Способ определения погрешности импульсных датчиков угла и устройство для его осуществления

(51 РЕ 0-1)2 Л(рад.),погрешугла, за ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕВ тоо ИИЕПЛ(71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В,И. Ульянова (Ленина) (53) 531.717(088,8)(56) 1. Бурмистров .Л. Делительное дело, Л., Машгиз, 1948, с. 295-296.2. Эйдинов В.Я. Измерение углов в машиностроении. М., Стандартгиэ, 1963, с. 279-284.3, Авторское свидетельство СССР В 1002813, кл. С 01 В 7/30, 1982 (прототип),.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ИМПУЛЬСНЫХ ДАТЧИКОВ УГЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ определения ности импульсных датчиков,80.11399 4 А ключающиися в том, что устанавливают испытуемый и эталонный датчикиугла соосно на одной оси вращения,первоначально совмещают начальныеметки испытуемого и эталонного датчиков, измеряют погрешность испытуемого датчика относительно эталонного, последовательно разворачиваютиспытуемый датчик относительно эталоного на определенный угол, измеряютпогрешность испытуемого датчикаотносительно эталонного при каждомпоследовательном развороте, на основании последовательных измеренийвычисляют погрешность испытуемогодатчика, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения измерений и повышения нх точности, взаимные развороты датчиков осуществляютна углы е- номер взаимного разворота.1139964 2. Устройство для определения погрешности импульсных датчиков угла, содержащее электродвигатель, эталонный датчик угла, кинематически связанный с электродвигателем, блок управления, первый вход которого подключен к выходу эталонного датчика, первый выход - к электродвигателю, первый фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с входом устройства, подключаемым к испытуемому датчику угла, последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, выход последнего соединен с вторым входом первого фазового диск риминатора, выход задающего генератора связан с вторым входом блока управления , платформу для размеще иия испытуемого датчика, о т л и - ч а ю щ е е с я тем,что , с целью Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть .использовано при проверке и юстировке импульсных датчиков угла.Известен способ определения по грешности импульсных датчиков угла, включающий установку испытуемого и эталонного датчиков на одной оси вращения, совмещение первоначальных меток датчиков, совместный разворот 10 датчиков на некоторый угол, измерение углового рассогласования между следующими по порядку метками датчиков 11.Недостатком данного способа явля ется низкая точность, измерений, при этом измерения погрешности можно осуществлять только для таких датчиков, ожидаемая погрешность которых значительно превосходит погрешность 20 эталона.Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ определения погрешности импульсных датчиков угла, заключаюп 1 ийся в том, что устанавливают испытуемый и эталонный датчики угла соосно на одной оси вращения, первоначаЛьно совмещают начальные метки испытуемого и эталонного датчиков, измеряют по грешность Испытуемого датчика отноповышения точности и упрощения измерений, оно снабжено вторым Фазовым.дискриминатором, первый вход которого связан с выходом эталонного датчика угла, второй - с выходом задающего генератора, сумматором, первыйи второй входы которого подключенысоответственно к выходам первогои второго фазовых дискриминаторов,вычислительным блоком, первый входкоторого соединен с вторым выходомблока управления, второй - с выходомсумматора, третий - с первым входомпервого фазового дискриминатора,управляемой муфтой, кинематическисвязанной с платформой для размещения испытуемого датчика, и эталонным датчиком угла, а управляемыйвход муфты соединен с третьим выходомблока управления. сительно эталонного при каждом последовательном развороте, на основании последовательных измерений вычисляют погрешность испытуемого датчика 21.Недостатком известного способаявляется необходимость проведениябольшого количества замеров дляоценки погрешности, кроме того,при реализации способа в процессизмерения вносятся погрешности,обусловленные эксцентриситетом взаим 1но разворачиваемых лимбов,Известно устройство для определения погрешности импульсных датчиков угла, содержащее электродвигатель, эталонный датчик у 1 ла, кинематически связанный с электродвигателем, блок управления, первый вход которого подключен к выходу эталонного датчика первый выход - к электродвигателю, первый фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с входом устройства, подключаемым к испытуемому датчику угла, последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, выход последнего соединен с вторым входом первого фазового диск риминатора, выход задающего генератора связан с вторым входом блока уп31139964 равления, платформу для размещения испытуемого датчика 3.Недостатком йзвестного устройства является относительно низкая точ ность измерений, обусловленная неравномерностью вращения ротора испытуемого датчика угла.Цель изобретения - упрощение измерений и повышение точности.