Двухканальный преобразователь перемещений Советский патент 1982 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известен преобразователь перемещения, содержащий 5}ндуктивные измерительные цепи, которые соединены через усилители-ограничители с входами блока определения направления и входами соответствующих ключей, выходы которых соединены непосредственно с входами парафазного усилителя и через соответствующий индикатор нуля - с входами элемента ИЛИ и многофазного триггера/ выходы котор.ого подключены к соответствующему ключу 1.

Недостатком этого преобразователя является сложность электронной схемы и индуктивной системы измерительных катушек.

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий.три измерительных цепи, соединенные с одними из вводов соответствующих трех ключей, выходы которых через усилитель подк.пючены к входу четвертого , первый выход которого подключен к неинвертирующему входу парафазного усилителя, а второй - к инвертирующему входу, выход парафазного уси-.

лителя является кусочно-аналоговым выходом преобразователя, выходы измерительных индуктивных цепей также подключены к входам индикаторов нуля, выходы которых подключены к входам многофазного триггера, а его выходы подключены к соответствующим управляющим входам трех ключей и к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу триггера, а его выход к управляющему входу четвертого ключа. Дискретным выходом преобразователя является выход элемента ИЛИ 2 .

Недостатком такого преобразователя перемещения в код является сложность электронной схемы и индуктивной системы измерительных катушек. Кроме того,, в рассмотренном преобразователе перемещения в код для получения кусочно-аналогового сигнала используется более- длинный участок характеристик преобразовани я,вследствие чего уменьшается линейность в краях куска характеристики, а следовательно, и. точность щ еобразо-т вания.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является.двух3м канальный индуктивный преобрлзователь перемещения, который содержит две индуктивных измерительных цепи 3.

Оцнако такой преобразователь характеризуется недостаточной точностью.

Цель изобретения - повьвоение точности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в двухканальный преобразователь перемещения, содержащий две измерительных цепи, делитель напряжения, соединенный с одной из измерительны цепей, компаратор, выпрямитель, введены коммутаторы, дешифратор, ревер,сивный счетчик, дифференциальный усилитель и дополнительный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом другой измерительной цепи а выходы обоих делителей напряжения соединены с информационными входами соответствующих коь 1утаторов, управляющие входы которых соединены с. выходами дешифратора, выходы коммутаторов соединены с входами дифференциального усилителя, выкод которого через выпрямитель подключен к выходной клемме преобразователяи к входам компараторов, выходы которых подключены к соответствукадим выходным клеммам преобразователя и к сигнальным входам реверсивного счетчика, вход обнуления которого подключен к входной кле1|№1е преобразователя Сброс, а илход соединен с входом дешифратора.

На фиг.1 представлена блок-схема описываемого преобразователя; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие -работу преобразователя; на фиг.З - вьходные напряжения.

Преобразователь содержит две из мерительных цепи 1 и 2 и делители 3 и 4 напряжения, ддаа коммутатора 5 и 6,дифференциальный усилитель 7 выпр51митель 8, два компаратора 9 и 10, реверсивный счетчик 11 и дешифратор 12. :

Измерительные цепи 1 и 2 (индукт тйвные г содержащие также двухполуПериодные выпрямители и фильтры пульсаций, выполнены в виде двух обмоток индуктосина или поворотного т; ансформатора, относительццй сдвиг между которыми составляет четверть иага обмотки, что соответствует |углу «It 90 зл. град. и якоря.

Делители 3 и 4 напряжения предназначены для деления выходных напряжений измерительных цепей 1 и 2. Количество делителей в кажцой группе равно m (п/4) + 1, где п - необходимое число аналоговых кусков В интервале одного шага. Коэффициенты деления для делителей 3 группы .определяются из выражения cOs(2Xi/n),a для делителей 4 группы - из выражения sin(2tri/n), где i 0,1,2.... (m-1) - номер делителя в группе. На фигуре 2а представлены эпюры напряжений, снимаемых с делителей 3,4 относительно перемещения йкоря индуктосина для п 20(). Так как относительный сдвиг между обмотками индуктосина составляет четверть шага С обмотки, то такой же сдвиг имеет место и

0 между полупериодами напряжений и и и., измеряющихся по синусоидальному закону и имеющих одинаковые амплитуды и, Uj., на выходе соответствукицих измерительных цепей 1 и 2.

5 При построении эпюр, представленных на фигуре 2а, также учтено, что

Кэзо cos(2 /п) 1} Кд4о sin (2 Я,/п) 0;

.W (w. - О,

0 так как т-1 п/4;

Кэ4 () (in-l)/n 1. Коммутаторы 5 и б предназначены для подключения в определенном порядке, зависящем от перемещения, к

5 инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя 7 одновременно по оцному выходному напряжению с делителей, имеющих оди.наковый порядковый номер i в делителях 3 и 4, соответственно, по сигналам, поступанвдим от дешифратора 12. Дифференциальный усилитель 7 предназначен для усиления сигналов,поступающих на его инвертирующий и неинвертирующий входы через ксммутато5 ры 5 и 6 с соответствующих групп делителей 3, 4 напряжения.

На фиг. 26 представлена эпюра изменения выходного напряжения дифл ;ференциального усилителя 7 относи тельно перемещения . Как видно из фиг. 26 период повторения серий,состоящих из кусков гшалоговых характеристик с положительными или отрицательными Наклонами в количестве п/4, составляет половину шага.

Выпрямитель 8 предназначен для выпрямления выходного напряжения дифференциального усилителя 7. Выход выпрямителя 8 является кусочно-ана0 логовым выходом преобразователя. На.пряжение на выходе выпрямителя 8 Ug (UKA) имеет вид, показанный на фиг. За.

