Фазовая система для преобразованияуглА пОВОРОТА B КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 G05B11/12 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам измерения и кодирования углов поворота вала объекта. По основному авт. св. № 567163 известна фазовая система преобразования угла поворота в коду содер жащая многополюсный датчик угла, выход которого через компенсирующий фазовращатель соединен с первым входом фазового дискриминатора и через последовательно соединенные синуснокосинусный вращакяцийся трансформатор и первый фазосдвигающий мостовой кон тур с вторым входом фазового дискриминатора, выход которого через усилитель соединен с исполнительным дви гателем, соединенным кинематически с валом преобразователя угол-код и валом синусно-косинусного вращающего ся трансформатора, второй выход которого соединен с вторым фазосдвигающим мостовым контуром, первую и вторую компенсирующие RC-цепи, соединенные параллельно с соответствующими мостовыми контурами. Компенсирукнций фазовращатель выполнен с использованием синусно-косинусного вращающегося трансформатора Г П. Б такой системе возникает погрешность преобразования при изменении температуры окружающей среды. Погрешность проявляется в виде смещения нулевого положения системы и обусловлена дрейфом нуля фазового дискриминатора при изменении температуры окружающей среды. Кроме того, при практической реализации подобных систем в них применяются канальные усилительно-преобразующие устройства, которые при изменении т емпературы окружающей среды, при старении электроэлементов, изменении питающего напряжения также изменяют свои фазовые характеристики и коэффициен-па усилений, что вызывает дополнительное смещение нулевого положения системы. Это обуславли3вается тем, что канальные усилительно-преобразующие устройства включают ся до выявителя угла рассогласования фазового дискриминатора элемента сравнения . Поэтому изменения параметров усилительно-преобразукицих уст ройств приводят к изменению разности фаз входных напряжений фазового диск риминатора, в. результате на его выходе образуется напряжение рассогласования, которое обуславливает смеще ние нулевого положения системы. Цель изобретения - повышение точности преобразования угловых величин при нестабильности нуля фазового дис риминатора и усилч ельно-преобразовательных элементов 8 условиях изменения температуры окружающей среды путем опр1аделения. изменений нулевого положения системы и учета этого изме нения в процессе измерения и преобра зования угловой величины в числовой эквивалент Поставленная цель достигается тем что в фазовую систему для преобразования угла поворота в код введены дополнительный двигатель, дополнител ный усилитель, дополнительный синусно-косинусный вращанщийся трансфор-г матор, двухполюсный переключатель и однополюсный переключатель, замыкающий и размыкакщий контакты которо го соединены с первым и вторым выходами многополюсного датчика угла поворота соответственно, а подвижный контакт - с обмоткой питания синусно-косинусного вращающегося транс форматора фазовращателя, первый замыкаюпщйся контакт двухполюсного Перек лючателя соединен со входом питания дополнительного двигателя, вал которого соединен с валом синусно-косинусного вращающегося трансформатора коммутирующего фазовращателя, первый размыкакнций контакт - с вторым разМ91как1цим контактом двухполюсного переключателя, первый подвижный контакт двухполюсного переключателя - с выходок усилителя, второй подвижный контакт двухполюсного переключателя соединен со входом питания исполнительного двигателя, а второй замыкающий контакт двухполюсного переключателя - с входом дополнительного усилителя, вал допйлннтельного синус но-косинусного преобразователя соедин н с валом преобразователя уголкод, выход дополнительного синусно14косинусного вращающегося трансформатора соединен со входом дополнительного усилителя. На чертеже представлена фазовая система преобразования угла поворота в код. Фазовая система преобразования угла поворота в код содержит многополюсный датчик 1 угла поворота, первый выход которого через компенсирующий фазовращатель 2 