Магнитомодуляционный преобразователь угла

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Свгвэ СоветскихСоциалистическихРеспублик и 920365(5)М. Кл. О 01 В 7/30 Риударатаапвй квинтет СССР ае делам нэобретаннй н открытнйДата опубликования описания 15.04 82(72) Авторы изобретен и ляев и В, Ф. Филаретов евосточный ордена Трудового Красного Знам институт им. В. В, Куйбышевааявит ГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬУГЛА Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться, например, дляизмерения рассогласования в следящих системах с вентильным электроприводом,Известен многофазный индукционный датчикположения типа индуктосин, содержащий в-фаз. фиый ротор и и-фазный статор с печатными обмотками 111.Недостатками известного устройства явяя.ются малый диапазон линейности, а также низкие энергетические ноказателн.0Наиболее близким, техническим решением кизобретению является магнитомодуляциоиныйпреобразователь угла, содержащий ротор ввиде постоянного магнита, три чувствительных,элемента магнитомодуляционного типа, располо 35женные вокруг ротора с фазовым сдвигом в.120, три формирователя импульсов, каждыйиз которых подключен входом к соответствующему чувствительному элементу, элемент 2-2-.2 И-ИЛИ, первый и шестой входы которого20связаны с выходом первого, второй и третнй -третьего, четвертый и пятый - второго форми-,рователей импульсов, инвертор, поДключенный к выходу элемента 2 - 2-2 И-ИЛИ, элемент 2 - 2 И-ИЛИ, первый вход которого подключен к входу, третий - к выходу инвертора (2.Недостаток данного устройства - малая зона линейности.Целью изобретения является увеличение зо.ны линейности датчика.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен тремя элементами срав. пения, первый из которых подключен к вы.ходам первого и второго, второй - второго и третьего, третий - третьего и первого фор. мирователей импульсов, дешифратором с тре. мя входами и шестью выходами, каждый из входов которого подключен к выходу соответствующего элемента сравнения, двумя элементами ИЛИ, первый иэ которых подключен входами соответственно к нечетным выходам дешифратора, выходом - к второму входу элемента 2 - 2 И - ИЛИ, второй подключен входами соответственно к четным выходам дещифратора, выходом - к четвертому входу зле. ,мента 2 - 2 И - ИЛИ, пятью ключами, первые вхо ды которых подключены к соответствующим65 3 9203 выходам дешифратора со второго по шестой, сумматором, первый вход которого связан с выходами всех ключей, фильтром нижних час.тот, входом подключенным к выходу элемен.та 2 - 2 И - ИЛИ, выходом - к второму входу сумматора, шестью источниками опорного напряжения с величинами напряжений И/2, И, 2 И, ЗИ, 4 И, 5 И, где И - размах изменения выходного сигнала фильтра нижних частот,пер вый из которых подключен к третьему входу 16 сумматора, а каждый из оставшихся - к вто.рому входу соответствующего ему ключа. На фиг, 1 изображена Функциональная. схема уст.роиства; на фиг. 2 - внешние характеристики трех магнитомодуляционных чувствительных элементов и выходная характеристика магнито модуляционного датчика угла.Магнитомодуляционный датчик угла (фиг.1) состоит из ротора в виде постоянного магнита (не показан), трех чувствительных эле.ментов 1, 2 и 3 магнитомодуляционного типа (с формирователями импульсов йа выходах), расположенных с угловым сдвигом 120 вокруг ротора - постоянного магнита. Выхо.ды формирователей импульсов чувствительных элементов 1, 2 и 3 подключены к попарно соединенным входам элементов 4 2 - 2 - 2 И - ИЛИ и попарно соединенным входам трех элемен, тов 5, 6 и 7 сравнения, выходы которых саединены с тремя входами дешифратора 8 сЗО шестью выходами. Выход элемента 4 2 - 2 - 2 И - ИЛИ соединен с первым входом элемента 9 2 - 2 И - ИЛИ непосредственно, а с его третьим входом - через инвертор 10, Первые три выхода дешифратора (нечетные) через первый элемент 11 ИЛИ подключены к второму входу элемента 9 2 - 2 И - ИЛИ, а вторые три вы.хода дешифратора 8 (четные) через второй элемент 12 ИЛИ - к четвертому его входу, выход элемента 9 2 - 2 ИИЛИ через фильтр 13 нижних частот соединен со вторым входом40сумматора 14, на первый вход которого подключены выходы пяти ключей 15-19, первые входы которых; подключены к выходам дешифратора 8 со второго по шесток, а на вторые их входы подключены источники опорных 4 ф напряжений 020, ЗО, 40 и 50 (не показа- ны), т.е, с последовательно увеличивающимся напряжением, согласно порядковому номеру ключаК третьему входу сумматора подклю. чен источник с опорным напряжением О/2 (не показан), где О - размах изменений вы. ходного сигнала фильтра нижних частот,Преобразователь работает следующим обра. зом.Чувствительные элементы 1, 2 и 3 вырабатывают широтно-модулированные последова. тельности, которые проходят через формирователи, где происходит улучшение параметров импульсов - повышение крутизны фронтов,При повороте ротора на угол а относитель.