Преобразователь угла поворота вала в код

Союз СоветскихСоцналнстнческнхРеспублнк СПИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ720454 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Опубликовано 05.03.80. Бюллетень М 9 Дата опубликования описания 07.03.80 ВО лавзм извврвтвний н открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОДИзобретение относится к преобразователям аналоговой величины, и частностиуглового перемещения, в цифровой код иможет быть использовано в измерительной технике и автоматике,Известны преобразователи угловыхперемещений в цифровой код.Один из известных преобразователейсодержит аналоговый датчик, подключенный ко входу электромеханического компенсационного элемента-фазовращателя,вал которого кинематически соединен через редуктор с исполнительным электродвигателем и с кодовым датчиком угла,а выход электрически соединен черезсогласующий усилитель-формировательс обмоткой управления исполнительногоэлектродвигателя 11,Такие преобразователи, как известно,имеют несложную конструкцию, содержатстандартные, такие широко используемыеэлементы, как электродвигатель, усилитель, электромеханический компенсациоццый элемент и обеспечивают высокуюстатическую точцость преобразованияблагодаря высокой точности электромеханического компенсационного элемента.Однако существенными недостаткамиизвестных преобразователей, являютсянизкое быстродействие и большая погрешность преобразования в динамике, обусловленные инерционностью исполнительного электродвигателя, технологически ми погрешностями узлов электромеханической следящей системы (люфтом в редукторе, трением и т. д.), вибрациями иавтоколебаниями компенсационного эле мента.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является преобразователь угла поворота вела в код, содержащий генератор опорного сигнала, подключенный к сицусно-косицусцому датчику, выход которого подключен к электромехацическому компенсационному элементу, кицематически связанному с двигателем и кодовым датчиком угли, выход кодового датчика угла подключен720454 3х одному входу цифрового сумматора, избирательный усилитель, выход которого подключен к блоку управления, Выход блока управления подключен к другому входу цифрового сумматора, усилитель мощности, подключенный к двигателю 2.Б этом преобразователе для уменьшения динамической ошибки сигнал переменного тока, пропорциональный углу рассогласования между аналоговым датчиком и электромеханическим компенсационным элементом, после усиления и выпрямления в согласующем блоке преобразуется по амплитуде в код, который суммируется с кодом углового датчика, установленного на валу компецсационц тс элемента.Величина динамической погрешности данного преобразователя зависит от ста= бильности ОпорОго напряжения, поступающего на вход синусцо-косинусного датчика, от стабильности коэффциецтов усипения и линейности характеристик избирательного усЕлителя и блока управления. Точность таких преобразователей для мно гих ПРактичеУ ких ЕУаев ие ис псульсоа ния бывает н дос аточочеелью изОбеетеегг; является повЕгиеу;-. точности пвегвбра - ОВ,.тегяПоставлецая цель достигается ". ем, что и преобразователь угла повороты ваЛа В Код Ву:,ЕПЕНбЛОК угрЕОбраэрваг;,гя кода в напряжение, делитель напряжения и аналОГОВый сумматор, входы блока пре= об азования кода в напряжение подСлюче=- цы к выходам генератора опорного сигнала и блока управления, выход подключен к усилителю, к.Ощцо ти и через делитель напряжения к одному входу аналогового сумматора, другой вход которого соединен с выходом электромеханического ко 21 пецсационного элемента, а выход подклочен к избирательному усилителю. Структурная схема преобразователя " представлена на чертеже.Преобразователь содержит сицусцокосинусный датчик 1, генератор 2 опорного сигнала, электромеханический компенсационный элемент 3, блок 4 преобра.-овация кода в напряжение, блок 5 управления, состоящий, например, иэ пжле довательно включенных преобразователя напряжение частота и реверсиВнОГО счет чика, делитель 6 напряжения, редуктор 7, избирательный усилитель 8, двигатель 9, кодовый датчик 10 угла, аеалоговый сумматор 11, цифровой сумматор 12, усилчтель 13 мощности. МНОГОПОЛЮСНЫЙ СИУСНС=-КОСИ Гг СПЫЙ датчик 1СЕД устаеОВле 1 ца изыеряещмом Валу и эчектрически соеди Еен с соответствуеоли 2 и 21:; одами эуектромехацчес-. К 01 О КОМПЕЦСЯЦОНОГО ЭЛЕМента .3, ВЫ полценцогс, например, в виу;е двухеОл.Осного СКЙ - приемцике. ЗлектромехацичесЧЕг Р гн ОМт 1 -,ЦС а ЦИ ОННЕЕИ Э 82 ГЕО И т 3 1 ИГСЪМЯ дОтически соединен с двигателеми с кдовым датчиком 10 угля, Выход генераторя 2 подключен к датчику 1 и блоку 4преобразовяпия кода в на ряжецие.Преобразователь рабояет следующимобразом.г"гя Вцууоде Еуу)МПЕНСгч 10 НЕ 0 0 ЭЛВМС;НТЕ3 1 Ориируется сигнал перемен 10 ГО тсса1 ЦОгарциоЭЕЬцый ПО 2 гЛТ Пе ГЕ:у рас -:СОГЛВСОа Пя Межд"Г дяТ ПИКО"1 1. И ГулМугу: сациоццым элемецто;". 3. Зтот сигналГгл "С:гугаС (Ъу: г. 21 Гд г У,Г " 2 У,ХГ 1 Г О з" О,.ле ус 1 лец ия В Бэби ретельеОм ус " гг леВ поступает на Вход блока 5 упрапеци. - .;.При Воздействии с:Гнала рассолвсо=- Ва 2 Не ца вьКоде блок упявления .Еор 2кггГУВГСЕ; ЕэмегЯЮЩЦЙСЯ Во ВпемеЦИ Циф::,.;,.ВО код, пос;упающий ца Вход блоеаП 8 СбЭаэоваЦИЯ КОДа В НИПРЯжвИвг ВКО:. 080 М ЬЭРМИЯгеТСЯ СИГНВЛ П 8 гР 8 МЕЦНОГО тс,са, амплитуда есутопого пвопояцио31ЦВЛЬ".1 О ИЗ"геЦЯОТСЯ В СООТВЕТСТВИИ С ВЕгЕв-;:СЕгЕгг,тг, Ку гг -гз блгауа 5 глрау,уеця. а фЯ=Д . )1 РОТИВ )ПОПОПа Зца Ег У И Ца - Е ПСоглгСОВН ПНЯ г СЯОРМИРОЯН 110 О ЦЯ ВЫХОД 8ааЛУВ,"0 ВОГ,:.Уг,2.ЯТОРа ., ЬПгВц ходцОм уг; 8 блока 5 -пра В.с. р; Пп.-+цусю, а при;, - ;.симальцсм кеде",ло:.а 5упоав 18 НИ, ;.аксимальца И ранца а ПАВУ; Е,Що "ггу ОГУг У 1".+ЦюЕ УСС,С+.41ВЬХопгойг СИГНЯЛ блока - 1 ОСТ,гПесООтвстс8 нс цз Об.г 01 су упргав 18 пиядвигв.ел 1 9 и через делитель б цяпряЕкее на второй вход аналогового сумматора 11,ДПри НЕПОдвцжцам дат ГИКЕ 1 СИГНаЛрассогласования ца выходе компецсациОННОГО И 8218 Ц Е 3 Оа вен 11 УЛБ. г ИЦ 32 гИческая погрешность отсутствует, ПриЭТОМ РЯВЦЫ 21 УЛО И ВЬХОДЦЬ 8 СИЦалыгядеало"овога сУмматоРа 11 г Ус:лг тели8 блок., 5 упрявлеця и блока 4 пре:.Уобразования кода В цапря.-:ец 18. ДВЕГа:- ТЕЛЕ 9 цвподвижег 1 В ВЬЕХг дсй Код гатИКа 1 С г "Ла ранец ИерЕд 21 г, .Л; ЛГВаля датчика 1,В динамике при изменении угле "2 Оположения Валя датчика 1 ца вьОдеКОмпецсз ПионцОГО элеыентя 3 е 4 вчяегпый разности между сналом рассогласования и компенсиаующлсигнаом делителя о напряжения. Таким образом осуществляется автоматическое слежениекомпенсирующего сигнала делителя 6 наПОЯЖСНгЯ За УыенГаЮЩИМСЯ ДО НУЛЯ Сиад налом р:.;Ссспассвангя компенсационного элемента 3,В результате при развороте вала компенсационного зделгента -1 грактически Основг 8:.екпс бет и;сСход:Ть уменьше;г 8 до нуля сг Лала рассс, дасова Ия КОМ: НсадЛОГАЛОГО Здеу"Н Я, . г ВЬГХОДю ного сигнала блокаГ =-Тот"., Иод н Ихсле цифрового СУ 1:аТСРа с. РС: ;.:Е3 ЗСРта Вала ДВИГатеЛЯ НЕ МЕНЯСТСЯ ВС НРаМ 8 НИ И СО- отнствует змгряе;т,;,: у;ду датчика 1.В согдассванпом пс .о:. енин двигатель 9 вылОчается, С,";д,": а выходак злемента Э, сумлатс"а ., бг:ока 5 управДеин;Лог .,. и.-Вгтсч Рав;ЫМИ НУЛЮ,Точность преса-а ь сна тели в чв сти ксмг 8-;сеи дииал .88 сй ОгрешОсти здек: Омехан"-.88;с, с.е,ялей системы пу 3 а Тичесь т Ог седт;етс ТцОстью бг ка 4 и делителя 5 .:.: асиле:;я, при атоместаб1-,; с ,Я;,: ередачи гсидтеля В и бл; -" 5 упрандеИя не Оказывае": влияния. "Оч:Ость устрост: с - ; чзнести: преоб - ,;."П;ЯГИ 8 НИ 8 С ПСГРЕН, 5, Следовательно,В с.