Устройство для преобразования угла поворота вала в код

Союз Советскин Социапистицескин Республик(11) 610148 АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 6) Дополнительное к авт. саид-в 22) Заявлеио 100674 (23) 2034108 присоединением заявки И(Бо и;кл;=. 08 С 9/04 ооударственнын комитетСааета Ииниотров СССРно делам нэаоретеннйи открытий) Заявитель СТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБ УГЛА ПОВОРОТА ВАттА ЗОВАНИЯВ КОД Изобретение отно ным системам автома ния и может быть ис лительной технике. сится к вытическогопользовано коточ- равле- вычис для автоматив которых для применяется упоэдействию и овыше ства. яетс уст ель достигается тем,м устройстве уста-. авленная редложен о о 5Известны двухотсчетные системы автоматического управления, содержащиеканалы грубого и точного отсчета, состоящие из датчика угла, приемника, фазового дискриминатора, исполнительного 10механизма, преобразователя угла в код,н сумматора, входы которого соединенысоответственно с выходами преобразований каналов грубого и точного отсчета Ц.15Известны устройстваческого регулирования,повышения их точностиравление по входному вего производным 2 3 .Иэ известных систем наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система, содержащаяканал грубого отсчета состоящий изпоследовательно соединенных двухполюсного датчика угла, двухполюсного,приемника, сумматора, второй и третийвходы которого соединены соответственно через дифференциатор и непосредственно с выходом преобразователя чаС- З 0 тоты в напряжение, усилителя и исполнительного двигателя, выход которого кинематически связан с ротором двухполюсного приемника и овалом преобразователя угол-код, каМал точного отсчета, состоящий из последовательно соединенных многополюсного фазовращательного датчика угла, двухполюсного фаэовращательного приемника, фазового дискриминатора, сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно через дифференциатор и непосредственно с выходом. преобразова" тели частоты в напряжение, усилителя и исполнительного двигателя, вал которого кинематически связан с ротором двухполюсного фазовращательного приемника и валом преобразователя угл-б код, и суммирующий счетчик, входы которого соединены с выходами преобразователей угол-код грубого и точного каналов отсчета 4,Недостатком известной системы является ее невысокая статическаяточность.Целью изобретения явл я и ние статической точности ройновлен двухполюсный фазовращатель, валкоторого кинематически соедичен с валом двигателя канала грубого отсчета,Входы преобразователя частоты в напряжение канала грубого отсчета соедине-.ны с выходами многополюсного Фазовращательного датчика угла канала точногоотсчета,первый выход которого черездвухполюсный Фазовращатель соединен совторыми входами фазового дискриминатора и преобразователя частоты в на- )0пряжение канала точного отсчета, первый вход которого соединен со вторымвходом многополюсного Фазовращательного датчика угла канала точного отсчета.На чертеже представлена структурная схема устройства,Оно содержит многополюсный фазовращательный датчик угла 1,канала 1 (точного отсчета), двухполюсный Фазовращательный приемник 2 канала 1 , двухполюсный фазовращатель 3, Фазовый дискриминатор 4 канала 1 , усилитель 5.канала 1 , исполнительный двигатель бканала 1 , преобразователь 7 угол-кодканала 1, двухполюсный датчик 8 качала Й , (грубого, отсчета), двухполюсный приемник 9 канала,. усилитель10 канала й , исполнительный двигатель 11 канала Й , сумматор 12 канала 5 , преобразователь 13 угол-кодканала у , суммирующий счетчик 14,преобразователь 1 5 в напряжении канала, дифференциатор 18 канала, преобразователь 17 частоты в напряжениеканала И , дифференциатор 18 канала 1и сумматор 19 канала 1..