Поставленная цель достигается 1 О тем, что согласно способу определения погрешности импульсных датчиков угла, заключающемуся в том, что устанавливают испытуемый и эталонный датчики угла соосно на одной осивращения, первоначально совмещаютначальные метки испытуемого ир эталонного датчиков, измеряютс погрешность испытуемого датчика отФ носительно эталонного, последователь О20 д но разворачивают испытуемый датчикк относительно эталонного на определенл ный угол измеряют погрешность испыЭ б туемого датчика относительно эталонт ного при каждом последовательном раз л вороте, на основании последовательУ ных измерений вычисляют погрешностьк испытуемого датчика, взаимные раэвь вороты датчиков осуществляют на углы 4и второго фазовых дискриминатороввычислительным блоком, первый входкоторого соединен с вторым выходомблока управления, второй - с выходомсумматора, третий - с первым входом.первого фазового дискриминатора,управляемой муфтой, кинематическисвязанной с платформой для размещения испытуемого датчика, и эталонным датчиком угла, а управляемыйвход муфты соединен с третьим выхо"дом блока управления,На чертеже представлена блок-схе- .ма устройства.Устройство содержит электродвиатель 1, эталонный датчик 2 угла,отор которого кинематически связанротором электродвигателя 1, платорму 3 для размещения испытуемогоатчика угла, управляемую муфту 4,инематически связывающую ротор этаонного датчика 2 угла и платформу 3,лок 5 управления, первый выход коорого подключен к электродвигатею 1, третий - к управляющему входуправляемой муфты 4, первый вход - .выходу эталонного датчика 2 угла,числительный блок 6, сумматор 7,выход которого подключен к второмуЗО входу вычислительного блока 6, первый фазовый дискриминатор 8 и второйФазовый дискриминатор 9, выходы которых подключены к первому и второму входам сумматора соответственно,первый вход первого Фазового дискриминатора 8 является входом устройства и предназначен для подключения к выходу испытуемого датчика угла, первый вход второго фазовогодискриминатора 9 подключен к выходуэталонного датчика 2 угла, делитель10 частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазовогодискриминатора 8, задающий генератор11, выход которого подключен к входуделителя 10 частоты, к второму входу блока 5 управления и к второмувходу второго фазового дискриминатора 9, второй выход блока 5 управления соединен с первым входом вычислительного блока 6, третий входвычислительного блока 6 подключенк первому входу первого фазового,дискриминатора Р Устройство для определения погрешности импульсных датчиков угла, со держащее электродвигатель, эталонный датчик угла, кинематически связанный с электродвигателем, блок управления, первый вход которого подключен к выходу эталонного датчика, первый 4 О выход - к электродвигателю, первый фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с входом устройства, подключаемым к испытуемому датчику угла, последовательно соединенные 5 задающий генератор и делитель частоты, выход последнего соединен с вторым входом первого фазового дискриминатора, выход задающего генератора связан с вторым входом блока управления,О платформу для размещения испытуемого датчика, снабжено вторым Ьазовым дискриминатором, первый вход которого связан с выходом эталонного датчика угла, второй - с выходом задаю щего генератора, сумматором, первый и второи входы которого подключены ,соответственно к выходам первого где 1. - номер взаимного разворота.1 Согласно предлагаемому способу первоначально .Устанавливают испытуемый и эталонный датчики угла на,1139964 1одной оси, совмещая первоначальные метки датчиков.Измеряют погрешность испытуемого датчика относительно эталонного путем измерения углового отклонения мет 5 ца угол 2,(рад) соответственно.ТПосле проведения в дополнительных измерений суммарная реальная погрешность испытуемого датчика находитсяки испытуемого датчика относительно соответствующей Йетки эталонного датчика после совместного поворота датчиков на некоторый угол о 2,.При этом для начального измерения погрешности датчикагде Ч(о) - реальная погрешность испытуемого датчика в функции угла поворота о;Ч(о) - реальная погрешность эталонного датчика в функцииугла поворота о. 20Угол о(, отсчитывается от начальной метки эталонного датчика угла. После начального измерения проводят в дополнительных измерений. Каждое -е из в дополнительных измерений производят после разворота испытуемого датчика относительно эталонного на угол(1-)212; = 2. (Род) .30Погрешность испытуемого датчика относительно эталонного для каждого х-го измерения определяется как2 с):8 ьВ 2 )-Ю (с 2) .Если представить погрешность датчика угла в виде суммы четных (К=2 п, где п = О, 1, 2.со ) и нечетных (К = 2 п +1) гармоник, то после ка;одого -го измерения из погрешности 40 испытуемого датчика можно выделить таким образом гармоники с номерами К = 2 " ,2 п+1).Вычисление а-й составляющей погрешности после д-го измерения осуществляется по Формулы2-1 1-1Й,.(ш).ю,(й)-У,й).Х Й ь)КК"-1 К:1Ц о 2,гдей ю ц Х2мы д-ых составляющих погрешности датчика, найденные до 1.