Многооборотный датчик угла перемещения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 1 СО О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Иф 383002, кл. С 05 В 19/8, 01.02,71.2. Плоский Ю,И., Рази А.А. Универсальный датчик обратной связи систем программного управления машин. в . Производственно-технический бюллетень. Технология авиационного приборо- и агрегатостроения, 1981, В 3, с. 20.(54)(57) МНОГООБОРОТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий потенциометры с полукольцевыми обмотками, один вывод каждого из которых сое. динен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров кинематически связаны с входной осью датчика и осью многоступенчатого позиционного,кодового преобразователя, вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие.щетки данного преобразователяподключены к одному выводу источникапитания, вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика,выводы вторых считывающих щетокмногоступенчатого позицйонного кодового преобразователя соединены содним выводом обмотки блокирующегореле, другой вывод которой соединенс вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводомисточника питания, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности и упрощения датчика, он содержит генераторы тока, выход каждого из которыхподключен к другому выводу полуколь"цевой обмотки соотгетствующего потенциометра, вторые выводы обоихпараллельных цепей соединены с общей шиной датчика, размыкающий контакт каждого из коммутирующих релевключен параллельно соответствующему резистору первой и второй параллельной цепей, а замыкающий контактблокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометрон.25 Изобретение относится к автоматике и предназначено для использованияв телемеханических, измерительныхи вычислительных системах.Известен многооборотный датчик 5угла перемещения, содержащий однооборотные потенциометры, резисторы,дисковые кодовые преобразователис блоками щеток, установленные наобщей оси, реле и систему коммутации 11.Недостатком известного датчикаявляется значительная конструктивная и схемная сложность и малая надежность, обусловленная большим количеством контактов в магазинах резисторов и системе коммутации.Наиболее близким к предлагаемомуявляется многооборотный датчик углаперемещения, содержащий потенциометры с полукольцовыми обмотками,один вывод каждой иэ которых соединен с первым выводом соответствующейпараллельной цепи, состоящей извключенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров кинематически связаны с входйойосью датчика и осью многоступенчатого позиционного кодового преобразователя, вывод каждой из первых счи- ЗОтывающих щеток которого соединен спервым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающиещетки данного преобразователя подключены к одному выводу источника 35питания, вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика,выводы вторых считывающих щеток многоступенчатого позиционного кодовогопреобразователя соединены с одним , 40выводом блокирующего реле, другойвывод которой соединен с вторымивыводами обмоток всех коммутирующихреле и другим выводом источника пи"тания 2. 45Недостатком указанного датчикатакже являются недостаточные точ"ность и надежность из-эа незначительного числа контактных элементов.Цель изобретения - повышение точнести и надежности и упрощение многооборотного датчика угла перемещения,Указанная цель достигается тем,что многооборотный датчик угла перемещения, содержащий потенциометрыс полукольцевыми обмотками, одинвывод каждой иэ которых соединен спервым выводом соответствующей параллельной цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров кинематически связаны с входной осью. датчика и осью многоступенчатого позиционного кодового преобразователя, вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие щетки данного преобразователя подключены к одному выводу источника питания вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика, выводы вторых считывающих ще- .ток многоступенчатого позиционного кодового преобразователя соединены с одним выводом обмотки блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питания, содержит генераторы тока, выход каждого из которых подключен к другому выводу полу- кольцевой обмотки соответствующего потенциометра, вторые выводы обоих параллельных цепей соединены с общей шиной датчика, размыкающий контакт каждого из коммутирующих реле включен параллельно соответствующему резистору первой и второй параллельной цепей, и замыкающий контакт блокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометров.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого датчика.Иногооборотный датчик угла перемещения содержит два потенциометра с полукольцевыми обмотками 1 и 2 и щетками 3 и 4, оси которых кинематически связаны с входной осью датчика 5 и через редукторы 6 - с осями кодирующих дисков 7 многоступенчатого позиционного кодового преобразователя (например, 3-х ступенчатого), блоками первых считывающих щеток 8 и 9 (щеток объема данных), вторыми считывающими щетками 10 и питающими щетками 1 1 цепи включенных последовательно резисторов. (управляемые многорегистровые магазины цифровых резисторов) 2 и 13; коммутирующие реле (по числу реэисторных регистров) с обмотками 14 и 15 и размыкающими контактами 16 и 17 (в регистрах магазинов резисторов 12 и 13 соответственно), блокирующее реле с обмоткой 18 и замыкающим контактом 19и генераторы тока 20 и 21, Двухсекционный интерполнрующий потенцнометр 1 и 2 предназначен для однозначного преобразования угловых или линейных перемещений исполнительных 5 органов машин в опорциональные им . электрические сигналы. Управляемые магазины резисторов 12 и 13 предназначены для последовательного формирования в пределах каждого из интерполирующих,участков расчетных опорных напряжений. Многоступенчатый позиционный кодовый преобразователь 7 вместе с коммутирукщими реле ,14 и 15 управляет сопротивлением управляемых магазинов резисторов 12 и 3 в соответствии с поворотом входной оси датчика 5.