Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2996 А с 5 ю Н 03 М 1/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИ ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИДЕТЕЛ ЬСТВУ.К АВТОРСКОМ пользовано, например, в с ния антеннами спутниково системах, к которым пред ро кие требования к темпераработы датчика угла, удал в,тельное расстояние. Иэоб и чивает повышениестабильности и помехоуст разователя, Преобразоват ф- зовращатель 1, генераткомпараторы 3 - 6, КБ-триг торы-вычитатели 9 и 10, ге ного и генератор 12 косин. элементы И 14 и 13, счетч ТА датчики тока 17 - 20, термоэлементы 21 и 22, диффер лители 23 и 24, сумматор шину 26, Использование(56) Домрачев В,Т, и др, Схемотехника цировь 1 х преобразователей .перемещенийМ Энергоатомиэдат, 1987, с, 76, рис.5.2.Авторское свидетел ьство СССРМ 1162045, кл. Н 03 М 1/50, 1983.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к автоматикевычислительной технике и может быть и истемах управлей связи и в других ьявляются жесттурному режиму енного на значиретевие обеспеемпературной ойчивости преобель содержит фаор 2 импульсов, еры 7 и 8, сумманератор 11 синусусного сигналовики тока 15 и 16, компенсирующиеенциальные уси и выходную в качестве опор1742996 Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может быть использовано, например, в системах управления антеннами спутниковой связи и вдругих системах, в которых предъявляютсяжесткие требования к температурному режиму работы датчика угла, удаленного назначительное расстояние,Целью изобретения является повышение температурной стабильности и помехоустойчивости преобразователя,На фиг,1 представлена схема преобразователя угла. поворота вала в код; на фиг.2- эквивалентная схема замещения фазовращателя. 1Преобразователь угла поворота вала в: код содержит фазовращатель 1, генератор 2импульсов, первый 3, второй 4, третий 5 ичетвертый 6 компараторы, первый 7 и второй 8 В 5-триггеры, первый 9 и второй 10сумматоры-вычитатели, генератор 11 пара фазных синусных сигналов, генератор 12парафазных косинусных сигналов, первый13 и второй 14 элементы И, первый 15 ивторой 16 счетчики, первый 17, второй 18,третий 19, четвертый 20 датчики тока, пер. вый 21 и второй 22 термокомпенсирующиеэлементы, первый 23 и второй 24 дифференциальные усилители, сумматор 25 и выходную шину 26.Преобразователь угла поворота вала вкод работает следующим образом.Импульсы генератора 2 тактовых импульсов подаются на входы генераторов синусного 11 и косинусного 12 сигналов.Сформированные сигналы с их выходов через датчики 17-20 тока соответственно подаются с помощью симметричной линии наодни и другие входы входных обмоток фа: зовращателя 1. С датчиков 17 и 18 тока сигнал, пропорциональный току однойобмотки, поступает на входы первого сумматора-вычитателя 9, а сигнал с датчиков 19и 20 тока, пропорциональный току другой; обмотки, поступает на входы второго сумматора-вычитателя 10. С выходов суммато 5 10 20 25 30 устранить погрешности преобразователя, связанные с неравенством амплитуд и нео ртогональностью фаз. напряжений, запитывающих фаэовращатель 1.С целью исключения температурногодрейфа выходного када преобразователя, вызванного дрейфом фазы между входным 40 напряжением фазовращателя и током в обмотках возбуждения, в качестве опорных сигналов использованы не напряжения возбуждения, а токи, протекающие в обмотках возбуждения фазовращателя. Для любого 45 произвольного угла поворота вала фазовращателя между напряжением возбуждения и ных сигналов токов возбуждения фазовращателя 1, сформированных с помощью датчиков 17 - 20 тока, а также введение в схему конденсаторов 21, 22 позволяет в совокупности достичь температурной стабильности преобразователя, практически равной нулю, а наличие симметричных выходов генераторов 11 и 12 парафазного синусного и парафазного косинусного сигналов в сочетании с симме 1 ричными линиями какна стороне возбуждения, так и со стороны выхода фазовращателя с использованием дифференциальных усилителей позволяет существенно повысить помехоустойчивость преобразователя 2-11-9-3-7-13 - 15-25, 2- 1.2-10-4-8-14-16-25, 11-17-1-18 - 11, 12- 19-1-20-12, 19-10, 20-10, 17.