-го измерения в Функции угла разворота с и в функции угла разворота с 2 сдвинутогокак Число в дополнительных измерений выбирается из соотношения в1 д,И,где Ии - число импульсов испытуемого датчика, приходящихся на один оборот,Устройство, реализующее предлагае мый способ, работает следующим образом.Испытуемый датчик угла закрепляется на платформе 3, которая в ис- ходном состоянии механически связана с ротором эталонного датчика 2 угла посредством управляемой муфты 4 по сигналу с выхода блока 5 угравления. Выход испытуемого датчика угла подключается к входу устройства, С помощью сигнала, подаваемого с первого выхода блока 5 управления на управляющий вход электродвигателя 1, ротор электродвиг ателя 1 и механически связанные с ним ротор эталонного датчика 2 угла и платформа 3 сначала разгоняются, а затем их скорость вращения стабилизируется путем поддержания равенства сигналов задающего генератора 11 и эталонного датчика 2 угла с помощью сигнала блока 5. управления, подаваемого на управляющий вход электродвигателя 1. Коэффициент передачи Кч делителя 10 частоты выбирается из соотношения дЧ )т 1.й 50 где Мз и И - число импульсов эталонного ч испытуемого датчиков угпа, приходящихся на одиц оборот соответственно.Таким образом, в режиме стабилизации скорости вращения частота следования импульсов испытуемого датчика угла равна частоте с выхода делителя 10 частоты, а частота с выхода задающего генератора 11 равна частоте с выхода эталоццого датчика 2 угла, что обеспечивает измерение фазовым дискриминатором Я Фазового сдвига=2 й (рад) . 7 11399 между импульсами с выхода делителя 10 частоты и импульсами с выхода .испытуемого датчика угла, а фазовым дискриминатором 9 - между импульса,ми с выхода задающего генератора 11 5 и импульсами с эталонного датчика 2 угла. Величина фазового сдвига- на выходах фазовых дискриминаторов 8 н 9 пропорциональна погрешностям датчиков угла, измеренным относительно 10 стабильной частоты с выходов делителя 10 частоты и задающего генератора 11. Сигнал фазового дискриминатора 9 вычитается из сигнала фазового дискриминатора 8 путем подачи их 15 на первый и второй вход сумматора 7 соответственно, Таким образом величина сигнала на выходе сумматора 7 будет пропорциональна погрешности импульсов датчика угла, измеренной 20 относительно эталонного датчика 2 угла. Колебания скорости вращения бу,дут одинаково проявляться по величине в выходных сигналах фазовых дискриминаторов 8 и 9, а поскольку они 25 вычитаются, то погрешность измерений, связанная с неравномерностью вращения, будет отсутствовать в выходном сигнале сумматора 7. Сигнал с выхода сумматора 7 подается на входов вычислительного блока 6. Запись сигнала с сумматора 7 в блок 6 осуществляется при появлении на первом входе вычислительного блока 6 сигнала с второго выхода блока 5 управления, формируемого при появлении импульса начальной метки эталонного датчика 2 угла. Выделение иэ сигнала сумматора 7 блоком 6 сигнала, соответствующего погрешности конкретной метки исО пытуемого датчика угла, осуществляется при появлении импульса этой метки на третьим входе вычислительного блока 6, подключенного к выходу испытуемого датчика угла. При вторич ном появлении импульса начальной метки эталонного датчика 2 угла сигнал, подаваемый с выхода блока 5 управления на вход блока 6, остановит запись сигнала с сумматора 7 в блок 5 О 6 и начнется торможение ротора электродвигателя 1 под воздействием сигнала с первого выхода блока 5 управления. После окончания торможенияплатформа 3 механически разъединяется от ротора эталонного датчика 2угла посредством управляемой муфты 4по сигналу с третьего выхода блока 5управления. Одновременно на вьмодеблока 5 управления появится сигнал,под воздействием которого ротор электродвигателя 1 развернется на угол1(рад), Угол разворота контролируется по числу импульсов эталонногодатчика 2 угла, механически связанного с ротором электродвигателяПосле окончания разворота эталонного датчика 2 угла относительно испытуемого датчика угла платформа 3механически связывается с роторомэталонного датчика 2 угла посредством управляемой муфты 4, На этом заканчивается начальный цикл работыустройства. Работа в каждом 1-м изш дополнительных циклов отличаетсяот начального цикла тем, что разворотэталонного датчика 2 угла относительно испытуемого датчика угла производится на угол После окончания ш"го дополнительнаго цикла работа устройства прекращается. Погрешность испытуемого датчика угла по формулеи (Ы) = ЕЦ;(о)1:1вычисляется в блоке 6. Предлагаемый способ позволяет значительно сократить время определения погрешности испытуемого датчика. Так, например, при оценки погрешности датчика угла, имеющего 1024 импульса на оборот, при использовании способа-прототипа необходимо осуществить 1024 взакчньм разворота датчиков, а при использовании предлагаемого способа достаточно десяти таких разворотов. При этом погрешность определения сохранится на том же уровне, ВНИИПИ Заказ 250/30 Тираж 651 Подписное Фидиай ШШ ффПвтеатп, г.Ужгород, ул.Проектная, 4