На чертеже обозначены- выходной угол поворота (угол поворота осизадавания; то,А о- углы отработки каналом точного и грубого Отсчетов; д, -угол поворота двухполюсного фазовра"щателя; О Оя - напряжение питаниямногополюсного и двухполюсного датчиков угла каналов точного и грубого отсчетов; О О - выходные опорное иуправляющее напряжениямногополюсного 45Фазозращательного датчика канала точного отсчета; У, О - выходное напряжение двухполюсйых Фаэовращателейсоответственно .каналов точного и грубого отсчетов.; Ио, Ит - числовой эквивалент углового положения осей отработки каналов точного и грубого отсчетов; Ц - числовой эквивалент углового положения вала .Объекта (осизадавания). 55Устройство работает следующим образом.Статический режим.В исходном состоянии датчики 1 и 8, приемники точного 2 и 9 каналов точ 60 ного и грубого отсчета и Фазовращатель 3 находятся в согласованном положении. При повороте оси задавания на уголротор датчика 8 поворачивается также на угол 3 , Нод действием 65 возникшего напряжения рассогласованиядвигат ль 11 разворачивает ротор приемника 9 до согласованного положения,при котором напряжение рассогласования равно О, Ротор приемника 9 оказывается развернутым при этом на уголА=е Ьс(. ,а ротор фазовращателя 3на угол, равный,с .Ь ьаа, 1 4-ф + . + ,го ргде А Ф.- погрешность трансформаторной передачи датчика 8,и приемника 9;1 о(р - погрешность кинематической цепи;передаточное число кинематической цепи, равное 1= -кд.оС преобразователя 13 на счетчик 14поступает числовой эквивалент Мгопропорциональный величине(ф 1Г о о- РОдновременно с поворотом ротора датчика 8 на угол ,9 разворачивается на этот же угол ротор датчика 1.Фаза выходного управляющего напряжения Осдвигается относительно фазы опорного напряжения Оо на уголч равный9.к (э+ьА,)где ьА - погрешность многополюсного датчика, приведенная к его входному валуеДискриминатор 4 выявляет разность Фаз между выходными напряжениями приемника 2 н Фазовращателя 3 О . Учитывая, что Фаза напряжения О сдви" нута на уголф ( + додд) Ка, а ротор фаэовращателя 3 развернут каналом грубого отсчета на угол о,ф+аыо,+и)К на выходе дискриьмнатора 4 возникает напряжение, рассогласования ьО , пропорциональное величинеЬОто ХФ 9 го Фо 4 ТФФВЗ )или АОто Хд, (-ьа + ь А +а С 1+.) ф ж.вз о 1 фгде 4 фвз - инструментальная погрешность фазовращателя 3, т.е. погрешность преобразователя угла поворота ротора фазовращателя бФ.р) в Фазовый сдвиг, выходного напряжения Оо - начальный фазовый сдвиг выходного напряжения приемника 2.Под действием напряжения рассогласования оОо(О(о)исполнительный двигатель б поворачивает ротор приемника 2, а вместе с ним и вал преобраб 10148г.о фт о 25 или Формула изобретения Устройство для преобразования угла поворота вала в код, содержащее канал грубого отсчета, состоящий иэ последовательно соединенных двухполюсного датчика угла, двухполюсного приемника, сумматора, второй и третий входыкоторого соединены соответственно через дифференциатор и непосредственно с выходом преобразователя частоты в напряжение, усилителя и исполнительного двигателя, выход которого кинематически связан с ротором двухполюсного прЮемника и валом преобразователя угол-код, канал точного. отсчета, состоящий иэ последовательно соединенных многополюсного фазовращательного датчика угла, двухполюсного фазовращательного приемника, фазового дискриминатора, сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно через дифференциатор и непосред- ственно с выходом преобразователя частоты в напряжение, усилител и исполнительного двигателя, вал которого кинематически связан с ротором двухполюсного фазовращательного приемника и валом преобразователя угол-код, и суммирующий счетчик, входы которого зователя 7 до тех пор, пока напряжение рассогласования А 1)г 6 не станет равным нулю. Это означает, что ротор приемника 2 развернут на угол, равный:1Т,6 Р 6- ", (Д ас -Д )ар. го р д5 Ф.вА Фв- инструментальная погрешность приемника 2, т.