовых сдвигов компенсирующего напряжения заменяется непрерывным.

Цель изобретения достигается тем что в двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащи двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, роторная обмотка синусно-косинусного вращающегося трансформатора грубого отсчета через нуль-орган соединена с первым входом формирователя импульса записи, выход которого соединен с первым входом регистра кода грубого отсчета, кварцевый генератор, выход которого соединен со вторым входом формирователя импульса записи и с входом делителя частоты, первый выход которого соединен со вторым входом регистра кода грубого отсчет выход регистра кода грубого отсчета подключен к блоку согласования отсчётов, второй выход делителя частоты через первый дешифратор соединён со. входами первого и второго формирователя синусоидального напряжения, первые выходы которых соединены со статорными обмотками синусно-косинусного враедающегося трансорматора грубого отсчета, фазовый инхронный детектор, выход которого ерез последовательно соединенные правляемый генератор и блок управения счетчиком подключен ко входу еверсивного счетчика, первый выод которого соединен с первым входом ервого преобразователя код-напряжеие, второй выход реверсивного счетчика соединен с блоком согласования отсчетов, второй дешифратор соединен через третий формирователь синусоидального напряжения с первым входом первого сумматора и через четвертый формирователь синусоидального напряжения со вторым входом первого преобразователя код-напряжение, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, в него введены амплитудный синхронный детектор, избирательный усилитель, второй и третий сумматоры, фазосдвигающий блок, управляемый делитель напряжения, инвертор, блоки сравнения, сумматор двоичного кода, усилители мощности и усилители обратной связи, синусно-косинусный вращающийся трансформатор точного отсчета выполнен с обмотками обратной связи на статоре, роторные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора точного отсчета соединены с первыми входами блоков сравнения, выход одного из блоков сравнения непосредственно и выход другого блока сравнения через фазосдвигающий блок соединены с первым и вторым входом второго сумматора, выход которого через избирательный усилитель подключен к первым входам фазового синхронного детектора и амплитудного синхронного детектора, вторые входы фазового и амплитудного синхронньах детекторов соединены с первым выходом сумматора двоичного кода, первый вход которого соединен с третьим .выходом реверсивного счетчика, второй вход - с третьим выходом делителя частоты, а второй выход - со входом второго, дешифратора,выход третьего формирователя синусоидального напряжения соединен с первым входом второго преобразователя код-напряжение, второй вход которого соединен с первым выходом реверсивного счетчика, а выход - с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с ВЫХОДОМ-четвертого формирователя синусоидального напряжения, а выход - с первыми входами управляемого делителя напряжения и инвертора и вторым входом первого блока сравнения, выход первого сумматора соединен-со вторым входом второго блока сравнения, выходы управляемого делителя напряжения и инвертора подключены к третьему и четвертому входам сумматора обратной связи синусно-косинусного вращаквдегося трансформатора точногр отсчета через первый усилитель обратной связи соединена с первым входом первого усилителя.мощности, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя синусоидаль;ного напряжения, а выход - с первой обмоткой возбуждения синусчо-косинусного вращающегося трансформатора точного отсчета, другая обмотка обрат ной связи синусно-косинусного вргцдгц щегося трансформатора точного отсчета через второй усилитель обратной связи соединена с первым входом второго усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя синусоидального напряжения,а выход - с второй обмоткой возбуждени синусно-косинусного вращакнцегося трансформатора точного отсчета. На чертеже приведена блок-схема двухотсчетного преобразователя угла поворота вала в код. Преобразователь содержит двухотсчетный синусно-косинусный вращаю щийся трансформатор 1 (СКВТ), грубый отсчет СКВТ 2, точный отсчет СК 3, нуль-орган 4, формирователь 5 им пульса записи, регистр 6 кода грубо го отсчета, блок 7 согласования отсчетов, реверсивный счетчик 8, блок 9 управления счетчиков, управл емый напряжением генератор 10, квари.евый генератор 11, делитель 12 частоты, сумматор 13 двоичного кода, дешифраторы 14 и 15, формирователи 16-19 синусоидальных напряжений, усилители 20 и 21 мощности, .усилители 22 и 23 обратной связи, преобразователи код-напряжение 24 и 25, первый и второй сумматоры 26 и 27, блоки 28 и 29 сравн ния, фазосдвигающий блок. 30, третий cy iмaтop 31, избирательный усилитель 32, фазовый и амплитудный синхронные детекторы 33 и 34, управляемый делитель 35 напряжения, инвертор 36. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Код грубого отсчета преобразователя формируется по способу бегущей стробирующей метки . Нуль-орган 4 фиксирует моменты перехода но информационного напряжения с выхода грубого отсчета СКВТ 2. Формирователь 5 вырабатывает импульс записи, синхронизированный с частотой кварц вого генератора 11.По этому импульс производится запись числа из непрерывного работающего делителя 12 час тоты в регистр 6 кода грубого отсче та. Код, записанный в регистре б, является двоичным эквиваленте угла поворота ротора грубого отсчета СКВТ. Далее это.т код. подается на блок 7 согласования отсчетов/ где корректируется по коду старших разрядов реверсивного счетчика 8. Совокупность блоков 14,16,17,20, 21,22,23 служит для формирования напряжений питания СКВТ-1 из кода елителя 12 частоты. Блоки 16 и 17 формируют по способу кусочно-линейной аппроксимации сдвинутые по фазе на 90 эл. градусов синусоидальные напряжения. Число участков аппроксимации, определяющее спектральный состав фОЕ 1ируемых сигналов, задается дешифратором 14. Одна пара ортогональных напряжений с формирователей 16 и 17 используется непосредственно для питания грубого отсчета СКВТ 2,другая пара поддается на входы усилителей 20 и 21 мощности,выходы которых нагружены на обмотки возбуждения точного отсчета СКВТ.Обмотки обратной связи намотаны параллельно обмоткам возбуждения, поэтому в них наводится ЭДС, пропорциональная магнитному потоку, которая через усилители 22 и 23 обратной связи подается на входы усилителей 20 и 21 мощности, в результате магнитный поток и, следовательно, выходные напряжения роторных обмоток точного отсчета СКВТ 3 стабилизируются по фазе и амплитуде. Таким образом, чувствительность преобразователя к температурному изменению активных сопротивлений обмоток возб гждения СКВТ уменьшается в коэффициент стабилизации раз, кОторый определяется усилением по петле обратной связи. Совокупность блоков 15,18,19,24, 25,26 и 27 служит для формирования компенсирующих напряжений из кода сумматора двоичного кода 13. Назначение и работа блоков 15,18 и 19 аналогичны тому же блоков 14,16 и 17. Код сумма,тора 13 двоичного кода равен сумме кодов делителя 12 частоты и коду старших разрядов реверсивного счетчика 8, поэтому синусоидальные напряжения,сформированные на выходе блоков 18 и 19,изменяются по фазе относительно напряжений на выходе блоков 16 и 17 на величину, пропорциональную коду старших разрядов реверсивного счетчика 8 с соответствующей дискретностью. Дальнейшее увеличение дискретности изменения фазы компенсирующих напряжений достигается путем суммирования выходных напряжений блоков 18 и 19 с амплитудно-модулированными- ортогональными им напряжениями, получаемыми в преобразователях код-напряжение 24 и 25 по коду младших разрядов реверсивного счетчика 8. Суммирование выполняется сумматорами 26 и 27.. Таким образом, фазовый сдвиг сформированных компенсирующих напряжений на выходе сумматоров 26 и 27 относительно напряжений питания СКВТ определяется полным

