Преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов

(п) 545999 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ свид полнительное к 2) Заявлено 06,10.75 Р 1 Кл 08 С 4(о 1 178 с присоединением аая1231 Приоритет сударствеииы иоиите света Министров СССР по р,елаи изооретеииии отари,т,й летень М ия 04.04(43) Опубликовано 05,02,77 Б 1 о15) Дата опубликовачия опис УДтК 681,3(I е) Заявите ензенский филиал Всесоюзного научно-исследовате; ьскогсехнологического института приборостроения 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬС.Вначено для применен 1 цстемах, используюш кие датчики в качест азователей угла ново зобретение о ки и предчаз тоя в рактерча метОдцческая НОрешность не;П 1 нейности характеристики преобразования, обусловленная конечным временем разряда интегратора, Кроме: ого огределенную состаьпяюшу 10 нелцнейност 11 характер 11 стцк 11 ВнОситто Обстоятельство, что 1:нтет ратоо в известной схеме преобразователя реализован набазе аперцодического звена 1 - го порядка,в результате чего на выход 1111 теграторанапряжение изменяется по закону, близкомук экспоненциапьному. Кроме того, в известном преобразователе предъявляются весьмажесткие трсоованця к стабильности уровнейсрабатывания схем сравнения напряжений.Крутизну футцйции преобразования устройстваопределяют значения напряжений опорных источников и источника дпя создания зарядноготока, а также значение емкости интегрирующего конденсатора. Временная и температурнаястабильность характеристик преобразователяопределяется стабильностью характеристик укзанных источников напряжения и пассивныхэлементов схемы. 11 ожно также Отмет 1 ть и тообстоятельство что в преобразователе не предусматривается возможность пинеар 1 циц а инфо поте рмационных снциометричесичных преобр и ота пер звестны и разов атеспедовани угла повороываюшего пре вала в част испопьзуюшие гри образователя "Ц,Известен такж поворота вала в ч сов, содержащий п чик, соединенный входов интегратор шиной нулевого по разь 0зователь углаедования импульобр сто трическии датцом с одним из отенциом одним ко а, а друг тенциала м концом - сдругой вход ином основного егратора соединен с выхо вухпозиционного переключ первыйн с шинойратораока сравеля игнапьныи вход кото нулевого потенциала, ОДКЛЮЧЕН К ОДНОМУ Е ЕНИЯ 12),Основным недостат г едине интег ов бп ых з в н ком изв точност естного устроиь преобразоваразователя хатва является низк ак как дпя данного пре яэ 1 заобщей характеристики преобразования в случае нелинейности характеристики преобразования потенциометрического датчика,Цель изобретения - повышение точностипреобразователя. ЬЭто достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов введены формирователь импульсов стабильной длительности, масштабирующее устройство, источник напряжения, 1 рделитель напряжений, блок резисторов идополнительный двухпозиционный переключатель, выход источника напряжения соединенс первым сигнальным входом дополнительного двухпозиционного переключателя, через масштабирующее устройство - с другимвходом блока сравнения и через дслительнапряжения - со вторыми сигнальными входами дополнительного и основного двухпозиционных переключателей, выход блока срав нения через формирователь импульсов стабильной длительности соединен со входомисточника напряжения и с управляющими входами двухпозиционных переключателей, потенциометрический датчик через блок резис- Иторов соединен с выходом дополнительногодвухпозиционного переключателя,На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2 - эпюры напряжений на выходах отдель- ЗОных узлов преобразователя, В состав преобразователя входит переключаемый источник1 разнополярного напряжения, подключенныйко входу делителя 2 напряжений, и черезмасштабирующее устройство 3 - ко второму З 5входу блока 4 сравнения напряжений, дополнительный двухлозиционный переключатель5, подсоединенный через блок 6 резисторовк потенциометрическому датчику 7 и ко второму входу интегратора 8, основной двухпо- фзиционный переключатель 9, выход которого подключен к первому входу интегратора8, и формирователь 10 импульсов стабильной длительности, подсоединенный к выходублока 4 сравнения напряжений.Процесс формирования периода выходныхколебаний преобразователя состоит в следующем, Рассмотрим момент времени, когдана выходе переключаемого источника 1 имеет место положительный уровень напряжения У (см, фиг. 2), причем выход пеЫреключателя 5 подключен к выходу делителя 2, а выход основного переключателя 9 -к шине "Земля" (как показано на фиг. 1).На выходе делителя, образованного посредством образцового резистора 6 и потенциометрического датчика 7, имеет место полой 6жительный уровень напряжения Ц,К -3+2 бр где Ир - номинальное значение напряжения на выходе переключаемого источника 1 напряжения;К - коэффициент передачи делителяВр - значение сопротивления образцового резистора блока 6;% - значение выходного сопротивления потенциометрического датчика 7.