е. погрешность )О преобразования угла поворота его ротора(б- ) в фазовый сдвиг выходного. напряжения цС преобразователя 7 на счетчик 14 подается числовой эквивалент М про 15топорциональный величине+ фвз 61 РФ.в.ааФ, +То Т 6 К АЭ,Р. Суммарный числовой эквивалент углового положенйя вала объекта на ны"ходе счетчика 14 равен д РФ.в.з + д Фф,в.а ята+.ад М А30Как видно числовой эквивалент Ипропорционален. угловому положению валаобъекта 9 с погрешностьюФ З.З ДФ.а.а:55 т.е. с погрешностью, определяемой инструментальными погрешностями фазоВращателей 2 и 3 и датчика 1.Однако эта ошибка незначительна 40 т,к. точность современных фазовращателей составляет 1-2 эл мин. При Кар а 128 получим дфФ.а.з д РФ а,2 2(1 "2) 6045К 5240-,круглПогрешность Ьа( д многополюсного фазовращательного датчика не превышает 2 угл.сек.50Допустимая скорость вращения фаэовращателей ( ГЗфвт ) С ИСПОЛЬЗОВаниЕм СКВТ типа 5 БВТ равна 1000 об/мин, т.е, при точности в 1-2 угл,с можно повысить рабочие скорости оси задавания55 до величины, равной(для следящей системы с использованием механического дифференциала 1,2 /сек) .Динамический режимПри вращении вала датчика 1 со скоростью ЙЬ)(з И) (т.е. оси задава-. ния) следящая система канала грубого 85 отсчета отрабатывает это входное воз- действие с динамической ошибкойдд, В)Следящая система канала точного отсчета отрабатывает ошибку канала грубого отсчета 6 д, И) с динамической ошибкой 9 г . Одновременно с вращением нходного вала (вапа датчика 1) и ротора фазовращателя 3 на выходе преобразователей 15 и 17 возникают сигналы л) и ОИ) , пропорциональные скорости входного воздействия каждого канала. Эти сигналы непосредственно и через дифференциаторы 1 б и 18 (соответственно) суммируются с сигналами рассогласований каналов грубого и точного отсчетов и в соответствии с принципами комбинированного управления создаются условия для компезс".ции динамических ошибок(Э ,. И). и Одканалов грубого и точного отсчетов, Числовой эквивалент Я на выходе счетчика 14 воспроизводит ьходную величину (угол поворота нала объекта) беэ ошибки, обусловленной динамической ошибкой следящей системы, до (4+2 П -1) производной от входного воздействия (угла поворота оси задавания), где и - число дифференцирующих звеньев каждого блока 1 б и 18. Применение предлагаемой системы в системах автоматического управления и вычислительной технике позволяет повысить точность преобразования угла в числовой эквивалент по крайней мере в три раза и расширить диапазон рабочих скоростей системы.610148 Составитель А.ЛащевРенактоо Л.утехина трех е 3. Фанта Ко иктор а енко одписноевета Миниткрытийя наб. д 0 : Тираж 763 осударственного комитета С по делам изобретений и 3035 Москва ЖРаушскстров СССР Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединены с выходами преобразователейугол-код каналов грубого и точногоотсчетов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повыаения статической" точности, в нем установлен двухполюсный фаэовращатель, вал которогокинематически соединен с валом двигателя канала грубого отсчета; входыпреобразователя частоты в напряжениеканала грубого отсчета соединены свыходами многополюсного фазовращательного датчика угла канала точногоотсчета, первый выход которого черездвухполюсный фазовращатель соединенсо вторыми входами фазового.дискриминатора и преобразователя частоты внапряжение канала точного отсчета,первый вход которого соединен со вторым входом многополюсного фазовращательного датчика угла канала точногоотсчета.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР267205, кл. О 05 В 11/01, 1969 .2, Авторское свидетельство СССР318016, кл. Ц 05 В 11/06, 1971. О3, Бесекерский В.А, Динамическийсинтез систем автоматического регулирования, фНаукат, .1970, стр.200-206.4. Элементы цифровых систем управ ления. Наука, ЛО АН СССР, 1971,стр. 158-159