кодом реверсивного счетчика 8, Блоки

28и 29 сравнения сравнивают компенсирующие напряжения с сумматоров

26 и 27 с выходными напряжениями роторных обмоток точного отсчета СКВТ 3. Первое разностное напряжение с выхода блока 28 поворачивается по фазе на 90 фазосдвигаюадим блоком

30и затем суммируются со вторым разностным напряжением с выхода блока

29третьим сумматором 31. Избирательный усилитель 32,вьаделяет из суммарного напряжения cyivwaTopa 31 первую гармонику, что позволяет уменьшить, влияние высших гармоник на точность определения равенства фаз и повысить чувствительность преобразования. Двухканальнве устройство сравнения, включающее в себя блоки 28-32,позволяет скомпенсировать погрешности преобразования, обусловленные неравенством и неортогональностью коэффициентов передачи СКВТ 3 точного отсчета и напряжений его питания. Напряжение на выходе сумматора

31содержит в себе информацию как о фазовом, так и об амплитудном разбалансе. Рабочим параметром является фазовый разбаланс, амплитудный же является нежелательным, так как может перевести блоки 32 и 33 в нелинейный режим и привес ти к отказу в работе. Совокупность блоков 34-36 представляет собой, устройство компенсации амплитудного разбаланса. Амплитудный детектор 34 выделяет из напряжения избирательного усилителя

32составляющую амплитудного разбаланса, которая, воздействуя на неинвертирующий управляемый делитель

35 напряжения, изменяет его койффициент передачи таким образом,чтобы разность напряжений блока 35 и инвертора 36 скомпенсировала амплитудный разбаланс на выходе сумматора 31. Фазовый разбаланс выделяется фазовым синхронным детектором 33, выходное -напряжение которого управляет частотой генератора 10, которая через блок 9 управления поступает на реверсивный счетчик 8 до тех пор, пока фазовый разбаланс не станет ниже порогу срабатывания генератора 10. При этом реверсивный счетчик 8 фиксирует код, эквивалентный углу , поворота ротора СКВТ 3 точного отсчета. Полный код угла поворота снимается с блока 7 и реверсивного счетчика 8.