В результате интегрирования вышеуказанного напряжения интегратором 8 на выходе последнего формируеся линейно изменяющееся развертывающее напряжение, ско 1рость изменения которого О, характеризуется выражением:, ц, к догде Т - постоянная времени интегратора 8,По истечении интервала времени(исчисляемого от момента установки переключателей 5 и 9 в указанное положение) линейно изменяющееся возрастающее напряжение на выходе интегратора 8 достигнет положительного опорного уровня, сформированного на выходе устройства 3, При этом срабатывает блок 4 сравнения напряжений ивыдает управляющий сигнал на формирователь10 импульсов стабильной длительности, Навыходе последнего формируется прямоугольный импульс управления длительностью 1 р.В результате на .время действия указанногоимпульса выход переключателя 5 оказывается подключенным к выходу переключаемогоисточника 1, а выход основного переключателя 9 - к выходу делителя 2 напряжений.При этом (на время действия указанногоимпульса) изменяется знак крутизны линейно изменяющегося напряжения на выходе интегратора 8(О ц)(см, фиг. 2), причем скорость изменения этого напряжения равнао К 1 оо+ с0По истечении длительности временного интервала, равного 1 р, второй вход интегратора 8 через образцовый резистор блока 6оказывается подключенным к выходу делителя 2 напряжений, а первый вход интегратора 8 - к шине фЗемля", и начинается процессформирования нового периода выходных колебаний преобразователя. В отличие от предшествующего периода вновь формируемыйхарактеризуется тем, что на выходе переключаемого источника 1 меняется полярностьвыходного напряжения. В остальном же прсцесс формирования нового периода выходныхколебаний происходит аналогично, 545999Установившийся режим работы преобразо вателя характеризуется уравнениемсКУК дф О М-т 7 к-убГ и+Ро где Т - длительность периода выходных колебаний преобразователя.После простейших преобразований с учетом того, что Г=/т (где Ф частота колебаний), получим функцию преобразования устройства в виде Из последнего выражения следует,что рассмотренный преобразователь при К = 1/2имеет линейную характеристику преобразования, причем стабильность крутизны преобразования не определяется стабильностьювремязадающей цепи интегратора и стабильностью опорных источников напряжения. Привыборе коэффициента передачи К1/2 пред-фставляется возможным обеспечить нелинейный вид характеристики с вогнутостью характеристики вверх или вниз в зависимостиот того К) 1/2 или К( 1/2) и тем самым30линеаризовать общую характеристику преобразования фугол-частота" в случае нелинейной характеристики потенциометрическогодатчика,Улучшения качественных показателей преобразователя достигнуто за счет уменьшения мультипликативной и аддативной составляющих погрешности и обеспечения возможности плавной регулировки линейности общейхарактеристики преобразования,Формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала вчастоту следования импульсов,содержащийпотенциометрический датчик, соединенный одним концом с одним из входов интегратора,а другим концом - с шиной нулевого потенциала, другой вход интегратора соединен свыходом основного двухпозиционного переключателя, первый сигнальный вход которого соединен с шиной нулевого потенциала,выход интегратора подключен к одному извходов блока сравнения, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения точностипреобразователя,в него введены формирователь импульсов стабильной длительности,масштабирующее устройство, источник напряжения, делитель напряжения, блок резисторов и дополнительный двухпозиционный переключатель, выход источнпка напряжения соединен с первым сигнальным входом дополнительного двухпозиционного переключателя,через масштабируюшее устройство - с другим входом блока сравнения и через делительнапряжения - со вторыми сигнальными вхоцами дополнительного и основного двухпозиционных переключателей, выход блока сравнения через формирователь импульсов стабильной длительности соединен со входом источника напряжения и с управляющими входамидвухпозиционных переключателей, потенциометрический датчик через блок резисторовсоединен с выходом дополнительного двухпозиционного переключателя,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Лвт, св. СССР364956,08 С9/00, 16,07.70,2. Авт, св.395877, б 08 С 9/00,22.03.71 (прототип),545999 Фык Оых Оых ыхСоставитель И. НазаркинаРедактор Л, Лепилина Техред М, Ликозич корректор ал Тираж 869 ПодписноеИИПИ Государственного комитета Совета Министпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 237/2 ЦН ров СССР