Преобразователь угла поворота вала в код

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и) 5032 бв Сове Ссеетскив Социалистических Республик(51) М, Кл. б 08 С 9 исоединением зая и л 1 о осударственный комите авета Министров СССР(088,8,) летень М ам изобретеии открытии ата опубликования описания 19.04.7 172) Авторы изобретения А. Б. Керпель, А, К. Смирнов и В. Д. фате(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРО ВАЛА В КОД(22) Заявлено 29,12.73 ( Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины, представленной в виде угла поворота, с цифровым вычислительным устройством.Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие фазовый датчик угла, в корпусе которого жестко укреплены статор синхронного электродвигателя и один зубчатый венец с обмоткой, другой зубчатый венец с обмоткой укреплен на входном валу, а безобмоточные зубчатые венцы жестко соединены с ротором синхронного электродвигателя и ротором-модулятором, интегрирующий фазометр, входы которого подключены к обмоткам зубчатых венцов.Однако известные преобразователи имеют значительные погрешности измерения, вызванные наличием технологических погрешностей изготовления, датчика, взаимным влиянием потоков рассеивания зубчатых венцов с обмотками, влиянием потока рассеивания двигателя, наводками от цепей питания двигателя на выходные сигналы датчика,С целью повышения точности работы преобразователя ротор-модулятор установлен на подшипниках внутри статора синхронного электродвигателя, безобмоточные зубчатые венцы выполнены с зубьями на внутренней цилиндрической поверхности, венцы с обмотками выполнены с зубьями на внешней цилиндрической поверхности и разделены один от другого экраном, который укреплен на роторе-модулятора, а число зубьев венца с обмоткой и число пар полюсов синхронного электродвигателя выбрано из условия удовлетворения уравнению нониуса.На чертеже показан предлагаемый преобразователь.Преобразователь содержит фазовый датчик 1 угла, в корпусе 2 которого укреплены статор 3 синхронного электродвигателя и зубчатый венец 4 с обмоткой 5. Зубчатый венец 6 с обмоткой 7 закреплен на входном валу 8. Ротор- модулятор 9 с экраном 1 О жестко соединен с ротором 11 синхронного электродвигателя и безобмоточными зубчатыми венцами 12 н установлен на подшипниках 13 внутри статора синхронного электродвигателя, Подшппни. ки препятся к корпусу датчика прижимной крышкой 14. У зубчатых венцов с обмотками зубья 15 выполнены на внешней цилиндрической поверхности, а у безобмоточных зубчатых венцов зубья 16 выполнены на внутренней цилиндрической поверхности.Обмотки 5 п 7 зубчатых венцов электрически соединены с входами интегрирующего ф аз о м етр а 17.Зубчатые венцы с обмотками устано с равномерным радиальным зазором вживых - Л 35 а,:. ), Ьа Е з 1 пя,безобмоточных зубчатых венцов. Все венцы имеют одинаковое количество зубьев, число которых и число пар полюсов 2 р синхронного электродвигателя выбрано из условия удовлетворения уравнению нониуса.Преобразователь работает следующим обр азом.При подключении синхронного электродвигателя к двухфазному источнику переменного напряжения стабильной частоты ротор 11 синхронного электродвигателя вместе с ротором-модулятором 9 приводится во вращение с постоянной скоростью. На подключенных к входам интегрирующего фазометра и к источникам постоянного тока обмотках 5 и 7 зубчатых венцов 4 и 6 наводятся переменные синусоидальные сигналы. Частота сигналов . равна произведению числа зубьев г на число оборотов п ротора электродвигателя в секунду Переменная составляющая выходного сигнала обмотки 7 сдвинута по фазе по отношению к переменной составляющей выходного сигнала обмотки .5 на угол , пропорциональный углу а поворота входного вала В интегрирующем фазометре 17 происходит усреднение числа зубьев г следующих подряд мгновенных значений фазовых сдвигов и преобразование среднего значения фазового сдвига в код,При усреднении числа зубьевмгновенных значений фазовых сдвигов за один оборот ротора синхронного электродвигателя погрешность измерения угла от влияния технологических погрешностей фазового датчика угла выражается формулой гдеХ - постоянный коэффициент, не зависящий от угла поворота;Ла - погрешность углового шага зубчато- венца 6;Е - смещение осей вращения ротора-модулятора и входного вала;а - текущее значение угла поворота входного вала,Поскольку венцы с зубьями на внешней цилиндрической поверхности можно выполнить с гораздо большей точностью, чем на внутренней поверхности, то предлагаемая конструкция фазового датчика угла вместе с интегрирующим фазометром позволяет значительно уменьшить погрешности по сравнению с известными преобразователями. 5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 60 Вследствие наличия потоков рассеивания индуктивных генераторов, образованных зуб чатыми венцами 4, 12 и 6, 12 и их ваимного влияния один на другой возникает погрешность изменения разности фаз выходных сиг налов обмоток с периодом, равным углу по 2 г.ворота входного вала на величину - . Для уменьшения указанной погрешности вводится экран 10, который заодно с ротором-модулятором,и разделяет зубчатые венцы 4 и 6.Напряжения питания двигателя вызывает синхронные наводки на обмотках 5 и 7, в результате чего при числе зубьев кратном числу пар полюсов синхронного двигателя сигналы наводки синхронны с переменной составляющей выходного сигнала обмотки 5, что приводит к дополнительной погрешности нелинейности. Для исключения указанной погрешности в фазовом датчике угла число зубьев г каждого зубчатого венца и число пар полюсов двигателя выбраны из условия удовлетворения уравнению нониуса, при этом сигналы наводки равномерно смещаются по фазе относительно выходных сигналов. За один оборот ротора-модулятора величина смещения составляет один период выходного сигнала, При усреднении зубьев г мгновенных значений фазы за оборот ротора-модулятора синхронные наводки также усредняются, а их влияние на погрешность нелинейности преобразования пр акти чески исключ а ется. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовый датчик угла, в корпусе которого жестко укреплены статор синхронного электродвигателя и один зубчатый венец с обмоткой, другой зубчатый венец с обмоткой укреплен на входном валу, а безобмоточные зубчатые, венцы жестко соединены с ротором синхронного электродвигателя и ротором-модулятором, интегрирующий фазометрвходы которого подключены к обмоткам зубчатых венцов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, ротор-модулятор установлен на подшипниках внутри статора синхронного электродвигателя, безобмоточные зубчатые венцы выполнены с зубьями на внутренней цилиндрической поверхности, зубчатые венцы с обмотками выполнены с зубьями на внешней цилиндрической поверхности и разделены один от другого экраном, который укреплен на роторе-модуляторе, а число зубьев венца с обмоткой и число,пар полюсов синхронного электродвигателя, выбрано из условия удовлетворения уравнению нониуса.ставитель И. НазаркинаТехред Т. Курилко одписи Тираж 690Совета Министров ССС и открякская наб д 45 ипо графи я, в р. Са иуиов а, 2 Изд.1096 И Государственного комитет по делание изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш