Устройство преобразования угла поворота вала в код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(М) Заявлено 11,0876 (21) 2392068/18-24с присоединением заявки ЪСвоз Советсииа Социапистическик Республикнн 641478 51) М. Кл. О 08 С 9/00 еударственный ко СССР о делам изо н открыубликовано 0501,79, Бюллетень М 1 та опубликования описания 0501,79 Да(54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВВ КОД еобразй велиможетьнойУстройство относится к пр о вателям измеряемой аналоговочины в числовой эквивалент ибыть использовано в иэмерител технике и автоматикеНаиболее близким техническим решением к данному является устройство преобразования угла поворота вала в код, содержащее датчик угла поворота, соединенный через последовательно соединенные электромеханический компенсационный преобразователь и блок управления с блоком перемещения, который кинематически соединен с датчиком угла и с эталонным датчиком, выход которого соединен с отсчетным блоком ЦВ известном устройстве измеряемая аналоговая величина й с помощью аналогового датчика (модулятора) преобразуется в электрический сигнал, модулируемый параметр которого, например, напряжение или фаза компенсируется до нуля, за счет включения электромеханической следящей системы, осуществляющей разворот подвижного элемента электромеханического компенсационного преобразователя (ЭКП) до устранения сигнала рассогласования между измеряемой величиной и углом положения подвижного элемента ЭКП. Благодаря этому в известном устройстве измеряемая величина преобразуется в угол поворота выходного вала блока перемещения, который с помощью датчика угла и отсчетного блока преобразуется в цифровой код.Преимуществом известного устройства является простота реализации, обусловленная воэможностью использования широко применяемых стандартных элементов, широкий диапазон измерения и возможность получения высокой точности преобразования, которая определяется наличием в цепи преобразователя высокоточного и широкодиапазонного ЭКП.Как известно, для рассматриваемого устройства характерны следующие особенности:- в общем случае сигнал рассогласования между измеряемой величиной и угловым положением подвижного элемента ЭКП носит нелинейный характер (например, синусоидальный, квадратичный, гиперболический и т.д.)1в узлах блока перемещения имеются технологические погрешности (люфт в редукторе, трение, гистерезис исполнительного двигателя и т,д.);блок перемещения является инерци50Устройство, представленное на фиг. 1,содержит: датчик угла 1,электромеханический компенсационный преобразователь 2,блдк перемещения З,блок управления 4,эталонный датчик угла 5,отсчетный блок б, состоящий из кодирую- щего блока 7 и блока опроса 8, трех- позиционный элемент 9, вибратор 10, блок коррекции 11.На Фиг.2 показаны: 12 - импУльсы; 50 сформированные на выходе вибратора 10, 13 - график, показывающий изменение ,измеряемой величины а; 14 - граФик, 85 онным и включается после поступленияна вход управляющего сигнала с временной задержкой, равной постояннойвремени (ы,Наличие в известном устройствеуказанных выше особенностей приводитк тому, что электромеханическая следящая система не позволяет осуществить полную отработку сигнала рассогласования до нуля (как в динамике, так и в статике), что приводитк появлению погрешности некомпенсации. 10Следовательно, недостатком известного устройства является наличие погрешности некомпенсации, которая не позволяет реализовать высокие точностные характеристики электромеханического компенсационногопреобразователя, и, следовательно,получить предельно возможную точность устройства, равную точностиэлектромеханического компенсационного 20преобразователя.Целью изобретения является повышение точности устройства за счетисключения погрешности некомпенсациии упрощения конструкции, за счет25снижения требований к точностнымхарактеристикам узлов блока перемещения и блока управления.Поставленная цель достигается тем,что в устройство преобразования угла.поворота вала в код введены блок кор 30рекциитрехпозиционный элемент ивибратор, а отсчетный блок выполнениз блока опроса, соединенного с кодирующим блоком, выход электромеханического компенсационного преобразователя соединен через трехпозиционный элемент с первым входом блокакоррекции, второй вход которого соединен с выходом вибратора, выходблока коррекции соединен с другим 4(входом блока управления, другой выходтрехпозиционного элемента соединенс первым входом блока опроса отсчетного блока, второй вход которого соединен с выходом вибратора.На Фиг,1 представлена блок-схемапреобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на Фиг.3 дан пример выполнения блока формирования корректирующего сигнала. показывающий угол поворота подвижногоэлемента ЗКП; 15 - импульсы, сформированные на выходе блока формированиякорректирующего сигнала; 16 - импульсы, сформированные на выходе элементасопряжения 10.