ная длительность (скважность) выходных сигналов 20, 21 и 22 чувствительных элементов1, 2 и 3 изменяется по гармоническимзаконам, как это показано на фиг. 2, причемучастки " синусоиды, обозначенные 23, лежащие в зоне 60 угла а, близки к линейным,Длительность импульсов (фиг, 2) на этихучастках (т,е, сигнала 23) на любом отрезкеоси а является средней из длительностей трехсигналов - 20, 21 и 22, Элемент 4 2 - 2 - 2 И -ИЛИ производит выделение среднего по длительности из системы 20, 21 и 22 сигнала 23,который поступает на первый вход элемента 92-2 И-ИЛИ непосредственно, а на третий еевход - через инвертор 10,Сигналы 20, 21 и,22 поступают на попар.но соединенные входы трех элементов 5, 6 и7 сравнения импульсов по длительности (сигналы 21, 22 и 23 - широтно-модулированные), элементы 5, 6 и 7 вырабатывают сигналы (потенциалы) равные "единице" в случае, если длительность одного из входныхсигналов больше длительности другого. Вы.ходные сигналы элементов 5, б и 7 поступаютна три входа дешифратора 8 с шестью выходами, Каждому из участков линейности 24 -29 (фиг, 2) в сис.еме сигналов 20, 21 и 22на периоде Т соответствует вполне определенное однозначное соотношение длительностейимпульсов 20, 21 и 22. Например, на участке24 соотношение 222021, на участке 25соотношение 23 ) 22 ) 21 и т,д. Дешифратор 8 по сигналам элементов 5, б и 7 сравнения импульсов вырабатывает на шести своихвыходах потенциал "единицу" в случае, еслиугол разворота а попадает на один из шестиучастков - 24-29, т.е например, при поноро.те ротора датчика на угол а потенциал "едини.ца" появляется на третьем (фиг. 1) выходедешифратора 8, Пять выходных сигналов дешифратора 8 (со второго по шестой) поступает на первые: входы пятиключей 15, 16,17, 18 и 19, на вторые входы которых нодключены источники опорного напряжения свеличинами 0; 20, 30, 40 и 50 соответствен.но. Таким образом, всегда открыт лишь тотключ, на каком участке из пяти (25, 26, 27,28 и 29) находится ротор датчика. Если ротор на участке 25, то открыт ключ 15, еслиротор на участке 26 - то ключ 16 и т.д,Таким образом, к выходу сумматора 14 под.ключены опорные напряжения О на участке 25,20 - на участке 26 и т.д т.е. формируетсяступенчатый закон изменения сигнала 30 отугла а. На участке 24 все ключи закрыты, Навторой вход сумматора 14 поступает выходнойсигнал фильтра нижних частот, предтсавляющий5 9203 собой усредненный выходной сигнал элементами 2 - 2 И - ИЛИ. Выходной сигнал этого элемента представляет собой импульсы 24, 26 и .28, когда разрешающий потенциал на элемент 9 2 - 2 И - ИЛИ поступает с первого элемента 11 5 ИЛИ, и инвертированные импульсы 25, 27 и 29, когда единица" - на выходе второго элемента 12 ИЛИ. Таким образом, на выходе эле мента 9 2 - 2 И-ИЛИ, а следовательно, и филь.тра 13, сформирован пилообразный закон из 10 менения сигнала от угла. Этот сигнал склады.вается на сумматоре 14 со ступенчатым сигналом 30 и дает результирующую характеристику 31 датчика на периоде Т, т.е. на угле 360 .5 Формула изобр ет енияМагнитомодуляционный преобразователь угла, содержащий ротор в виде постоянного магнита, три чувствительных элемента магнитомо- О дуляциониого типа, расположенные вокруг ротора с фазовым сдвигом 120, три формиро.вателя импульссе, каждый из которых подкню чен входом к соответствующему чувствительному элементу, элемент 2 - 2 - 2 И - ИЛИ, первый ф и шестой входы которого связаны с выходом первого, второй и третий - третьего, четвертый и пятый - второго формирователей иь.пульсов, инвертор, подключенный к. выходу элемента 2 - 2 - 2 И - ИЛИ, элемент 2 - 2 И - ИЛИ, первый вход которого подключен к входу, третий - к выходу инвертора, о т л н ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения зоны линейности, он снабжен тремя элемента-. б 5ми сравнения, первый из которых подключен к выходам первого и второго, второй - вто. рого и третьего, третий - .третьего и первого формирователй импульсов, дешифратором с тремя входами и шестью выходами, каждый из входов которого подключен к выходу со. ответствующего элемента сравнения, двумя элементами ИЛИ, первый иэ которых подклю. чен входами соответственно к нечетным вы ходам дешифратора, выходом - к второму входу элемента 2 - 2 И - ИЛИ, второй подключен входами соответственно к четным выходам дешифратара, выходом - к четвертому входу элемента 2-2 И - ИЛИ, пятью ключами, первые входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора со второго но шестой, сумматором, первый вход которого связан с выходами всех ключей, фильтром нижних частот, входом подключенным к вы. ходу элемента 2-2 И-ИЛИ, выходом - к второму входу сумматора, шестью источниками опорного напряжения с величинами напряжения И/2, И, 2 И, 4 И, 5 И, где И - размах из менення выходного сигнала фильтра нижних частот, первый из которых подключен к третьему входу сумматора, а каждый из оставшихся - к второму входу соответствующего ему ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 551500,кл, 6 01 В 7/30, 1977,2. Авторское свидетельство СССР У 481968,кл, Н 02 К 29/02, 1975 (прототип),аказ 2313/33 Тираж 614 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113 О 35, Москва, Ж, Раушскаи