5 Компаратор 9 предназначен для

формирования короткого импульса,когда входной сигнал достигает нулевого уровня щэи перемещении направо (фиг.36). Компаратор 10 предназначен

0 для формирования короткого импульса, когда входное напряжение равно опорному напряжейию при перемещении налево (фиг. За). Реверсивный счетчик 11 предназначен для подсчета общего числа импульсов, соответствующего числу .аналоговых кусков пройденных якорем в интервале L/2 (фиг.26). Дешифратор 12 предназначен для управления работой коммутаторов 5 и б. Цепь сброса предназначена для начальной установки реверсивного счетчика 11 в исходное положение. Щэеобразователь работает следующим образом. Перед началом работы реверсивный счетчик- 11 при помощи сигнала сЪроса устанавливается -в.исходное положение. При перемещении якоря направо на инвертирующий вход дифференциального усилителя 7- через коммутатор 5 подключается напряжение и делителя 3, а ча неинвертирующий вход дифференциального усилителя 7 через коммутатор 6 - напряжение К (фиг 2а). На выходе дифференциального усилителя при перемещении напр во отрицательное напряжение по абсолютной величине уменьшается (фиг.26 Так как выпрямитель 8 инвертирует только положительные напряжения, то отрицательное напряжение поступает на входы компараторов 9 и 10 без изменения. При дальнейшем перемещении в какой-то момент времени выход ной сигнал дифференциального усилите ля 7 достигает нулевого уровня, и компаратор 9 вырабатывает дискретный импульс, соответствующий аналоговому куску перемещения (фиг.За,б). Дискретный сигнал с выхода компаратора 9 09 поступает на первый дискретный выход преобразователя (Ug ) и на вхо прямого счета реверсивного счетчика 11, При этом дешифратор 12, деши руя состояние счетчика 11, переключает коммутаторы 5 и б, и на инвертирующий и неинвсртнрукадий входы дифференциального усилителя 7 поступают соответственно напряжения Kg и Uj. через коммутаторы 5 и б с делителей 3 и 4 напряжения. При дальнейшем перемещении направо до точки, равной четверти шага обмотки работа преобразователя происходит аналогично описанному выша. В интер вале перемещения от L/4 до L/2 рабо та преобразователя отличается от описанного выше лишь тем, что с выхода усилителя 7 на вход выпрямителя 8 поступает положительное напряжение, а выпрямитель 8 инвертирует его в отрицательное. При перемещении направо (или налево) цикл переключе ния делителей 3 и 4 для п 20 равен десяти аналоговым кускам, В общем случае цикл переключения делите лей равен п/2 аналогичным кускам. Пусть в какой-то момент времени, когда якорь находится в.положении g, , он меняет направление перемещения и начинает двигаться налево .За). При этом кусочно-аналоговое напряжение по абсолютной величине начинает увеличиваться и в какой то момент времени достигает значения опорного напряжения компаратора 10. При этом компаратор 10 вфабатьга ает короткий импульс, который поступает на вход oCpaTHOfo счета реверсивного счетчика 11 и на второй дискретный выход (О фиг, За,в). Дешифратор 12, дешифруя состояние счетчика 11, переключает коммутаторы 5 и 6. Напряжение порога срабатывания компаратора 10 l/g выша напряжеш1я u| на величину, которая необходима для нормальной работы тфеобраэователя При дальнейшем перемещении якоря налево работа гфеобраэователя аналогична описанному вьше. Таким образом, полное перемещение можно определить путем суммирования числа импульсов, выданных на первом дискретном выходе, считая их положительными, с числом импульсов второго даскретного выхода, считая их отрицательными, прибавляя к результату величину перемещения в зоне аналогового куска, .определяемую по выходному кусочно-аналоговому сигналу. Использование новых элементов, соединенных по предложенной схеме, выгодно отличает предлагаемый двухканальный преобразователь перемещений, так.как повышается линейность кусочно-аналоговой характеристики, а следовательно, точность преобразования, а за счет применения Двух компараторов и реверсивного счетчика исключается возможность появления сшибки преобразования при перемещении, происходящем с изменяющимся направлением. 1фоме того, использование только двух измерительных цепей (в качестве котор ах могут быть использованы стандартные индуктосины) позволяет формировать кусочно-аналоговые характеристики преобразования, имеющие такую же или лучшую линейность чем кусочноаналоговые характеристики двухканального преобразователя перемещения, содержащего четыре измерительных цепи. Формула изобретения Двухканальный преобразователь перемещений, содержащий две измерительных t(a пи, делитель напряжения, соединенный с одной из измерительных цепей, компараторы, выпрямитель, отличающийС я тем, что, с целыр повышения точности преобразования, в него введены коммутаторы, дешифратор, реверсивгадй счетчик, дифференциальный усилитель и дополнительный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом другой измерительной цепи, а выходы обоих делителей напряжения соединены с информационными входами соответствующих коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходами дешифратора, выходы коммутаторов соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого через выпрямитель подключен к выходной клемме преобразователя и к входам компараторов, выхода которых подключены к соответствующим выходным клеммам преобразователя и к сигнальным входам реверсивного счетчика, вход обнуления которого подключен к входной клемме щ еобраэователя Сброс а выход соединен с входом дешифратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 670954, кл. G 08 С 9/04, 1977,

2.Авторское свидетельство СССР I 697012, кл. G 08 С 9/04, 1978.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2913620/18-24,

кл, G 08 С 9/04, 29.01.80 (прототип).

/W f.