астся:л 88 разснатеди кздНС Гг.8Сдее пред. Ожее.0 е стрсст,:с гОзн влит "су ществпя"ь излгес 8 с уг ла нла датчика 1 как н статике тан г.гнамике с ныссксн тснсст-ю. Зкснсмическ зйг;ект ст 1 сподьзсва ния устройства определяется его техни.ески, и -реггцес 1 гал.",. Фсргула изобретения Ггг.есб".азс;".гее г-а поворота вала в код, содер Наг:8: ератор опорного сигна:апсдключен-.:й к с.сно-коси носнсл.у.датчику,. выход кстсрсгс псд- КЛЮЧЕН К ЗЛЕКТРОМечаьИЧЕСХСМУ КСМПЕН- сацииному злементу, кинематически связвннсму с двигатесм и кодовым датчиком угла, выхс;, ксО.;сгс датчика угла подклю:.8 н к сднсл:у вход," цифронсгс сумматора, з.Ирате;,;ь:й усилитель, выход которо с гсаклюе х блоку управления. выход бО 3 упсан",е 5 Подключен к дру гому входу цифпсн: с суллзтоСа, усили 7 О 4 =ся сигнал рассогл:сования. Под воздей-.ствием сигнала рассогласования в блоке 5 управления форм:руется изменяю-.щийся во времени ст нуля до Ь Д код,который пропорционально изменяет и амплитуду выходного сигнала блока 4 отнуля до д. О , Выходной сигнал блока 4в аналоговом сумматоре 11 в противофазе суммируется с сигналом рассогдасовЬния. В результате через временнойпромежуток а 1 выходной сигнал блока4 скомпенсирует до нуля сггнал рассогласования и блок 5 управления отключится. На выходе блока 5 управления зафиксируется код, пропорциональный по модулю сигналу расссглассяания, а на вьгходеблока 4 сформируется сигнал переменного тока, пропорциональный коду блока 5управления,Время задержки Л , в течение кото рого произойдет автоматическая компенсация в сумматоре 11 сигнала рассогласования, практически будет Определятьсяинерционностью злелгентов блока 5 управдения,Выходной код Олска 5 упраы.еИя, пропорциональный динамической погрешностипоступает также ьцифровой сумматор 12,в котором осуществляется алгебраическоеЗОсуммирование кода датчика 10 угла и ксда, прспсрциональнОГО динамической ПОГ варегНости. Й результате через время задержки д ь на выходе цифзонсгс сумматора 12 будет код, гтрспорциональньтйэлесч.-Олт углуПОсксчьку сигнал на35.вьходе усиИтеля Я г.рактическ будетравен ну;ю, то нестабильность козффипиента усилеия и нелинейность рабочей характе истики усилителя В практическине будет влиять на н ходной код блока5 управления и, слеасватедьно, цифрсвсгссулаОра 12.Во время автома-ической компенсациисигнала расссгласонапия выходное напряжение блока 4 поступает также на обмотку управления двигателя 9 через усилитель 13 мощности.Включение двигателя, ввиду его инерционности, происходит через временнойинтервал ь1, Двигатель 9 разво- .Ерачивает за время а 1 вал компенсациснного злемента 3 до устранения сигнала расссгласснаня. Пс мере разворотаниа колПегсацисютсгс элемента 3 умень-,жается сигнал оа согласования на выходексмпен адисного;.Лемента 3. На выходеатлсгсгс" с сумматора 1 1 к р тконременнс Ся:.Иется управяс сигнал, равСоставитель И. Назаркинатор Н. БеселкиндТехред И. Асталош Корректор И, Мус Подиноеого комитета СССРи открытийскан наб., д. 4/5 3/36 Тираж 682 ЦНИИПИ Государствен по делам изобретени5, Москва, Ж 35, Рау Заказ 102 1303 П роектна я тель мощности, подключенный к двигателю, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок преобразования кода в напряжение, делитель напряжения и аналоговый сумматор, входы блока преобразования кода в напряжение подключены к выходам генератора опорного сигнала и блока управления, выход подключен к усилителю мощности и через 10 делитель напряжения к одному входу аналогового сумматора, другой вход котороилиад ППП "Патент", г. Ужго 4 8го соединен с выходом электромеханического компенсационного элемента, авыход подключен к избирательному усилителю.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код.Л., Энергия, 1974, с. 76, рис. 26,2. Авторское свидетельство СССР