Предлагаемый двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код позволяет повысить стабильность преобразования в диапазоне температур путем охвата цепей возбуждения СКВТ обратной связью, скомпенсировать технологические погрешности СКВТ б-такие как неравенство коэффициентов передачи по обмоткам и их неортогональность, скомпенсировать неравенство

и неортогональность напряжений возбуждения СКВТ за счет двухканального выявления фазового разбаланса, поднять чувствительность и точность преобразования фазы в код путем введения системы компенсации амплитудного разбаланса, уменьшить динамическую погрешность за счет введения непрерывного преобразования кода в фазовый сдвиг компенсирующих напряжений.

Формула изобретения

Дву хотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, роторная обмотка синусно-косинусного вращающегося трансформатора грубого отсчета .через нуль-орган соединена с первым входом формирователя импульса записи выход которого соединен с первым входом регистра кода грубого отсчета кварцевый генератор, выход которого соединен со вторым входом формирователя импульса записи и со входом делителя частоты, первый выход которго соединен со вторым входом регистра кода грубого отсчета, выход регистра кода грубого отсчета подключен к блоку согласования отсчетов, второй выход делителя частоты через первый дешифратор соединен со входами первого и второго формирователя синусоидального напряжения, пер|Вые выходы которых соединены со статорными обмотками синусно-косинусног вращающегося трансформатора грубого отсчета, фазовый синхронный детектор выход которого через последовательно соединенные управляемый генератор и блок управления счетчиком подключен ко входу реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого преобразовател код-напряжение, второй выход реверсивного счетчика соединен с блоком согласования отсчета, второй дешифратор соединен через третий формирователь синусоидального напряжения с первым входом первого сумматора и через четвертый формирователь синусоидального напряжения со BTOptxiM входом первого преобразователя коднапряжение, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, отличающийс.я тем, что, с целью повышения статической и динамической точности преобразователя, в него введены амплитудный синхронный детектор, избирательный усилитель, второй и третий сумматоры, фазосдвигающий блок, управляемый делитель напряжения, инвертор,блоки сравнения,сумматор двоичного кода, усилители мощности и усилители обратной связи, синусно-косинусный

вращающийся трансформатор точного отсчета выполнен с обмотками обратной связи на статоре, роторные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора точного отсчета соединены с первыми входами блоков сравнения, выход одного из блоков сравнения непосредственно и выход другого блока сравнения через фазосдвигающий блок соединены с первым |и вторым входом второго сумматора, выход которого через избирательный усилитель подключен к первым входам фазового синхрюнного детектора и амплитудного синхронного детектора, вторые входы фазового и амплитудног синхронных детекторов соединены с первым выходом сумматора двоичного кода,первый вход которого соединен с третьим выходом реверсивного счетчика, второй вход - с- третьим выходом делителя частоты, а второй выход - со входом второго дешифратора, выход третьего формирователя синусоидального напряжения соединен с первым входом второго пррбразователя код-напряжение, второй вход которого соединен с первым выходом реверсивного счетчика, а выход - .с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого формирователя синусоидального напряжения,а выход - с первыми входами управляемого делителя напряжения и инвертор и вторым входом первого блока сравнения, выход первого сумматора соединен со вторым входом второго блока сравнения, выходы управляемого делителя напряжения и инвертора подключены к третьему и четвертому вхоf дам сумматора обратной связи синуснокосинусного вращающегося трансформатора точного отсчета, одна обмотка через первый усилитель обратной связи соединена с первьои входом : первого усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя синусоидального напряжения, а выход - с первой обмоткой возбуждения синусно-косинусного вращакхцегося трансформатора

5 точного ртсчета, другая обмотка обратной связи синусно-косинусного вращающегося трансформатора, точного отсчета через второй усилитель обратной связи соединена с первым

0 входом второго усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя .синусоидального напряжения, а выход - со второй обмоткой возбуждения синусно-косинусного врсцдающегося трансформатора

5 точного отсчета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Зверев А.Б. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифро0вой код. Л., Энергия, 1974,

с. 85-89, 153-156.

2.Авторское свидетельство СССР № 526932, кл. G 08 С 9/04, 1978. HI iTTtm