соединен со входом фазового дискриминатора 3. Фазовращатель 2 состоит из синуснокосинусного вращающегося трансформатора 4, в выходные обмотки которого установлены два фазрсдвигающих мостовых контура 5 и 6. Выходы контуров соединены последовательно. Параллельно мостовым контурам 5 и 6 установлены первая и вторая компенси- рунмцие RC-цепи 7. Ко второму входу фазового дискриминатора 3 подключен вход фазовращателя 8, который выпол- нен аналогично первому фазовращателю 2 и содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор 9, два мостовых фазосдвигающих контура 10 и 11 и две компенсирующие RC-цепи 12 и 13. Вход фазовращателя 9 через однополюсньй переключатель 14 соединен либо с первым (второе положение) , либо со вторым выходами многополюсного датчика 1 угла (первое положение переключателя). Выход фазового дискриминатора 3 соединен с уси- лителем сигнала рассогласования 15, выход которого через двухполюсный переключатель 16 соединен либо с исполнительным двигателем 1 7 (первое положение переключателя;, либо с дополнительнь1м двигателем 18 (второе положение) , вал которого кинематически соединен с ротором СКВТ 4 первого фазовращателя. Ротор дополнительного СКВТ 19 кинематически соединен с ротором СКВТ 9 второго фазовращателя 8, а выход дополнительного СКВТ J9 соединен с дополнительным усилителем 20. выход которого через двухполюсный переключатель 16 (второе положение) соединен с исполнительным двигателем 17, вал которого кинематически соединен с ротором СКТБ 9 второго фазовращателя 8 и преобразователем 21 угол-код. Перед работой система должна быть настроена выполнением следующих операций. Переключатель 16 устанавливается в первое положение, выход усилителя 15 оказывается подключенным к двигателю 17, Переключатель 14 устанавливается во второе положение, при этом на оба канала системы поступает напряжение MO с выхода датчика 1 угла с одинаковой фазой. При таком положении переключателей система автоматически устанавливается в угловое положение, равное о . Подобный режи работы фазовой системы назван режимом контроля нулевого положения. В угловом положении ротора, равном д, он устанавливается в нуль (его выходное напряжение ЛVe: равно нулю). В нулевое положение СКТБ 19 устанавливается с помощью поворота статора. Указанные операции выполняются всего Лгапь один раз яри регулировке систе1И После из выполнения переключатели 14 и 16 устанавливаются в первое положе ние (рабочее) . В этом положении пере лючателей происходит процесс измерен и преобразования угловой величины в числовой эквивалент. Работа системы заключается в след ющем. При повороте входного вала многополюсного датчика 1 на угол j фаза управляющего направления V с выхода . датчика 1 угла сдвигается относитель но фазы опорного напряжения на угол J3 , где / - число пар полюсов . датчика угла. При этом на выходе фазового дискриминатора 3 и усилителя 15 образуется напряжение рассогласования.Ду (Ди), Под действием этого напряжения исполнительный двигатель 17 разворачивает ротор СКВТ 9 фазовращателя 8, а вместе с ним и вал многоотсчетного преобразователя 21 угол-код на угол оС р Я . С выхода преобразователя 21 угол-код описан числовой эквивалент (код)N , пропорциональный величине NS , т.е. углу поворота вала объекта. При изменении температуры окружающей среды, длительной работе возникает дрейф нуля фазового дискриминатора вызывает напряжение рассогласования на выходе усилителя 15Д, под действием которого исполнительный двигатель 17 развернет ротор фазовращателя 8 на дополнитель ный уголЛоС. В результате с вырсода преобразователя 21 будет описан числовой эквивалент, пропорциональный NElb pгде V - ошибка преобразования, обусловленная дрейфом нуля системы. Для измерения этой ошибки и ее учета вводится режим корректировки нулевого положения, системы. Переключатель 14 переводится во второе положени.