На фиг,3 обозначены: 17 - ключ;18 - триггер,Устройство работает следующимобразом,Измеряемая величина а с помощьюдатчика угла поворота 1 преобразуется в электрический сигнал, модули"руемый параметр которого, например,напряжение или фаза, изменяетсяпропорционально измеряемой величинеа. Выходной сигнал датчика 1 поступает на вход ЭКП 2, на выходе которого формируется сигнал рассогласования между измеряемой величиной си угловым положением подвижного элемента ЭКП.По сигналу рассогласования блокуправления включает блок перемещения 3, выходной вал которого вращаясь перемещает подвижный элементЭКП 2 до устранения с некоторой ошибкой сигнала рассогласования междуизмеряемой величиной а (фиг.2 поэ.13и угловым положением вала подвижногоэлемента ЭКП (Фиг,2, поз. 14),Выходной сигнал ЭКП поступает также на вход трехпозиционного элемента 9, в котором в зависимости от амплитуды и знака сигнала рассогласо"вания Формируются сигналы трех уровней:( О) - при нулевом сигнале рассогласования;(-1) - при отрицательном сигналерассогласования.Эти сигналы поступают в блок коррекции 11, который приотсутствиивыходных импульсов вибратора 10 находится в отключенном положении.Для Формирования выходного кодав вибраторе 10 формируются импульсыопроса с фиксированной частотой(фиг.2, поз.12), которые поступаютсоответственно в блок опроса 8 иблок коррекции 11. В момет приходаимпульса опроса на выходе блока 11появляется корректирующий импульс,полярность которого в соответствиис сигналом трехпозиционного элемента9 имеет знак сигнала рассогласования(фиг.2, поз.15).Этот импульс включает блок перемещения в форсированный режим, при этомвыходной вал блока перемещения, вращаясь на максимальной скорости перемещает подвижный элемент ЭКП до устранения сигнала рассогласования междуизмеряемой величиной а (фиг.2,поз. 13) и углом поворота подвижногоэлемента ЭКП 2 (Фиг.2, поз.14). Вмомент нулевого значения сигнала рас 641478,9 устанавливается в нулевое положение, при этом по выходному (нулевому)сигналу трехпозиционного элемента 9блок коррекции выключается, появляетсяимпульс считывания, который при наличии импульса опроса (поступающего свыхода вибратора 10) списывает с выхода кодирующего блока 7 код эталонногодатчика угла 5, соответствующий угловому положению подвижного элементаЭКП, а следовательно, и истинномузначению измеряемой аналоговой вели- )Очины а,После выключения блока коррекцииза счет инерции подвижных узлов блокаперемещения (двигателя, редуктора) иЭКП, подвижный элемент перейдет состояние равновесия (при котором сигнал рассогласования равен нулю) ина выходе ЭКП появится сигнал рассогласования противоположного знака(по отношению к направлению перемещения подвижного элемента ЭКП), который через блок управления 4 и блокперемещения 3 возвратит через промежуток времени Ц, подвижный элементЭКП в первоначальное положение (установившееся)/соответствующее положению подвижного элемента ЭКП доприхода импульса опроса,При поступлении нового импульсас выхода вибратора 10 процесс формирования выходного кода преобразователя ЗПповторяется.На фиг,З показана схема блокакоррекции 11, в которой ключ 17 доприхода импульса опроса по Вх.1 находится в закрытом положении и сигнал трехпозиционного элемента непроходит.При поступлении импульса опроса поВх,2 триггер 18 переключается в рабочее положение и ключ 17 открывается. На выходе ключа блока коррекциипоявится импульс, поступающий навход блока управления 4. При переключении трехпозиционного элемента 9(в момент нулевого значения сигнала рассогласования) в нулевое положение триггер 18 устанавливается в первоначальное (нулевое) положение, а нулевой сигнал с выхода триггера 18 закрывает ключ 17 и отключает блок 11.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить погрешность некомпенсации в момент прихода импульсов опроса и за счет этого повысить точность преобразования.Формула изобретенияустройство преобразования угла поворота вала в код, содержащее датчик угла поворота, соединенный через последовательно соединеннЫе электромеханический компенсационный преобразователь и блок управления с блоком перемещения, который кинематически соединен с датчиком угла и сэталонным датчиком, выход которого соединен с отсчетным блоком, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок коррекции, трехпозиционный элемент и вибратор, а отсчетный блок выполнен нз блока опроса, соединенного с кодирующим блоком, выход электромеханического компенсационного преобразователя соединен через трехпозиционный элемент с первым входом блока коррекции, второй вход которого соединен с выходом вибратора, выход блока коррекции соединен с другим входом блока управления, другой выход трехпозиционного элемента соединен с первым входом блока опроса отсчетного блока, вто" рой вход которого соединен с выходом вибратора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Орнацкий П.П. Автоматические измерения и приборы, Киев, Высшая школа, 1973, с,452-455.641478 Составитель И.Техред В.Нийме зарки Корре Редакт Лукин ЕДичинск каэ 7518/.Тираж ИУ Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/