Двухканальный преобразователь перемещений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республикю)10 О 5131 61) Дополнительное к авт. саид (22 Заявлено 09.11.81 Р) 33 227/18-24,Кл.зЕ 08 С Э/04 м заявки Ио сприсоеди сударствеиицй комит СССР о делам изобретений н открьетнй3) Приори тень М 10 убликовано 150383. Бю та опубликования описа И) УДК 681. 325. - . Ьдана са;СщщкуЫа Заявите Каунасский технический институ 54) ЛЬНЫ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования.Известен двухканальный индуктивный преобразователь перемещений, который содержит две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель;усилитель-ограничитель, ключ, триггер и дифференцирующую цепь, причемодна иэ измерительных цепей черезусилитель-ограничитель подключенак входу триггера, а вторая к входупарафазного усилителя, выходы каторого подключены к двум входам ключа, третий вход которого соединенс одним выходом триггера, к второмувыходу, которого подключена дифференцирующая цепь 1),Недостатками этого преобразователяявляются малая точность из-за нелинейности кусочно-аналоговой характеристики преобразования, так какона формируется из отрезков, соответствующих четверти периода синусоидыф зависимость кусочно-аналогового напряжения от неравномерностивоздушного зазора индуктивного преобразователя, отсутствие сигнала,ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕН указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу.дискретных импульсов и аналоговомусигналу при перемещении, происходящему с изменяющиг"я направлением.Наиболее близким по технической.сущности к предлагаемому является 1 О двухканальный инДуктивный преобразователь перемещений, содержащий двеизмерительные цепи ( включающие обмотки индуктосина, двухполупериод-,ные выпрямители и фильтры пульсаций),два делителя напряжений, два коммутатора, дифференциальный усилитель,выпрямитель, два компаратора, реверсивный счетчик и дешифратор, причем входы обоих делителей напряжения соединены отдельно с выходами,измерительных цепей, а их выходыс информационными входами соответствующих коммутаторов, управляющиевходы которых соединены с выходамидешифраторов, выходы коммутаторовсоединены с входами дифференциально"го усилителя, выход которого черезвыпрямитель подключен к выходнойклемме преобразователя и к входамкомпараторов, выходы которых: подключены к соответствувщйм выходнымклеммам преобразователя и к сигнальным нходам реверсивного счетчика, вход "обнуления" которого подключен к входной клемме преобразователя "Сброс", а выход соединен свходом дешифратора 2),Недостатками известного .преобразователя являются сложность его электронной схемы и сравнительно малая точ-,ность ввиду неточной синусоидальности формы огибающей выходного напряжения измерительной цепи и зависимости ее амплитуды от неравномерности воздушного зазора индуктивного преобразователя, так как рассмотренный преобразонатель построен по принципу промежуточной амплитудной модуляции по отношению к перемешению,Цель изобретения - повышениеточности и упрощение преобразователя. 20Поставленная цель достигаетсятем, что н двухканальном преобразователе перемещения, содержащеминдуктивную измерительную цепь, ком"параторы с объединенными нходами,выходы которых соединены с сигнальными входами реверсинного счетчика,вход "обнуления" которого подключенк входной клемме преобразователя"Сброс", а выход ч реэ дешифраторсоединен с управляющим входом коммутатора, введены усилитель-ограничитель, фазочувствительный выпрямитель и блок фаэовращателей, выходыкоторого соединены с информационными входами коммутатора, выход коммутатора соединен с первым входомфаэочувстнительного выпрямителя,выход которого соединен с входамикомпараторов, выход индуктивной измерительной цепи через усилительограничитель соединен с вторым нходом фазочувствительного выпрямителя.На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя,. на фиг.2диаграммы, поясняющие его работу. 45Преобразователь содержит индуктивную измерительную цепь 1, усиля"тель-ограничитель 2, фазочувствительный выпрямитель 3, компараторы 4 и 5, реверсивный счетчик б,50дешифратор 7, коммутатор 8, блок9 фаэовращателей.Индуктивная измерительная цепь 1выполнена в, виде обмотки индуктосина, поворотного трансформатора илисельсина, питание которых должнобыть осущестнлено по известным схемам, позволяющим получить на выходеизмерительной цепи сигнал, модулированный по фазе относительно к перемещению. 60Усилитель-ограничитель 2 предназначен для усиления синусоидальногосигнала, поступающего на его вход свыхода измерительной цепи, и преобразования его н прямоугольнйй пе ременный сигнал с амплитудой, стабилизированной на уровне ограничения. Фаэочувстнительный выпрямитель 3, содержащий также фильтр пульсаций, предназначен для получения сигнала, изменяющегося по величине по синусоидальному закону в зависилости от перемещения. Выход фазочув"твительного выпрямителя является кусочно-аналоговым выходом преобразователя ( точный канал), Компаратор 4 служит для формирования короткого импульса, когда ныходной сигнал достигает нулевого уровня при перемещении направо (фиг. 20, 2 Я, компаратор 5 - для формирования короткого импульса, когда входное напряжение равно опорному напряжению при перемещении налево (фиг. 2 О24). Выходы компараторов 4 и 5 янляются Дискретными выходами преобразователя (грубый канал). Реверсивный счетчик б предназначен для периодического подсчета общего числа импульсов, соответствующих числу аналоговых кускон, пройденных якорем в интервалах, равных шагу Ь обмотки индуктосина фиг. 2), дешифратор 7 для управления работой коммутатора 8, коммутатор 8 - для подключения в определенном порядке выходных напря-, жений блока 9 фазовращателей к входу фазочувствительного выпрямителя, блок 9 фазовращателей - для получения на выходе и опорных напряжений, сдвинутых по фазе соответственно на М =2 Ц(И зл.