Преобразователь угла поворота вала в код

110 526933 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.з 6 08 С 9(04 нением заявкис присо 23) Приоритет Государственнмн комите Совета Министров ССС оо делам изобретений 3) УДК 681,325(088.8) 0,08.76. Бюллетеньблико крытии ата опубликования описания 06.10.76(71) Заявит АЛА В КОД парно подклю - 4. Выходы компараторов(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛ Изобретение относится к области автоматического регулирования и управления и может быть использовано в системах слежения за углом поворота вала.Известен преобразователь угла поворота вала в код по авт. св,470841, содержащий датчик угла поворота вала, дешифратор, подключенный к управляющим входам ключей, выходы датчика угла поворота вала попарно подключены к входам демодуляторов, выходы 10 которых соответственно подключены к входам ключей и через компараторы к входам дешифратора, выход которого соединен с первым входом преобразователя напряжение - код (ПНК), второй вход которого подключен к 15 выходам ключей, а выход преобразователя напряжение - код через вычитающее устройство соединен с реверсивным счетчиком.Этот преобразователь обладает тем недостатком, что при использовании в нем в каче стве опорной частоты промышленной сети 50 Гц или сети более низкой частоты для получения огибающих, свободных от пульсаций в составе демодуляторов, требуется использование фильтров нижних частот (ФНЧ) боль шой постоянной времени. Это вызывает запаздывание выходного демодулированного сигнала по отношению к входному аналоговому сигналу переменного напряжения и, как следствие из этого, ошибку преобразования. 30 Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя за счет компенсации ошибки запаздывания.Эта цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введены дифференциатор, фильтр нижних частот, блок выделения модуля, сумматор и дополнительный преобразователь напряжение - код, выходы которого подключены к одним из входов сумматора, первый вход соединен с выходом вычитающего устройства, а второй вход дополнительного преобразователя напряжение - код соединен с выходом ключей через последовательно соединенные диФФеренциатор, блок выделения модуля и фильтр нижних частот,На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь содержит сельсин-датчик 1, демодуляторы 2 - 4, компараторы 5, дешифратор 6, ключи 7, первый преобразователь 8 напряжение - код (ПНК), вычитающее устройство 9, реверсивный счетчик 10, дифференциатор 11, блок 12 выделения модуля, фильтр 13 нижней частоты (ФНЧ), второй ПНК 14 исумматор 15.Выходы сельсин-датчика 1 почены к входам демодуляторовпоследних соединены с входамис 3) 50 55 50 65 5, выходы которых подключены к дешифратору 6. Выходы демодуляторов 2 - 4 соединенытакже с аналоговыми входами ключей 7. Выход дешифратора 6 подключен к управляющим входам преобразователя 8 напряжениекод и ключам , выход которых соединен саналоговым входом преобразователя 8 напряжение - код и дифференциатором 11. Выходдифференциатора 11 подключен к блоку 12выделения модуля, а выход блока 12 выделения модуля через ФНЧ 13 соединен с аналоговым входом второго ПНК 14, Знаковый входПНК 14 подсоединяется к знаковому входуреверсивного счетчика 10 и к знаковому выходу вычитающего устройства 9, Цифровой выход ПНК 14 соединен с сумматором 15. Второй выход вычитающего устройства 9 соединен с реверсивным счетчиком 10. Цифровыевыходы реверсивного счетчика 10 подсоединены к сумматору 15. Выход цифрового эквивалента угла поворота вала осуществляется свыхода сумматора 15. Выход ПНК 8 соединенс входом вычптающего устройства 9.Сельсин-датчик 1 преобразует механический угол поворота вала в электрический эквивалент, которым является трехфазное напряжение сельсина Л, В и С, модулированноепо амплитуде по закону синуса угла поворота.Демодуляторы 2, 3 и 4 выделяют из поступающих напряжений фаз сельсина Л, В и Согибающие, свободные от пульсаций опорногонапряжения и пропорциональные синусу углаповорота вала.Компараторы 5 сравнивают поступающиенапряжения с нулевым потенциалом и междусобой.Дешифратор 6 управляет ключами 7 и ПНК8, Первый п 1 эеоосэазователь нап 1 эяжснис; - код 8преобразует напряжение, поступающее на еговход, в цифровую форму.Вычитающее устройство 9 осуществляет вычитание двух последовательных во временикодов ПНК 8, обеспечивает единичные приращения на его выходе и определяет направление вращения.Реверсивный счетчик 10 обеспечивает запоминание последовательных единичных приращений,Дифференциатор 11 вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости вращениявала, блок 12 выделения модуля и ФНЧ 13определяют модуль скорости вращения вала.Второй ПНК 14 преобразует постоянное напряжение, пропорциональное модулю скорости,в цифровую форму, а сумматор 15 производитсложение цифрового эквивалента угла поворота вала от реверсивного счетчика 10 с цифровым эквивалентом скорости от ПНК 14.Работа преобразователя заключается в следующем,Известно, что при использовании сельсинаугол поворота вала определяется тремя переменными напряжениями, сдвинутыми относительно друг друга на 120 и модулированными по амплитуде по закону синуса угла пово 5 10 15 20 30 35 40 45 рота. Эти напряжения преобразуются в напряжения, являющиеся огибающими переменных аналоговых напряжений сельсина. Как видно из фиг. 2 в за один ооорот вала из этих огибающих выделяются двенадцать секторов по 30 каждый, причем в каждом из секторов выполняется (с точностью 2/,) соотношение ) У=:.