Генераторы тока 20 и 21 поддерживают постоянную величину тока в обмотках потенциометров 1 и 2 и резисторах многорегистровых магазинов 12 и 13 благодаря чему на обмотках потенциометра 1 и 2 поддерживается постоянное падение напряжения, а потенциал между первыми (нижними по схеме) выводами потенциометров и общим проводом зависит от величины сопротивления соответствующего магазина резисторов 12 или 13, 30Датчик работает следующим образом.При повороте входной оси 5 датчика поворачиваются щетки 3 и 4 потенциометров 1.и 2, осуществляя скользящий контакт и съем напряжения с обмо-Р ток. При этом через редукторы 6 по" ворачиваются диски 7 многоступенчатого позиционного кодового преобразователя. Прн повороте оси 5 от 0 до 90 обмотки 4 коммутирующих реле, под О ключенные к выходам блока 8 щеток съема данных, отключены от источника питающего напряЖения Б следоваРтельно, резисторы многоразрядного магазина 12 зашунтированы контактами16 этих реле. Потенциал первого (нижнего по схеме) вывода обмотки потен,циометра 1 равен н лю относительно общего провода датчика. Щетка 4 отключена от выхода, так как на блокировочное репе 18 не подается питающее напряжение через дополнительные щетки 10,При повороте оси 5 на угол 90 фС СЫ180 поступает напряжение с 55 кодирующего диска 7 младшего разряда через первые шетки блока 9 съема данных н вторую считынающую щетку 10 на обмотку реле младшего разряда блокареле 5 и обмотку блокнрующего реле 18. В результате в цепь обмотки потенциометра 2 включится резистор младшего разряда магазина 13, равный по величине сопротивлек нию обмоток потенциометров 1 и 2, и замкнется контакт 19 блокирующего реле 18, подключая щетку 4 потенциометра 2 к выходной цепи датчика, так как щетка 4 потенциометра 2 при повороте оси 5 в пределах от 0 до 180 не контактирует с обмоткойопотенциометра 2, то напряжение на выводе датчика равно напряжению, снимаемому щеткой 3 с обмотки по- .тенциометра 1.К 1Это напряжение равно О " 8 0 О(180 где К - сопротивление обмотки потенциометров 1 и 2 (Ом);3 - ток Йа выходе генераторатока 20 и 21 (А)1Ы - угол поворота оси 5 датчика(град.),При повороте оси 5 датчика на угол О(= 180 щетка 4 потенциометра 2 входит в контактирование с первым (нижним по схеме) выводом обмотки 2 потенциометра, и щетка 3 - с вторым (верхним по схеме ) выводом обмотки 1 потенциометра. Так как сопротивление резистора младшего разряда магазина 13 резисторов равно К, то потенциалы обоих щеток теоретически равны и равны 11КЭ.При дальнейшем повороте оси 5 щетка 3 сходит с обмотки 1 потенцио,метра, а щетка 4 скользит по обмотке 2 потенциометра, осуществляя преобразование угла поворота оси 5 в выходные напряжения 1. При повороте оси 5 на угол о = 270 с кодирующего диска 7 младшего разряда кодового преобразователя поступает напряжение на обмотку реле младшего разряда блока 14 коммутирующих реле через блок 8 щеток съема данных, размыкающий контакт которого включает в цепь обмотки 1 потенциометра резистор младшего разряда магазина резисторов.12, Величина этого резистора равна 2 К, т,е, потенциал первого (нижнего по схеме) вывода обмотки 2 потенциометра становится равным 11 2 КЭ.При повороте оси 5 на угол о= = 360 щетка 3 потенциометра 1 вхо(верхним по схеме) выводом обмотки 2потенциометра, потенциал котороготакже равен У2 КЭ. Таким образом,при подготовке цепей потенциометровзаранее (переключение резисторовмагазинов 2 и 13 в моменты времени,когда соответствующие щетки не контактируют со своими обмотками) ипри выравнивании потенциалов соответствующих точек обмоток потенциометров может осуществляться непрерывный съем сигнала, пропорционального углу поворота оси 5 датчика,При дальнейшем повороте оси 5происходит включение в цепь обмотокрезисторов следующих разрядов мага Озинов 12 и 13 сопротивлений соответствующих углу поворота оси 5,что позволяет снимать с этих обмотокпотенциал, соответствующий углуповорота оси 5 более 360 .25При соотношении величин сопротивлений резисторов соседних регистров каждого магазина резисторовкак 21, общее сопротивление резисторов, включенных в цепь обмоток 2 второго потенциометра, равно В.2 =Е(2 п - 1), где и - номер текущего оборота оси 5 датчика, Для создания Н оборотного потенциометра К,рщ= ". К(2 И -1), при этом К =К(2"-1), где К в количество разрядов в мага" зине резисторов 13, отсюда К = = 1 одБ + 1, т.е. для создания аналога 32-оборотного потенциометра требуется 6-ти разрядный магазин 13 резисторов, При этом напряжение на выходе, снимаемое с потенциометра.2, равноЬ х мх" М 2 Н) + К 31 = 211. При использовании потенциометров с погрешностью по линейностью собщая нелинейность будет дз = 2 т.е. получен аналог многооборотного потенциометра со сколь угодно высокой линейностью. Предлагаемый датчик по сравнению с прототипом, принятым за базовый объект, позволяет упростить схему, уменьшить количество контактов в каждом регистре магазинов резисторов с шести до одного и повысить надежность при повышении точности (падение напряжения на контактах снижено в 3 раза).1089403 оставитель С. Хлебников ехред Л. Иартяшова КорректорА рЮ. С каз 2918/37 иал П 1 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 Тираж 587 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 13035, Москва, Ж, Подписи го комитета СС ий и открытий ушская наб., д