Преобразователь угла поворота вала в напряжение

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУс присоединением заявки йо - (23) Приоритет С 08 С 9/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В НАПРЯЖЕНИЕ 1Изобретение относится к автоматике и может найти применение в технике электропривода как элемент систем авторегулирования.Известно устройство для дистан ционной передачи угла, содержащее индуктосин-датчик, обмотки которого через обмотки врашающегося трансформатора соединены с обмотками индуктосина-приемника, усилитель сигнала рас О .согласования и исполнительный блок 1).Наиболее близким техническим решением является преобразователь углового перемещения ротора в аналого вый сигнал, содержащий согласующие усилители, выходы которых подключены ,к двум выходам схемы сравнения и через резисторы - ко входам Фаэосдвигающего усилителя, выходы которого 20 подключены ко второму усилителк-огра.ничителю, третий вход схемы сравнения соединен с входом Формирователя прямоугольных импульсов, подключенного через,трансФорматор к рото ру сельсина-датчика, второй выход формирователя прямоугольных импульсов через первый переключатель подключен ко второму входу триггера,вы"код схемы сравнения через логический 30 триггер соедйнен соответственно совторым и третьим переключателями,соединенными со входами фазосдвигающего усилителя 12),Известное устройство работает напринципе формирования сигнала переменной фазы и преобразования сигналапеременной фазы, зависимой от углового положения ротора сельсина-датчика, в сигнал-аналог углового положения постоянного тОка,Недостатки известных устройствнизкая точность преобразования и низкая надежность устройства.Цель изобретения - повышение точности и надежности преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены нуль-орган,регулятор уровня сигнала, избирательный фильтр, анализатор знака,блок выделения фронта импульса, дваэлемента проверки масштаба преобразования, пороговый детектор, блокзадержки, источник эталонного напряжения и ключ, обмотка питания сельсина соединена со входом нуль-органа,выходы которого через первый переключатель соединены со входом порогового детектора, выход;. которого черезблок задержки соединен со входомпервого элемента проверки масштаба преобразования и с первым входом элемента:памяти,. выход регулятора уровня сигнала через последовательно соединенные избирательный фильтр, анализатор знака и блок выделения фронта импульса подключен ко входу второго элемента проверки масштаба преобразования и ко второму входу элемента памяти, выходы которого через второй переключатель подключены к первому входу ключа,. второй вход которого соединен с выходом источника эталонного напряжения, а выход подключен ко входу интегратора.На черТежепредставлена блок-схема устройства.Устройство содержит сельсин 1, трансформатор 2, емкость 3 и резистор фазосдвигающей цепи 4, регулятор 5 уровня сигнала (потенциометр выравнивания коэффициентов сложения действительного и квадратурного сигна-. лов), избирательный фильтр 6, ана.лизатор 7 знака, блок 8 выделения фронта импульса, элемент 9 памяти (триггер), элемент 10 проверки масштаба преобразования, нуль-орган 11 ( пиковый трансформатор), первый переключатель 12 (переключатель фиксированного смещения), пороговый детектор 13, блок 1 д задержки, второй переключатель 15 (переключатель реверса), ключ 16, источник 17,эталонного напряжения, интегратор 18 (масштабный интегрирующий усилитель).Два вывода трехсекционной обмотки ротора сельсин 1 связан с двумя выводами концов первичной обмотки трансформатора 2, вывод ее среднейточки заземлен и связан с одним из выводов емкости фазосдвигающей це. пи, второй вывод емкости 3 соединей с одним выводом вторичной обмотки трансформатора 2 и через резистор фазосдвигающей цепи 4 связан с третьим выводом обмотки ротора сель- сина 1, другой. вывод вторичной обмотки трансформатора 2 соединен с .одним выводом потенциометра 5 выравнивания коэффициентов сложения действительного и квадратурного сигналов, а его другой вывод связан с первыМ выводом вторичной обмотки трансформатора 2, подвижной контакт потенциометра 5 соединен со входом избирательного фильтра 6, выходом связанного со входом анализатора 7 знака, выход которого через блох 8 подключен к одному входу триггера 9, и к первому элементу 10 проверки масштаба преобразования, сетевое напряжение питания сельсина 1 подано через резистор на первичную обмотку пикового трансформатора 11, средняя точка вторичной обмотки которого заземлена, концы вторичной обмотки пикового трансформатора 11 через переключатель 12 фиксированного смещения подключены ко входупорогов ого детек тора 1 3, выходомприсоединенного ко входу блока 14задержки, выход которого подключенко второму входу триггера 9 и второму элементу 10 проверки масштабапреобразования, оба выхода триггера9 через переключатель 15 реверса связаны со входом управления ключа 16,сигнальный вход которого связан свыходом источника 17 эталонногонапряжения, а выход ключа 16 соединен с масштабным интегрирующим усилителем 18.Устройство работает следующимобразом.На сигнальные входы устройства подают сигналы 3-х секционной обмоткисельсина 1 или уравновешенных синхронных сельсинных передач. При помощитрансформатора 2 с отводом средней20 точки первичной обмотки эти сигналы.приводятся к виду двух сигналов взаимно перпендикулярных направлений.По сигналу одного направления введенфазовый сдвиг. Активное сопротивление25 фазосдвигающей цепи 4 выбрано многобольшим, чем емкостное сопротивлениена частоте питающей сети емкости фазосдвигающей цепи. При этом фазовыйсдвиг этого сигнала на частоте пиЗ 0 такщей сети близок к 90 . Второйосигнал передается трансформатором 2,Коэффициенты передачи сигнала интегрирующей цепи и сигнала передаваемогобез фазового сдвига трансформаторомвыравниваются потенциометром 5.