с (1), Границы этих гекторов определепыс точками псрссечсния огибающих между собой и с нулевым уровнем напряжения.Определение моментов пересечения производится с помощью компараторов, которые через дешифратор управляют ключами и первым преобразователем напряжение - код. Сектсрные напряжения затем преобразуются в код. При этом изменение кода угла в реверсивпо.л счетчике производится едипич,:ыми прира;цсниями, поступающими с вычитающего уст ройства и имеющими место при изменении кода преобразователя.При использовании в предлагаемом преобразователе промышленной сети 50 Гц или более низкой частоты в качестве опорной демодуляторы, используемые в преобразователе и обеспечивающие получение огибающих, свободных от пульсации опорного напряжения, можно рассматривать как неминимально-фазовые звенья. Это объясняется тем, что для рабочего диапазона изменения частоты огибающей (10 - 15 Гц), определяемой скоростью иово 1 эота вала, фазовая ха 1 эактеристика демодулятора линейно зависит от частоты при постоянной амплитуде на выходе демодулятора.Коэффициент передачи пемин .мально-фазо вого звена в общем виде равен постоянной величине Л, а фазочастотная характеристика определяется выражениемоэ = - паэт (2), где т - постоянная времени, а сэ - частота.Для компенсации фазового сдвига (задержки сигнала огибающей по отношению к переменному аналоговому напряжению на входе демодулятора) используется напряжение корректировки У которое определяется производной от огибающей синуса угла поворота вала, т. е. У,=Ас 1 я 1 п 1= Йсэ соя со 1,Н где Й - коэффициент пропорциональности.В предлагаемом устройстве дифференцируются отрезки синусоиды в пределах от 0 до -+30, которые при указанных значениях угла определяют изменение косинуса по модулю в пределах от 1 до 0,88.Таким образом, последнее выражение может быть переписано в виде сЛ:М (4).Сравнивая формулу (4) с формулой (2), находим, что если Й=т, то полученное напряжение корректировки lй компенсирует фазовый сдвиг демодулятора.Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.Трехфазное напряжение сельсина Л, В и С поступает в соответствующих сочетаниях наЭ101520 25 30 35 40 входы демодулятора 2, З,и 4. На фиг. 2 а показано переменное аналоговое напряжение Улв, поступающее на г,ход демодулятора 2. На вход демодуляторов 3 и 4 поступают аналогичные напряжения, но сдвинутое относительно Уц на 120 и 240 соответственно. Выходные напряжения демодуляторов 2, 3 и 4 - огибающие, сдвинутые относительно входного напряжения на угол а=от в сторону запаздывания.На фиг. 25 изображена огибающая демодулятора 2. Аналогично изображаются огибающие демодуляторов 3 и 4.На фиг, .". ч изображено линейно-падающее и линейно-нарастающее напряжения на выходе ключей 7. Каждый из двенадцати отрезков этого напряжения соответствует изменению угла по 30. Пилообразное напряжение с выхода ключей 7 поступает на дифференциатор 11, который обеспечивает преобразование линейно-нарастающее или линейно- падающего напряжения в прямоугольное напряжение положительной и отрицательной полярностей (фиг. 2 г), соответствующее наклону пилообразного напряжения, т. е, скорости изменения угла и, таким образом, осуществляет операцию, соответствующую выражению (4). Подбором коэффициента передачи дифференциатора обеспечивается равенство 1=г. Как видно из фиг. 2 г, выходное прямоугольное напряжение дифференциатора 11 будет иметь небольшие отклонения от постоянной величины, определяемой скоростью вращения вала, за счет нелинейности функции синуса в диапазоне изменения угла в пределах от 0 до + 30. Указанное отклонение компенсируется блоком 12 выделения модуля совместно с ФНЧ 13, на которые поступает прямоугольное напряжение. От ФНЧ 13 на ПНК 14 поступает постоянное напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу (фиг, 2 д). После преобразования этого напряжения ПНК 14 в цифровую форму код коррекции прп прямом направлении вращения вала сум., пруется в комбинационном сумматоре 15 с кодом угла, поступающего с цифрового выхода реверсивного счетчика 10. С вычитающего у:тройства 9 поступает знак на реверсивный счетчик 10 и на ПНК 14. При обратном направлении врап 1 епия валакомбинационный сумматор 15 производит суммирование кода угла реверсивного счетчика 10 с дополнительным кодом коррекции ПНК 14. Знак направления вращения определяется вычитанием двух младших разрядов последующего и предыдущего кодов, полученных в первом ПНК 8. На выходе комбинационного сумматора получается полностью скорректированный код угла поворота вала.Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет повысить точность цифрового преобразователя при достаточно простом техническом решении в сельсинной передаче угла поворота вала. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код по авт. св. 470841, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены дифференциатор, фильтр нижних частот, блок выделения модуля, сумматор и дополнительный преобразователь напряжение - код, выходы которого подключены к одним из входов сумматора, первый вход соединен с выходом вычитающего устройства, а второй вход дополнительного преобразователя напряжение - код соединен с выходом ключей через последовательно соединенные дифференцпатор, блок выделения модуля и фильтр нижних частот.Составитель И, НазаркинаРедактор Н. Суханова Техред В, Рыбакова Корректор Е, Хмеле Типография, пр. Сапунова,Заказ 2067,12 Изд. 3 ЧЪ 1624 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушТираж 830 Подписиовета Министров СССРоткрытийая наб., д. 4/5