е. При этом система устанавливается автоматически и угловое положение равноо о + е , На выходе дополнительного СКВТ 19 возникает напряжение .4 Uo, пропорциональное смещению нулевого положения системы ДсС. Переключатель 16 переводится во второе положение. Тогда под действием напряжения ДУоС №1хода СКВТ 19 исполнительный двигатель повернет ротор СКВТ, а вместе с ним и ротор СКВТ 9 фазовращателя В и вал преобразователя 21 вновь в угловое положениео о, при котором , т,е. в положение, определяемое первоначальным режимом контроля нулевого положения, С другой стороны, под действием напряжения дрейфа нуля/1 р() двигатель 18 повернет ротор СКВТ 4 фазовращателя 2на дополнительный угол, равный Д. Фазовый сдвиг выходного напряжения Vo фазовращателя 2, пропорциональный величине дрейфа нуля системы Д и преобразованный фазовым дискриминагором 3в напряжение 4Vi , компенсирует напряжение дрейфа ЛУ(хр . При переводе переключателя 16 в первое положение выходная ось системы занимает угловое положение, равное Ло После переврда переключателя 14 в первое положение система переводится снова в-рабочий режим, т.е,режим измерения и преобразования угловой величины в код, но ошибка преобразования, обусловленная дрейфом нуля системы, отсутствует. Режим корректировки нулевого положения системы повторяется эпизодически. Интервал времени между корректировками зависит от стабильности характеристик примененных электронных схем системы и влияния внешних дестабш1изируюш;их факторов. Как . правило, этот интервал времени составляет 10-20 ч при перепаде температур около 40с, Время корректировки зависит от времени переходного процесса следящей системы при переключении переключателей 14 и 16, которое невелико и не превышает 1-2 с, В связи с этим, поскольку характер изменения углового положения радиоастйономического прибора достаточно медленный (не более 15 угловых минут в минуту), потери информации в период корректировки не происходит. Использование предлагаемой системы в условиях, характеризующихся широким диапазоном изменения температуры окружающей среды и длительной работой, отличает ее от известных, так как она обладает возможностью корректировки нулевого положения и не содержит составлякяцей погрешности, обусловленной дрейфом нуля фазового дискриминатора и усилительно-преобразовательных элементов, в процессе прейбра зования угловой величины. Это позволяет снизить тре6ова1шя к зяектронным устройствам свЕсТемы, упростить их построение, снизить требования к стабильности применяемых электроэлементов, испальз.Овать- серийные синусноиосинусные вращакшфиеа трансформаторы и элементную, базу, отказаться от специальных устройств термостатирования отдельных узлов системы Предлагаемая система имеет высокие эксплуатационные характеристики, точность преобразования увеличивается в 5-10 раз за 50 ч непрерывной работы при перепаде температур около . Формула .изобретения . Фазовая систейа для преобразования угла- поворота в код по авт.сВо№5&7163 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цепью повышения точности преобразования, в нее введены дополнительный двигатель, дополнительный усилитель, дополнительный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, двухполюсный переключатель и однополюсный переключатель, замыкающийся и размыкающий контакты которого соединены с первым и вторым выходами многополюсного датчика угла поворота соответственно, а подвижный контакт - с обмоткой питания синусно-косинусного вращающегося трансформатора фазовращателя, пер- вый замыкающий контакт двухполюсного переключателя соединен со входом питания дополнительного двигателя, вал котороЫ соединен с валом синусно-косинусного вращающегося трансформатора компенсирующего фазовращателя, первьй размыка1рщий контакт - со вторым размыкающим контактом двухполюсного, переключателя, а первый подвижный контакт двухполюсного переключателя - с выходом усилителя, второй подвижный контакт двухполюсного переключателя соединен со входом питания исполнительного двигателя, а второй замыкающий контакт двухполк сного переключателя - с выходом дополнительного усилителя, вал дополнительного синусно-косинусного преобразователя соединен с валом преобразователя угол-код, выход дополнительного синусно-косинусного вращающегося трансформатора соединен со входом дополнительного у силителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 567163,- кл. 6- 05 В 11/12, 12.12.74.