Устройство для преобразования перемещений в фазу электрического сигнала

В 7/001 7/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВ К АВТОРСКОМУ С ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В.Т.Лузинский, Н.В.Петропольский, В.К.Цаценкин и П.Н.Вмбирев (53) 621.317.39.531.71 (088.8) (56) Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код, - Л.: Энергия, 1974, с.86.Там же, с.94 и 56.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ФАЗУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность преобразования линейных или угловых перемещений в фазу электрического сигнала при использовании индукционного преобразователя перемещений, возбуждаемого током треугольной формы и вырабатывающего синусный и .косинусные выходные сигналы. Устройство содержит блок питания, выполненный в виде генератора и подключен. - ных к нему последовательно соединенных счетных триггеров, и индукционный преобразователь перемещений к выходам которого подключен фазосдвигающий блок. Для исключения высших гармонических временных составляющих в него введены включенные между выходом блока питания и обмоткой возбуждения индукционного преобразователя последовательно соединенные интегратор и блок преобразования напряженияв ток, а фазосдвигающий блок выполнен на цифроаналоговых преобразователях, дешифраторах и сумматоре,при-, чем выходы триггеров блока питаНиячерез последовательно соединенные дешиФратор синусной функции и первый цифроаналоговый преобразователь соединен с одним из входов сумматора, а через последовательно соединенные дешифратор косинусной функции и второй цифроаналоговый преобразователь с другим входом сумматора, выход которого представляет собой выход преобразователя, причем знаковый вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом предпоследнего триггера блока питания. При работе устройства благодаря пространственной модуляции выходного сигнала индукционного преобразователя в функции зь,псси созе гдето - величина линейного или углового перемещения, и последующей временной модуляции в фазосдвигающем блоке, принцип работы которого основан на цифроаналоговом преобразовании входных сигналов, получают на выходе устройства сигнал, фаза"которого пропорциональна переме-щению контролируемого объекта.3 ил.5 10 15 20 25 ЭО Э 5 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных или угловых перемещений при использовании синусно-косинусных первичных преобразователей перемещения индукционного типа.Цель изобретения - повышение точности преобразования перемещения в Фазу путем уменьшения высших временных гармонических составляющих в сигнале возбуждения первичного преобра, зователя перемещения индукционного типа, а также в цепи Формирования информативного сигнала на выходе этого преобразователя, благодаря исключению блоков фильтрации, элементы которых вносят временную и температурную нестабильность в выходной сигнал устройства.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для преобразования перемещений в Фазу электрического сигнала; на Фиг. 2 и 3 - временные ди-аграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит блок 1 питания, состоящий из высокочастотного .генератора 2 импульсов и присоединенного к нему блока 3 и последовательно включенных триггеров для Формирования сетки прямоугольных импульсов, частота которых линейно убывает. Выход блока 1 питания подключен к входу интегратора 4, служащего для преобразования сигнала прямоугольной Формы в треугольную.Последовательно с интегратором 4 включен блок 5 преобразования напряже- ния в ток, выход которого подключенк обмотке возбуждения индукционного преобразователя 6 перемещений,например, типа СКВТ для измерениялинейных или угловых перемещений,выходные синусная и косинусная обмотки которого соединены с входами Фазовращающего блока 7. Блок 7 служит для преобразования амплитуд выходных сигналов индукционного преобразователя 6 в Фазу электрическогосигнала и содержит два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП) 8 и 9,которые модулируют аналоговый входной сигнал с выхода преобразователя 6 в функции управляющего цифрового сигнала. Для обеспечения этого цифровые входы первого ЦАП 8 соединены с соответствующими выходами дешифратора 10, преобразующего сетку прямоугольных импульсов, представляющих линейно изменяющийся во времени код , 0 (Фиг.2) на выходе блока 3 в сетку прямоугольных импульсовс синусоидально изменяющимся во времени кодом ХОц(фиг.2). Цифровые входы второго ЦАП 9 соединены аналогичным образом с выходами дешифратора11, вырабатывающего сетку прямоугольных импульсов с косинусоидально изменяющимся во времени кодом ЕЦ(фиг.2).