-9, 18-19, 1-23-5-7, 1-21-1, 1 - 24 - 6 - 8, 1-22, 3 - 15, 3 - 16, 2-14, 2-13. 2 ил,ров-вычитателей 9 и 10 сигналы одного и другого каналов, являющиеся опорными,подаются на нуль-компараторы 3 и 4 соответственно. Нуль-компараторы 3 и 4 формируют импульсы при переходе опорных сигналов через ноль и подают их на Я-входы ЯЯ-триггеров 7 и 8 соответственно, Сигналы двух других обмоток фазовращателя, являющиеся выходными, с помощью симметричной линии передаются также на дифференциальные усилители 23 и 24 одного и другого каналов соответственно. С помощью компараторов 5 и 6 при переходе через ноль выходных сигналов, поступающих с выходов дифференциальных усилителей 23 и 24 формируются импульсы,адресуемые на В-входы ВЗ-триггеров 7 и 8 одного и другого каналов. В результате на выходах ЯЯ-триггеров 7 и 8 формируются сигналы, длительность которых пропорциональна углу поворота вала фазовращателя 1. С помощью элементов И. 13 и 14 и счетчиков 15 и 16 производится преобразование длительности этих импульсов в цифровой код. Цифровые коды каждого из каналов(одного и другого) с выходов счетчиков 15 и 16 суммируются в сумматоре 25, на выходе 26 которого образуется цифровой код, равный полугумме входных кодов одного и другого каналов и пропорциональный углу поворота вала фазовращателя 1, причем применение двух каналов (одного и другого) позволяет1742996 5током в обмотках возбуждения существуетфазовый сдвиг, обусловленный наличиеминдуктивности и активного сопротивления)гобмотки, причем этот фазовый сдвиг изменяется при изменении активного сопротив-5ления обмотки возбуждения. ПосколькуЭДС, наводимая на выходных обмотках фазовращателя, является следствием тока возбуждения, то между напряжениемвозбуждения и ЭДС присутствует темпера 1 Отурный дрейф фазы, При использованиисигналов, пропорциональных току возбуждения, в качестве опорных удается частичноустранить температурный дрейф кода преобразователя, вызванный изменением активного сопротивления обмоток,возбуждения фазовращателя,Для практически полного устранениятемпературного дрейфа кода преобразователя в его схему введены термокомпенсирующие элементы - конденсаторы 21 и 22. Для Ьдоказательства этого рассмотрим зквивален-ную схему фазовращателя по одному из каналов (фиг.2). Эквивалентная схема другого канала является аналогичной.Экспериментально установлено, что с увеличением температуры индуктивные параметры изменяются незначительно, в то время как активное сопротивление обмоток В 1 и Й 2 увеличивается, а активное сопротивление потерь холостого хода Яо уменьшается.Записав согласно законов Кирхгофа в комплексной форме распределение токов и ЭДС, получим отношение выходного напряжения и входного тока в фаэовращателе Поставив в него переменные значения Во, В 1 и В 2, линейно зависящие от температуры, и приравняв производную этого соотношения по температуре к нулю, получим равенство для определения необходимого реактивного сопротивления элемента, шунтирующего обмотку возбужденияЮВо 42 Й 2 Во + Хо . Ф 82Хн -2 йо ЙрХо где Хв - расчетная величина необходимого . реактивного сопротивления;Йо, В 1, Й 2, Хо, Х 1, Х 2 - активные и реактивные сопротивления холостого хода и обмоток фазовращателя;ао и а 2 - .модули температурных коэффициентов изменения сопротивления холостого хода и обмотки возбуждения.На практике величина Хн всегда получается отрицательной, что свидетельствует онеобходимости емкостной нагрузки.Емкость конденсатора определяют по .формуле ЪЙо Й 2 лов в сочетании с симметричными линиями как на стороне возбуждения, так и со стороны выхода фазовращателя с использовани- ЗО ем дифференциальных усилителей 23 и 24дает возможность существенно повысить помехоустойчивость преобразователя.