град. по отношению к осионному опорному напряжению, подклю ченному к входу блока, где инеобходимое число аналоговых кусков в интервале одного шага индуктосинаУО, 1, 2.и - номер фазосдвигающей цепи или выхода блока.Опорное напряжение, подключенное к входу блока 9 фазовращателей и имеющее такую частоту и фазу,как и напряжение питания индуктосийа (поворотного трансформатора, сельсина), предназначено для обеспечения работы фаэочувствительного выпрямителя, цель сброса - для начальной установки реверсивного счетчика в исходное положение Преобразователь работает следующимобразом,Перед началом работы реверсивныйсчетчик б при помощи сигнала сбросаустанавливается в исходное положение.При перемещении якоря индуктосинас выхода измерительной цепи 1 черезусилитель-ограничитель 2 на вход фа-,эочувствительного выпрямителя 3поступает прямоугольное переменноенапряжение постоянной амплитуды сфазой, прямо пропорционально зависящей от перемещения. На другой нходфазочувствительного выпрямителя65 поступает опорное напряжение, Фаза которого гри перемещении меняется скачкообразно в зависимости от состояния реверсивного счетчика, и тем самым дешифратора и коммутатора. Пусть якорь индуктосина, начиная с точки С = О, движется направо, а на вход Фаэочувствительного выпрямителя подключено опорное напряжение с начальной фаэойЧ=ЙВ)И. В это время наПряжение на выходе Фазочувст О вительного выпрямителя 3 меняется по синусоидальному закону в зависи,мости от перемещения, т.еЛ 1=ОЖ ьЩ -9 ) фиг. 201 В какой-то момент времени выходное напряжение фазочувствитель ного выпрямителя достигает нулевого уровня, и компаратор 4 вырабатывает. дискретный импульс, соответствующий аналоговому куску перемещения фиг.(,2 о, 2 Б). Дискретный сигнал с 2 О выхода компаратора 4 ХЧ поступает на первый дискретный выход преобразователя 0, и на вход прямого счета реверсивйого счетчика 6. Дешифратор 7 переключает коммутатор 8 и на 25 вход фазочувствительного выпрямителя 3 от блока 9 фаэовращателей подключается следующее опорное напряжение с начальной фазой 92=27 с ИИ При этом напряжение на выходе Фазочувствительного выпрямителя 3 скачком достигает значения 0 и далее меняется согласно эависимостиЩ 6=0,ай --27 сР -Чх) При дальнейшем перемещении направо работу преобразователя происходит аналогично описанному выше. Пусть теперь в какой-то момент времени, когда якорь находится в положении 6 , он меняет направление перемещения и начинает двигаться налево (фиг. 20). При этом кусочно О аналоговое напряжение, меняясь согласно зависимости 0 ф)=0 фп( - -Ч 4), на-. чинает по абсолютной величийе увеличиваться и в какой-то момент времени достигает значения опорного на пряжения 0. фиг. 20)компаратора 5. При этом компаратор 5 вырабатывает короткий импульс, который поступает на вход обратного счета реверсивного счетчика б и на второй дискретный выход(Ой. на фиг. 20, 2 В) . Дешифратор 7 переключает коммутатор 8 и к входу фазочувствительного выпрямителя 3 подключается от блока 9 фазовращателей опорное напряжение с на-. чальной фаэой 9=ЯК Эи. Напряжение порога срабатывания компаратора 5 Ой подбирается выше напряжения 0 на величину, которая необходима для нормальной работы преобразователя. При дальнейшем перемещении якоря 6 О налево работа преобразователя аналогична описанному выше. Таким образом, полное перемещение может быть определено путем суммирования числа импульсов, выданных на первой дискретном выходе, считая их положительными, с числом импульсов второгодискретного выхода, считая их отрицательными, и к результату прибавляявеличину перемещения в зоне аналогового куска, определяемую по выходному кусочно-аналоговому сигналу.Результаты макетирования показали, что точность предлагаемого преобразователя повышается из-за использования индуктосина в режимефазовращателя и применения усилителя-ограничителя, так как амплитуда напряжения на выходе усилителя-ограничителя стабилизирована на уровне ограничения и от величины воздушного зазора, при изменении его вдопустимых пределах, не зависит,вследствие чего величина кусочно-аналогового напряжения зависит толькоот Фазы выходного напряжения измерительной цепи. Кроме того, в предлагаемом двухканальном преобразователе использование только однойизмерительной цепи (в качестве котброй могут. быть использованы стандартные, выпускаемые промыленностьюиндуктосины, поворотные трансформаторы или сельсины) позволяет упростить электронную схему и настройкупреобразователя, а также Формировать кусочно-аналоговые характеристики преобразования, имеющие такуюже линейность, как и кусочно-аналоговые характеристики двухканальногопреобразователя перемещений, содержащие две измерительные цепи.Формула изобретенияДвухканальный преобразователь перемещений, содержащий индуктивную измерительную цепь, компараторы с объединенными входами, выходы которыхсоединены с сигнальными входами реверсивного счетчика, вход "обнуления" которого подключен к входнойклемме преобразователя "Сброс", авыход через дешифратор соединен суправляющим входом коммутатора,отличающий с я тем, что,с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него введен;усилитель-ограничитель, фазочувсувительный выпрямитель и блок фазовращателей, выходы которого соединеныс информационными входами коммутатора, выход коммутатора соединен с первым входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен свходами компараторов, выход индуктивной измерительной цепи через усилитель-ограничитель соединен с вторымвходом фазочувствительного выпрямителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 395881, кл. 808 С 9/04, 1971.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3226346/18-24,