Индукционный датчик угла поворота

.01.86.М.Суторм1.314.24метжановедуктоси оси на екции юл. У 2 н и В.Г.Ка 088.8) А.А. и др. . М.: Энер нены паблоком торого обмотки,ндукция, 1971 онны альные 1969тора;диого код оворо ьная функционалвыходных напряций обмоток отрота.й (ы.)Р й (м 1зависим ений се ла поводе М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИч(21) 37 (22) 26 (46) 15 (72) А. (53) 62 (56) Ах онный р с. 5-10,Пульер Ю.М. и др. Индукц электромеханические функцио преобразователи. М.: Энерги с. 93-96.(54)(57) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА, содержащий статор с сосредоточенными обмотками, одна из которых является обмоткой возбужде ния, а другая - выходной, и безобмоточный явнополюсный ротор, о т л ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, статор выполнен в виде двух одинак вых аксиально смещенных пакетов, каждая из обмоток возбуждения и выходная обмотка выполнены из двух секций, на каждом пакете установле иы по одной секции обмотки возбуждения и выходной обмотки, пакеты статоров развернуты вокру угол ь ж равный 1 - 2, обмотки возбуждения сое раллельно, датчик снабже преобразования, к входам подключены секции выходно реализующим зависимость 2 2) -идеальная (линейная) выходная зависимость блока преобразования от углаповорота ротора; Й Р(ы) "выходная зависимость блока преобразования беэ поправочного коэффициента.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и преобразования информации, в частности в преобразователях угла поворота вала в цифровой код.Целью изобретения является повышение точности преобразования угла поворота в электрический сигнал.На фиг. 1 изображен датчик, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - электрическая схема индукционного датчика на фиг. 4 - структурная схема блока преобразования; на Фиг. 5 - выходные характеристики индукционного датчика.Индукционный датчик содержит общий ротор 1 и два статора 2 и 3, установленных в корпусе 4 с относительным разворотом друг относительно друга (см. Фиг. 1). Обмотки возбуждения и выходные обмотки выполнены сосредоточенными и размещаются взаимно перпендикулярно в четырех пазах каждого статора. Обмотки возбуждения 5 и 6 (фиг. 3) соединяются параллельно и подключаются к источнику 7 переменного напряжения с выходным напряжениемБ Б зпыНа выходных обмотках датчика 8 и9 формируются сигналыН- П, зпжсй, (+) Ко щ з ц г (где К - коэффициент, учитывающийтемпературные погрешности (самого датчика и источника переменного напряжения);и Е - функциональные зависимо 2сти выходных напряженийдатчика от угла поворотаротора 1.Поскольку эти зависимости определяются лишь геометрией магнитопроводов, то с высокой степенью точности можно принять Е = Г = Г. Сигналы У 0 и 00 с выходных обмоток 8 и 9 датчика подаются в блок преобразования 10, который, во-первых, определяет отделение суммы напряжений и Ук их разности в цифровом виде1о 02и, во-вторых, умножает полученный ф 1 О результат Я(Ф) на поправочный коэффициент К (Я);1(к) = К1 р ( к)где И (О.) - выходной п-разрядныйдвоичный код блока пре.образования 10,Из выражения (2) видно, что величина Ир(,) не зависит ни от частоты ц Т, ни от амплитуды Н, выходно 2 О го напряжения источника 7 переменного напряжения, ни от коэффициентатемпературной погрешности. Например,при линейной зависимости напряженийвыходных обмоток от угла поворота ротора 1,т.е. при Е=К из уравнения (2)следует: М (ю) = 2 й/ь Ы при синусоидальной И (м) = с 18 2 рм, приЫЗО косинусоидальной МсСд - сТдФ.2Рассмотренные частичные случаиподтверждают вывод о том, что получаемая в результате преобразований по Формуле (2) величина кодаИр(.) определяется только угломначального разворота Ь, статоров2 и 3 и углом поворота сс , причем,изменяя величину Ь Ы , можно в ши 4 О роких пределах варьировать крутизну выходной характеристики Ир.Следовательно, зависимость Ир(К)представляет собой стабилизированную(приведенную) характеристику индукционного датчика,1Поскольку при простой геометриимагнитопроводов и сосредоточенныхобмотках датчика высокую линейностьвыходного напряжения от угла пово О рота получить невозможно, для уменьшения погрешностей полученная величина И (М) домножается на поправочный (тарировочный) коэффициентКр(й), который определяют экспери ментально, и записывается в постоянное запоминающее устройство.Рассмотрим подробнее работу блока преобразования 10 (фиг. 4).Блок преобразования содержит два трансформатора 11 и 12, первичные обмотки которых подключены к выходным обмоткам датчика, имеющих по две вторичных обмотки, включенные последовательно для получения сигнала суммы П = Пц, +П и встречно для получения сигнала разности П - фазочувствительные выпрямители 13 и 14 для демодуляции напряжений П и П соответственно: Выпрямленное выпрямителем 15 выходное напряжение П Фазочувствительного выпрямителя 13 поступает наодин вход компаратора 16:(4) Управляемый делитель 17 (его коэффициент передачи) управляется выходным кодом постоянного запоминающегоустройства 19, которое своими адресными (входными) шинами подключено квыходным шинам реверсивного счетчика20 и к знаковому разряду, сформированного нуль-органом 21, т. е, делитель 17 служит для введения поправочного (тарированного) коэффициента К Р(М). Управляемый умножитель 18вместе с реверсивным счетчиком 20(счетный вход которого С подключенк задающему генератору 22, а входнаправления счета "Ф 1" - к выходукомпаратора 16) и компаратором 16представляет собой контур аналогоцифрового уравновешивания (аналогоцифровой преобразователь), поэтому в на другой вход которого поступает напряжение с выхода фазочувствмтельноговыпрямителя 14 через управляемый делитель 17 и управляемый умножитель 18: установившемся режиме напряжения наобоих входах компаратора 16 равныс точностью до цены младшего разряда, т. е. П 5 = П . Учитывая (3) и(4) и выражая выходную величину Я(ос),получим:ц - ",1 ФН(,Ь 1: КР(Ы), , (5)Таким образом, выходной блок преобразования Н(цц) с учетом знаковогоразряда (на выходе блока Н 011) представляет отношение суммы напряженийО 1 Ног выходных обмоток датчикак их разности и, следовательно, независит от напряжения возбуждениядатчика и других дестабилизирующихФакторов,. а введение в стабилизированную (приведенную) характеристикутарировочного коэффициента К (11) поРзволяет значительно уменьшить погрешность преобразования от нелинейности(см. Фиг. 5).На фиг. 5 приведены выходные характеристики датчика, иллюстрирующие процесс введения поправочногокоэффициента (характеристики дляупрощения показаны лишь в одном 30квадрате);Я (м ) - зависимость выходногоРкода от угла поворота безвведения поправочногокоэффициентаЛ (М)- идеальная (линейная) 35зависимость;К Ь(Л 1) - зависимость поправочногокоэффициента, полученнаяэкспериментально путемделения зависимости БВ(цс)на зависимость И (цк)р )К (1)1) - реальная (синтезированнаяРв ПЗУ) зависимость поправочного коэффициента отвеличины выходного кода 45 ьИ (цц)- погрешность преобразования к)1 р(0 Ь) - ИЬ(К)1 безучета поправочного коэффициентаЬИ (Ы,)- погрешность преобразова ния индукционного датчика,т. е, с учетом поправочного коэффициента К Р(К).Индукционный датчик при своейконструктивной простоте и простоте 55 электронных узлов, входящих в него,обладает повышенной линейностью инечувствительностью к дестабилизи,рующим воздействиям.