Таким образом, предлагаемое схемноерешение преобразователя угла поворота вала в код позволяет значительно повысить его 5 температурную стабильность и помехоустойчивость, Так, например, при использовании в качестве фазовращателя датчикатипа ВТтемпературная погрешность в диапазоне.температур +50 С равна нулю при 16-разрядном выходном коде, а помехоустойчивость при длине линии связи с датчиком, равной 12 м, такова, что разрешающая способность преобразователя составляет половину млад- щего разряда 16-разрядного выходного кода без усреднения 40 45 прео и 22,етени мула изо Использование в качестве опорных сигналов токов возбуждения фазовращателя, сформированных с помощью датчиков 17-.20 тока, а также введение в схему преобра зователя конденсаторов 21 и 22, включенных параллельно выходным обмоткам фазовращателя, позволяют в совокупности достичь температурной погрешности преобразователя, практически равной нулю, В свою очередь, наличие симметричныхвыходов генераторов парафазного синусно-.го 11 и парафазного косинусного 12,сигнаПреокод, содеимпульсосоидальндиненыпервыйпервогодом первнуль-комны с Й-вх й)Хнгде в - частота тока возбуждения,Поэтому именно с целью обеспечения термостабилизации в схему предлагаемого бразователя введены конденсаторы 21бразователь. угла поворота вала в ржащий фаэовращатель, генератор в, два генератора парафазных синуых напряжений, входы которых соес выходом генератора импульсов, и второй нуль-компараторы, выход нуль-компаратора соединен с Я-вхоого ВЯ-триггера, третий и четвертый параторы, выходы которых соединеодами соответственно первого и вто. Тираж Подписное.твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 2295 ВНИИПИ Го Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина; 101 рого триггеров, выходы которых соединены с одними входами первого и второго элемента И соответственно, другие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы соединены со счетными входами первого и второго счетчиков соответственно, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого является выходом преобразователя, входы обнуления первого и второго счетчиков соединены с вы: ходом первого нуль-компаратора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения температурной стабильности и помехоустойчивости преобразователя, в него введены четыре датчика тока, два сумматора-вычитателя, два термокомпенсирующих элемента, выходы генераторов синусоидальных напряжений через соответственно первый и второй датчики тока соединены с одними входами соответствующих входных обмоток фазовращателя, а другие выходы генераторов синусоидального напряжения через соответственно третий и четвертый датчики тока соединены с другими входами соответствующих входных обмоток фазовращателя, выводы первого датчика тока соединены с одними входами первой и второй групп входов первого сумматора-вычитателя, выводы второго датчика тока соединены с другими входами первой и второй групп входов первого сумматора вычитателя, выход которого соединен с входом первого нуль-компаратора, выводы третьего датчика тока соединены с одними входами первой и второй групп входов второго сумматора-вычитателя, выводы четвер того датчика тока соединены с другимивходами первой и второй групп. входов второго сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом второго нуль-компаратора, выходы первой выходной обмотки фа зовра;цателя соединены с выводамипервого термокомпенсирующего элемента и входами первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом третьего нуль-компаратора, выходы второй 20 выходной обмотки фазовращателя соединены с выводами второго термокомпенсирующего элемента и входами второго дифференциального усилителя; выход которого соединен с входом четвертого нуль компаратора.