Устройство для преобразования углового перемещения в напряжение

1)640347 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соввтоиии Социалистических Республикб 1) Дополнительное к авт. свид-ву Заявлено 18.01,77 (21) 2444397/18-24 08 С 9/О присоединением заяв осударстеенныи комитет СССР по делам изобретений и открытий5) Дата опубликования описания 30.12.78(72) Авторы изобретени С. Пронин, В, А, Русинов и Э. ака Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В НАПРЯЖЕНИЕ 2 тель, выход котовходом трцп ера,тот 2. о соединен со вторыо фильтр ццжнцх час Предлагаемое устройство может быть использовано в системах автоматики и контрольно-измерительной техники и предназначено для преобразования углового перемещения в пропорциональное ему напряжение постоянного тока,Известно устройство для преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, два усилителя-ограничителя, две дифференцирующих цепи, подключенные ко входам триггера, и фильтр,Фазные обмотки сельсина подключены к усилителям, один из которых подсоединен к фазочувствительной цепи 11.Однако этот преобразователь имеет ограниченный диапазон измеряемых угловых перемещений (от 0 до 120) и обладает низкой точностью. Это объясняется тем, что напряжение в измерительном канале пропорционально междуфаз ному напряжению сельсина, а его амплитуда зависит от углового положения ротора и может быть близкой к нулю.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, обмотка возбуждения которого через первый усилитель-ограничитель соединена с первым входом триггера, второй усилитель-ограничиОднако это устроиство также имеет огра циченный диапазон измерения угловых перемещений (от 0 до 360), что объясняется неоптимальным вь)бором фазовращающих цепей, обеспечивающих сдвиг фазы между напряжениями измерительного и опорного 10 каналов. Кроме того, точность измеренияугловых перемещений огранцчена погрешностью перехода с одного опорного напряжения на другое, что обусловлено несимметричностью фазных напряжений сельси на, а также нестабильностью амплитудыимпульсов триггера ц влиянием сопротивленя нагрузки на коэффициент псредачц выходного каскада.Целью изобретения является расширение 20 диапазона преобразуемых угловых перемещений и повышение точности измерения.С этой целью устройство содержит тритрансформатора, делитель напряжения, суммирующий резистор, фазосдвигающий 25 мост, третий усилитель-ограничитель, двапереключателя и источник опорных напря.жений, фазные обмотки сельсина подключе.ны к первичным обмоткам трансформаторов, вторичные обмотки двух трансформа торов включены последовательно и встреч640347 10 2 О 50 Е, Е,55 60 65 3но между собой и подключены к одной диагонали фазосдвигающего моста, вторичная обмотка третьего трансформатора через делитель напряжения и суммирующий резистор - к другой диагонали моста, вход второго усилителя-ограничителя подключен параллельно суммирующему резистору, выход триггера через третий усилитель-ограничитель подключен к управляющим входам переключателей, силовые цепи которых включены между выходами источника опорных напряжений и входом фильтра нижних частот.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит сельсин (датчик) 1, трансформаторы 2, 3, 4, делитель напряжения, состоящий из резисторов 5, 6, суммирующий резистор 7, фазосдвигающий мост 8, второй усилитель-ограничитель 9, первый усилитель-ограничитель 10, триггер 11, третий усилитель-ограничитель 12, переключатели 13 и 14, источник опорных напряжений 15 и фильтр нижних частот 16.Устройство работает следующим образом, К обмотке возбуждения 17 сельсина 1 и ко входу усилителя-ограничителя 10 подводится опорное напряжениеУ, (1) =- Е, 81 п щ 1,где Е, - амплитуда, а о 1 - частота опорного напряжения, Междуфазные напряжения 1-1 лв, (/вс, УсА с фазных обмоток 18, 19, 20 сельсина 1 поступают на первичные обмотки трансформаторов 2, 3, 4, причем величина их зависит от угла поворота О ротора сельсина: УАв (г): К,У, (1) 81 п 6: Е 81 п 6 81 п щ 1,Увс Р) = К,У,81 п (О + 120) =Напряжение на вторичных обмоткахтрансформаторов 2, 3, 4 имеет вид: в - -АВТв - ВС 1а -САК одной диагонали фазосдвигающего моста 8 подводится напряжение У, (1) == 1 з + 4,У, (1) = Е йп (6 + 120) йп щ 1 -- Е йи (6 - 120 в) йп щ 1 = -- l 3 Е со 8 О йп щ 1 =. - Евсозй 81 пщ 1,Фазосдвигающий мост 8 сбалансирован начастоте о таким образом, что в другой егодиагонали напряжение изменяется по закону: У, = - Е,созе созщ,Ко вторичной обмотке тансформатора 2 25 зо 35 40 45 4подключен делитель напряжения, состоящий из резисторов 5 и 6. Напряжение нарезисторе 5 имеет вид:У,= Е, йп 6 йп щ,причем соотношение резисторов 5 и 6 выбирается таким, чтобы Е 5=Е,.Напряжение на суммирующем резистореимеет вид:С,(г): - . Ув+У,(1) =Евйп 8 йпщ 1 -- Е, соз 1-) созщ = - К,Е, со 8(6+ щ) =- : КвЕ 1 81 П (90 + 6 + И),Если за начало отсчета угла поворота ротора сельсина принять фазу напряжения 1/,(1), смещенную на 90 сро=ср 1+90, то сдвиг фаз напряжений будет определяться выражением:9 в - о - (6 + 90+ щ) - (щ+ 90) = 6,т. е. прямо пропорционален углу поворота ротора сельсина. В моменты перехода напряжений с 1, и с 11(е) через нулевые значения, усилители-ограничители 9 и 10 вырабатывают положительные и отрицательные перепады напряжения, причем отрицательными осуществляется запуск триггера 11. Триггер вырабатывает прямоугольные2 лимпульсы с периодом Т= и длительно 6стью т= - , пропорциональной углу поворота ротора сельсина.Амплитуда импульсов триггера увеличивается усилителем-ограничителем 12 до величины, необходимой для управления переключателями 13 и 14. Переключатели включены противофазно, поэтому если один из переключателей замкнут, то другой разом кнут. Поэтому вход фильтр а нижних частот 16 за время импульса оказывается подключенным к одному выходу источника опорного напряжения 15, а во время паузы - к другому выходу источника 15.На выходе фильтра 16 напряжение имеет вид; где Е, и Е, - напряжения на выходах источника опорных напряжений 15, т. е. пропорционально углу поворота ротора сель- сина, При повороте ротора сельсина от 0 до 360 напряжение на выходе устройства изменяется пропорционально от Е, до Е,.Предложенное техническое решение позволило расширить диапазон измеряемых угловых перемещений (от 0 до 360) и повысить точность линейного преобразования углового перемещения в фазу напряженияТираж 72 СР по делам изо142 митета сква, Ж огра фин апунова,измерительного канала, причем амплитудавыходного напряжения фазовращателя постоянна по величине и не зависит от углаповорота ротора сельсина,Формула изобретения Устройство для преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, обмотка возбуждения которого через первый усилитель-ограничитель соединена с первым входом триггера, второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен со вторым входом триггера, и фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности устройства, оно содержит три трансформатора, делитель напряжения, суммирующий резистор, фазосдвигающий мост, третий усилитель-ограничитель, два переключателя и источник опорных напряжений, фазные обмотки сель 6сина подключены к первичным обмоткамтрансформаторов, вторичные обмотки двухтрансформаторов включены последовательно и встречно между собой и подключены5 с одной диагонали фазосдвигаюшего моста,вторичная обмотка третьего трансформатора через делитель напряжения и суммирующий резистор - к другой диагонали моста, вход второго усилителя-ограничителя10 подключен параллельно суммирующему резистору, выход триггера через третий усилитель-ограничитель подключен к управляющим входам переключателей, силовые цепи которых включены между выходами ис 15 точника опорных напряжений и входомфильтра нижних частот.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР20468290, кл. т 08 С 19/48, 15.05.76,2, Авторское свидетельство СССР475647, кл. Ст 08 С 9/04, 15.10.75,