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

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования угловых перемещений в цифровой код.

Известны преобразователи угловых перемещений в фазу электрического сигнала, содержащие амплитудный модулятор, фазовращатель, амплитудные детекторы, избирательные усилители, дифференциальные усилители и фазосдвигающую КС-цепь, в которых достигается удвоение масштаба преобразования угла, а также повышение точности работы за счет того, что фазовращатель работает в наиболее выгодном высокочастотном диапазоне, а измерение фазы происходит на низкой частоте fIj.

Однако наличие в этих устройства избирательных усилителей, а также фазсодвигающих RС-цепей обуславливает появление составляющей поррешности преобразования, определяемой фазовой нестабильностью частотозависимых цепей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь с модуляцией проводимости выходных цепей, который содержит кварцевый генератор, делител

частоты, формирователи синусоидального питания, подключенные к первому делителю частоты, двухфазные синусоидальные гетеродины, подключенные ко второму делителю частоты, индукционный фазовращатель, преобразователь частоты фазомодулированного сигнала, подключенный к выходным обмоткам фаэовргицателя и к двухфазным

o синусоидальным гетеродинам, преобразователь частоты опорного сигнала, подключенный к формирователям синусоидального питания и к двухфазным синусоидальным гетеродинам, два

5 фильтра низкой ча1сто.ты, один из которых подключен к выходу преобразователя частоты фазомодулированного сигнала, а второй - к выходу преобразователя частоты опорного сигнала

0 и формирователи импульсов, подключенные к выходам фильтров низкой частоты 2.

Повышение точности достигается за счет получения эффекта, аналогич5ного эффекту фильтра обратной, последовательности. Благодаря этому устраняются погрешности, вызванные неидеальностью питания фазовращателя.

Недостаток этого преобразова0теля - погрешности, вызванные использованием в нем фильтров низких частот.

Кроме того, наличие в преобразователе инерционных звеньев, какими являются фильтры низких частот,: приводит к ухудшению его динамических характеристик и, следовательно, к возникновению дополнительной погрешности при быстрых изменениях входного угла.

Так, например, если фильтр низких частот состоит из трех звеньев с граничными частотами Шр 1500 Г а частота сигнала tiJ 1000 Гц, то з4держка, вносимая фильтром, составит 0,64 мс.

Цель изобретения - повышение, точ ности преобразователя угла поворсэта вала в код,.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор, выход которого соединен с входами двух дели.телей частоты, выход первого из которых соединен с входом формирователя двухфазного синусоидального на.пряжения, выходы которого соединены со входами фазовращателя, три формирователя импульсов, выход первого из которых соединен с первым входом преобразователя- фазакод, введены два коррелятора, сумматор и селектор длительности импульсов, причем вход первого формирователя импульсов соединен с одним из выходов формирователя двухфазного синусоидального напряжения, входы двух других формирователей импулЬсов соединены с соответствующими выходами фазовращателя,а выходы - с первыми входами корреляторов, вторые входы которых соединены с выходом второго делителя частоты, выходы корреляторов соединены со входами сумматора, выход которого соединен со входом селектора длительности импульсов , выход которого соединен со вторым входом преобразователя фазакод.

На фиг. 1 представлена функционалная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временные диагр)амг&1 работы преобразователя . ,

Преобразователь содержит генератор 1, первый делитель 2 частоты, второй делитель 3 частоты, формирователь 4 двухфазного синусоидального напряжения, фазовращатель 5с первичными 5-1 и вторичными 5-2 обмотками, формирователи 6-8 импульсов , корреляторы 9 и 10, сумматор 11, селектор 12 длительности импульсов и преобразователь 13 фаза-код (фиг.1),

Преобразователь работает следующим образом. .

Импульсное напряжение частотой f| с генератора 1 подается на входы первого и второго делителей 2 и 3

частоты, имеющих коэффициенты деления К и Кд, причем К # Kg; . С выхода первого делителя 2 частоты импульсная последовательность поступает на вход формирователя 4 двухфазного синусоидального напряжения, на выходах которого выделяются два напряжения

U,-UoCOsu t.

и

U s Uo&Intu t

с равными амплитудами Vg

и частота2TCfми ш . Напряжение U,

запаздыIf 1.А«иЫ1./Ь1.Ъ (I ,

К,л

вает на фазе на 90 эл.град. относительно напряжения U, .Эти напряжения подаются на входы фазовргицателя 5, который работает в режиме вращающегося поля.

Если вращаквдееся поле фазовращателя по каким-либо причинам эллиптическое и содержит обратновращающуюся составляющую с относительной амплитудой а, то его выходное квадUa и ид

ратурные напряжения

можно представить в виде

Uo, (a),(a t-zoJ+V,) cioos(aJ -fc-Zo ,

где Уф - амплитуда выходного напряжения .фазовращателя; масштаб преобразования угL ла;

угол поворота ротора фазой6 вращателя;

V Мп

начальный сдвиг фазы обратно вращающейся составляющей . Выходные напряжения фазовращателя DO, и подаются на формирователи 7 и 8 импульсов, которые формируют импульсные последовательности5 (и,5),

U(,sign(U)

С выходов формирователей (фиг.2) импульсные последовательности поступают на первые входы корреляторов 9 и 10, на вторые входы которых (Поступает импульсное напряжение (in

7К f

С частотой Ыа . со второго

Ч делителя 3 частоты

. (M,),

-J

где Uq. - амплитуда импульсов.

На выходах корреляторов 9 и 10 имеем взаимно корреляционные функции «67 ( « Т Cf)

«дтСг co9 C4-to,j)pi;-zai -f ч-асо«{(ы,) -Zot- „ Rc,7 №) (cos(u.-4)pt--2al,j- d )- U)2)pt:-f Импульсные последовательности,соответствующие входным и выходным напр жениям корреляторов 9 и 10 представ лены на временной диаграмме (фиг.2 С выходов корреляторюв 9 и 10 сигналы Rg7 С) и R (Т) поступают на сумматор) 11, на выходе которого и„-21 ()pt-Zdi f- р-« Из этого выражения видно, что обратйовращаюцаяся составляющая поля фазовращателя вообще не содержится в выходном сигнале и поэт му не нуждается в фильтрации. Предлагаемому устройству свойственен эффект, аналогичный эффекту фильтра обратной последовательност что позволяетв значительной мере снизить влияние электрической и магнитной ассиметрии фаэовращателя С выхода сумматора 11 сигнал поступает на селектор 12 длительности импульсов, который определяет условие существования коррел ционной связи. Выходные импульсы селектора 12 длительности импульсов поступают на преобразователь 13 фаэакод и используются в качестве сигнальной импульсной последовательнос ти. В качестве опорной импульсной последовательности используются импульсы, получаемые с формирователя импульсов. Подключение формировател 6 импульсов к выходу формирователя 4 двухфазного синусоидального позво ляет исключить погрешность преобраз вания, связанного с дрейфом фазовой фарактеристики последнего. Так как при возможном дрейфе фазовой характеристики формирователя 4 двухфазно синусоидального напряжения опорная импульсная последовательность и импульсная последовательность,несущая информацию о входном угле смешаются по фазе на одну и ту же величину Питание фазовращателя осуществляется высокочастотным напряжением, а измерение фазы происходит на низкой частоте, что позволяет получить высокую разрешакхцую способность преобразователя и снизить тем самым требования к электронньм схемам обработки информации. Экономический эффект от использования данйого изобретения обусловлен его техническими особенностями. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор, выход которого соединен со входами двух делителей частоты, выход первого из которых соединен со входом формирователя двухфазного синусоидального напряжения, выходы которого соединены со входами фазовращателя,три формирователя импульсов, выход первого из которых соединен с первым входом преобразователя фаза-код, отличающийся тем, что, с Целью повышения точности преобразователя, в него введены два коррелятора, сумматор и селектор длительности импульсов, причем вход первого формирователя импульсов соединен с одним из выходов формирователя двухфазного синусоидального напряжения, двух других формирователей импульсов соединены с соответствующими выходами фазовращателя, а выходы с первым входами корреляторов, вторые входы которых соединены с выходом второго делителя частоты, выхйды корреляторов соединены со входами суквлатора, выход которого соедийен со входом селектора длительности импульсов, выход которого соединен со вторым входом преобразователя фаза-код. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 569843, кл, G 01 В 7/30,1975. 2. Эле стротехнические преобразователи угла с электрической редукцией. Под ред. А.А. Ахметжанова.М., Энергия, 1978, с. 143-148 (прототип) .

О,