Входы обоих дешифраторов 10 и 11объединены и соединены с соответствующими выходами блока 3 триггеров,причем выход предпоследнего триггераэтого блока соединен со знаковым входом 12 ЦАП .9. Выходы ЦАП 8 и 9 соеди-.нены со входами сумматора 13, выходкоторого является выходом фазовращающего блока 7.Устройство работает следующим образом,Частота генерируемых импульсов с генератора 2 делится с помощью блока 3 триггеров до частоты возбуждения индукционного преобразователя 6 перемещений. Прямоугольные импульсы 7 на выходе блока 1 питания, т,е. на выходе последнего триггера блока3, преобразуются в импульсы напряжения треугольной формы с помощью интегратора 4 и затем с помощью блока 5 преобразуются .в аналогичные поФорме импульсы Е тока, которыми запитывается обмотка возбуждения индукционного преобразователя 6. На выходных обмотках индукционного преобра"зователя 6, являющегося дифференцирующим звеном, Формируются два синФазных прямоугольных импульсных сигнала Ч с частотой возбуждения.Амплитуда этих сигналов изменяется в зависимости от положения подвижной части индукционного преобразователя 6 по закону синуса и косинуса, соответственно, Сигналы с выходных обмоток индукционного преобразователя 6, в каждйй из полупериодов имеющие постоянную амплитуду, поступают на аналоговые входы,ЦАП 8 и 9. ЦАП 8 модулирует сигнал косинусной обмотки преобразователя 6 временной синусоидальной Функцией Яп ц, поступающей с выхода дешифратора 1 О (код ЕЧ Фиг.2,), С помощью дешифратора 11 аналогичным образом сигнал синусной выходной обмотки индукционного преобразователя . 6 модулируется косинус1244477 Ч Созо зпю с; Ч з.п соз у С,зной временной функцией Созе С (код с 0, фиг2). Для получения на выходе ЦАП 8 непрерывной функции выходного сигнала П его выход инвертиру 8ется каждую вторую половину полупериода частоты возбуждения путем изменения знака на входе 12 ( 0 фиг.З). Таким образом на выходах ЦАП 8 и 9 формируются сигналы 08 и П вида: где Ч - максимальное значение амплитуды;Я - круговая частота напряжениявозбуждения;к - величина перемещения подвижной части преобразова.теля 6,которые после сложения их в сумматоре 13 преобразуются в сигнал Ч (фиг,З): Ч = Ч здп (сои +об)фаза которого пропорциональна перемещению К подвижной части индукционного преобразователя 6.Применение в предлагаемом устройстве источника тока с импульснымсигналом треугольной формы в качестве источника возбуждения индукционного преобразователя перемещенийпозволило выполнить фазосдвигающий блок на основе 1 ДЛ, выполняющего одновременно функции умножителя и фильтра. Кроме того, модулирование выходных сигналов индукционного преобразователя перемещений, а не сигнала возбуждения, как это имеет место в известных технических решениях, позволяет обойтись без применения нестабильных и сложных в настройке фильтров временных гармонических составляющих. Благодаря этомуточность данного устройства зависитт только от точности ЦАП, что при современной элементной базе составляетвеличину порядка 14 и более двоичных разрядовв то время как в известной конструкции преобразователяперемещений в фазу достижимая точность составляет не более 12 двоичных разрядов.Формула и з о б р е т е н и я 1 ОУстройство для преобразования перемещений в фазу электрического сигнала, содержащее блок питания, выполненный в виде генератора и присоединенного к нему блока последо. вательно включенных счетных триггеров, индукционный преобразовательперемещений с синусной и косинуснойвыходными обмотками и присоединенный кним фазосдвигающий блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности преобразования, оно снабжено последовательносоединенными интегратором и блокомпреобразования напряжения в ток,вход интегратора соединен с выходомблока питания, а выход преобразователя напряженйя в ток соединен с обмоткой возбуждения индукционного преобразователя, а фазосдвигающий блок 30выполнен в виде двух цифроаналоговыхпреобразователей (ЦАЛ), двух дешифраторов с синусной и косинусной функциями нреобраэования и сумматора,аналоговые входы ЦАП являются входами 35 фазосдвигающего блока, цифровые входы обоих ЦАП соединены через дешифраторы синусной и косинусной функциис соответствующими выходами триггеров блока питания, выход предпослед О него триггера подключен к знаковомувходу ЦАЛ, который присоединен аналоговым входом к косинусной обмотке индукционного преобразователя, а выходы обоих ЦАЛ соединены с входами сум матора, выход которого является выходом фазосдвигающего блока.1244477 оставитель С ехред И.Гайд крыпни Редактор Л,Пчелинска ктор А. косо 2 ,Тираж 670 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раз 3903 Пета СССР но открытийушская наб., д.4 оектная роизводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород