Преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг

Союз СоеетскиюСоциалистическик.Республик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ855396по делам изобретений н открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ФАЗОВЫЙ СДВИГ3Изобретение относится к системам ав. томатического контроля и преобразования перемещений, а именно к преобразователям угла поворота вала в фазовый сдвиг.Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие многополюсные вращающиеся трансформаторы, в которых измеряемому сдвигу фазы ставится в соответствие с эталонным сдвиг фазы, полученный с компенсационного фазовращателя (например, имеющего цифровой выход). Сдвиг фазы компенсационного фазовращателя изменяется до устранения рассогласования между измеряемым и эталонным сдвигами фаз, обнаруживаемого с помощью фазового дискриминатора. Выходной код компенсационного фазовращателя соответствует измеряемому сдвигу фаз 11. 15 Недостатком таких устройств является погрешность, обусловленная эксцентриситетами установки ротора и статора датчика в сочетании с недостаточностью нарезки шлицов и дефектами формы рабочих поверх ностей ротора и статора. В процессе эксплуатации возможны нерабочие смещения ротора и статора, что вызывает дополнительную погрешность системы.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг, содержащий многополюсный фазовращательный датчик угла с выходной обмоткой, компенсационный фазовращатель и фазовый дискриминатор в виде ключа и низкочастотного фильтра. Входы фазового дискриминатора подключены к компенсационному фазовращателю и выходной обмотке фазовращательного датчика, а выход - к исполнительному устройству (например, двигателю) компенсационного фазовращателя 12.Недостатком известной системы является ограничение точности допусками на установку и нерабочие смещения ротора и статора многополюсного датчика. Цель изобретения - повышение точности преобразователя угла поворота вала в фазовый сдвиг за счет автокомпенсации длиннопериодной погрешности, обусловленной дефектами монтажа ротора и статорамногополюсного фазовращательного датчика.Поставленная цель достигается тем, чтов преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг, содержавший многополюсныйдатчик, на роторе которого расположенадвухфазная обмотка, подключенная к источнику питания, на статоре расположенавыходная й-секционная обмотка и ключ,вход которого соединен с выходом компенсационного фазоврашателя, управляющий,вход которого соединен с выходом фильтранижних частот, введены (п) дополнительн х ключей, соединенных последовательно,вход первого дополнительного ключа соединен с выходом основного ключа, выход(ив 1) дополнительного ключа соединен совходом фильтра нижних частот, управляющие входы ключей соединены с выходамисоответствующих секций выходной п-секционной обмотки.На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя угла поворота вала вфазовый сдвиг; на фиг. 2 - . расположениевекторов напряжений на секциях выходнойобмотки; на фиг. 3 - временные диаграммы коммутационных функций с соответствуюгцими погрешностями,Преобразователь угла поворота вала вфазовый сдвиг содержит многополюсныйдатчик с ротором 1, на котором размещена двухфазная обмотка 2 (показаны зачерненными участками) и статором 3, на котором помещена выходная обмотка, разделенная на и секций (на фиг. 1 обмотка разделена на четыре секции 4, 5, 6 и 7). Двухфазная обмотка 2 ротора подключена соответственно к двухфазному источнику 8питания. Секции 4, 5, 6 и 7 выходной обмотки многополюсного датчика подключенысоответственно к управляемым входам и ключей (на фиг. 1 четыре 9, 10, 11 и 12),которые включены последовательно и представляют собой фазовый дискриминатор,вход ключа 12 подключен к компенсационному фазоврацателю 13, а выход через фильтр нижних частот 14 - к исполнительному устройству (например, двигателю)компенсационного фазовращателя 13, С выхода компенсационного фазоврашателя 13снимается цифровой код, эквивалентный углу поворота ротора 1 многополюсного датчика.Преобразователь работает следующим образом.При питании обмотки 2 ротора 1 двух,фазным напряжением от источника 8 питания с секций 4 - 7 выходной обмотки снимаются выходные напряжения, фаза которых изменяется пропорционально углу поворота ротора 1 с электрической редукциейр, где р - число пар полюсов многополюсного датчика, Если во время нарезки, например, шлицов статора допущена несоосность центра заготовки с осью шпинделяПоскольку данные коммутационные функции не зависят от амплитуды векторов ком мутации, а /у/=/ - Цт/, суммарная коммутационная функция Уу (получаюшаяся вследствие последовательного соединения ключей) не имеет фазовой (угловой) погрешности. В результате выходные напряжения ключей 13 вых, (заштрихованные участки 40 фиг. 3) не содержат постоянной составляюшей, пропорциональной погрешности Ьу в известном. Переменная составляюшая 13 вых.сглаживается фильтром 14, Напряжение с выхода фильтра, пропорциональное рассо гласованию между углом поворота фазовращательного датчика и фазовым углом выходного напряжения компенсационного фазовращателя 13, воздействует на исполнительное устройство (например, двигатель) компенсационного фазовращателя.50 Исполнительное устройство устанавливаетсоответствие фаз напряжений фазоврашательного датчика и компенсационного фазовращателя, При этом код на выходе компенсационного фазовращателя соответствует углу поворота датчика.Точность компенсации длиннопериоднойпогрешности многополюсного фазовращательного датчика в предлагаемой фазовой следящей системе определяется числом п сек 5 0 5 20 25 Эо станка (технологический эксцентриситет), то даже при точной установке ротора и статора датчика в изделие выходные напряжения Ы, 135, 13 и 13 г (фиг. 2), снимаемые с секций 4 - 7 обмотки статора, имеют фазовые (угловые) погрешности ф/= =/ - 9 г/, если технологический эксцентриситет статора задан по оси, проходяшей через центры секций 4 и 6 (при этом векторы 134 и ив не имеют фазовых погрешностей). При задании эксцентриситета установки ротора по оси, проходящей через центры секций 5 и , амплитуды векторов (3 5 и 13 г различны, В результате при суммировании (т, е. последовательном соединении секций) веоров 114, 135, 13 в и от возникает погрешность Ь(р углового отклонения суммарного вектора 13, которая определяется по формуле/ - Р, 5 Юс(- Йр 1 огде 1 р - эксцентриситет установки ротора;- технологический эксцентриситет статора; Бр - выходной сигнал пары полюсов обмотки при номинальном зазоре между ротором и статором; К - крутизна характеристики зазор-сигнал в точке номинального зазора; а( - угол поворота ротора; дср - средний диаметр зазора между статором и ротором.В данном преобразователе векторы Ба 135, 1.16 и Ь т (фиг. 2) являются векторами коммутаций соответственно ключей 12, 11, 9 и 10,855396 У Ц ию О Составитель В. РыТехред А. БойкасТираж 702 лин Корректор М. Кост Подписное едактор Т. Гыршканаказ 6885/56ВНИИПИпо д113035, МоФилиал ППП комитета СССР и открытийская наб., д. 4/5 од, ул. Проектная,Государственного лам изобретений ква, Ж - 35, Рау Патент, г. Ужго ций выходной обмотки и ключей фазового дискриминатора.Формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг, содержащий многополюсный датчик, на роторе которого расположена двухфазная обмотка, подключенная к источнику питания, на статоре расположена выходная п-секционная обмотка и ключ, вход которого соединен с выходом компенсационного фазовращателя, управляющий вход ко торого соединен с выходом фильтра нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены (и - 1) дополнительных ключей, соединенных последовательно, вход первого дополнительного ключа соединен с выходом основного ключа, выход (и - 1) дополнительного ключа соединен со входом фильтра нижних частот, управляющие входы ключей соединены с выходами соответствующих секций выходной и-секционной обмотки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР521636, кл. 6 08 С 9/04, 1974.2. Зверев А. Е. и др. Преобразователиугловых перемещений в цифровой код. ЛЭнергия, 1974, с. 162 - 163 (прототип).