Пусть напряжение питающей сетиП = А был 1. Напряжение на входе.фазосдвигающей цепи .Б = А соэрэесаНапряжение на входе трансформатораО = А епр эод40.где ц - напряжениеЮ - угловое положение ротора сельсина; .Я - частота сети;время;А - коэффициенты,На выходе фазосдвигающей цепи одновекторное напряжение равно61 = Асову сози Т., а второе век.торное50 напряжение на потенциометре выравни"вания коэффициентов сложения равноП= Азгпу бпсд 1. Сложение этих векторных напряжений выполнено путемпоследовательного соединения источников этих напряжений. В результатесложения обоих векторов с выравненными коэффициентами получается третийвектор вида бз = А сов(-и 1) с постоянной амплитудой и фазовым сдвигом,определенным угловым положением, ро 60 тора сельсина,1,По действительной составляющей(беэ фазового сдвига) проходят помехи высших гармоник, вызванные напря женйым магнитным режимом сердечника20 30 40 45 50 55 60 сельсина 1, по квадратурной составляющей эти помехи подавляются фазосдвигающей цепью. Сигнал результирующего вектора в реальных условияхвключает искажения высших гармоник,прошедших по действительной составляющей, перемещаемые по Фазе в зависимости от положения ротора сельсина. Эти искажения выравниваютсяизбирательным Фильтром б. Отфильтрованный сигнал полученного напряжения с фазовым сдвигом по частотепитающей сети, определяемым угловымположением ротора сельсина, представляется логическим сигналом анализатора 7 знака, выделяется одиниз фронтов этого сигнала блоком 8и подается на вход триггера 9.Триггер Фиксирует изменением своегосостояния прохождение этого импуль.са, например сбросом в нулевое состояние. Сигнал опорной Фазы питающей сети через пиковый трансформатор 11, формирующий импульс при смене знака напряжения сети, поступаетна вход пооогового детектора 13,отбирающего импульс одного знака,который задерживается блоком 14 задержки с регулируемой установкойвремени задержки. Время задержкиустанавливается установкой с воэможностью ее вариации в пределахполовины периода питающей сети, перекрытие второй половины периодапитающей сети достигается при помощи переключателя 12 Фиксированногосмещения. Задержанный импульс поступает на другой вход триггера 9 ивзводит его в состояние, например1, в котором он находится допоступления импульса смены знака,Импульсы выхода триггера с частотойсети поступают на вход управленияключа 1 б, который на время импульсатриггера н пределах периода питающей сети, пропорциональное угловомуположению ротора сельсина в пределах оборота, подключает источник 17ко входу интегрирующего масштабного усилителя 18, который усредняетэти импульсы. КоэФфициент передачиэтого блока задан отношением неличин сопротивлений резисторов навходе и в цепи обратной связи, такимобразом, что изменение положения дротора сельсина в пределах О + 2 Яотвечает линейному изменению выходного сигнала в пределах стандарткого диапазона. УстРойство работаеттакже в обращенном режиме, когда зануль отсчета принято время сменызнака результирующего модуля с переменным Фаэовым сдвигом и отсчитывается относительно него несоответствие Фазы сети, В этом случаепереключатель 1 5 реверса переводитсяв другое положение, переключая прямой выходтриггера 9 на инверсный. При реальных измерениях не всегда имеется возможность симитиро зать начальное или конечное значение диапазона; н этом случае по прекращению. определяют положение переключателя 15 реверса, а затем выставляют напряжение на выходе устройства переключателем 12 смещения и установкой блока 14 задержки по соответствию его текущему значению углового положения ротора сельсина цли синхронно следящих систем.Элементы 10 проверки масштаба, подключенные ко входам триггера 9 или специальным установочным его входам ф 1 О, 1 позволяют имитировать начало и конец диапазона измерения. Начало диапазона характеризуется нулевым коэффициентом заполнения импульсон триггера 9, а конец - единичным значениемЗкономическая эФфективность от использования предлагаемого устройства определяется указанными выше его техническими преимуществами.Формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала н напряжение, содержащий трансФорматор, первичная обмотка которого соединена с двумя обмотками сельсина,. Фазосднигающую цепь, соединенную с третьей обмоткой селЬ- сина, интегратор, элемент памяти ипереключатели, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности и надежности преобразователя, н него введены нуль-орган,регулятор уровня сигнала, избирательный Фильтр, анализатор знака,блок выделения Фронта импульса, дваэлемента проверки масштаба преобразования, пороговый детектор,блок задержки, источник эталонногонапряжения и ключ, обмотка питаниясельсина соединена со входом нульоргана, выходы которого через первыйпереключатель соединены со нходомпорогового детектора, выход которого через блок задержки соединенсо входом первого элемента проверкимасштаба преобразования и с первым входом элемента памяти, выходрегулятора уровня сигнала через последовательно соединенные избирательный фильтр, анализатор знакаи блок выделения Фронта импульсаподключен ко входу второго элемента проверки масштаба преобразования и ко второму входу элементапамяти, выходы которого через второй переключатель подключены кпервому входу ключа, второй входкоторого соединен с выходом источника эталонного напряжения,750536 Составитель Г. АнтоновРедактор М. Ликович Техред М.Кузьма тор Г. Назарова К Подпис омитета СС открытийушская наб,Заказ 44 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 а выход подключен ко входу интегратора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2/20 Тираж 68ИИПИ Государственногопо делам изобретений035, Москва, ЖРа 1. Авторское свидетельство СССРМ 222201, кл.С 08 С 19/02, 1966,2. Авторское свидетельство СССРВ 475647, кл,С 08 С 9/04, 1975.