Преобразователь угла поворота вала в код

(19) 111) 1) 4 Н 03 М 1/64 МГ 1 ОЮЗА Я 1 ВИ,":.1 И 1," )811 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Смоленский филиал Московскогоэнергетического института(56) Авторское свидетельство СССРУ 1185610, кл. Н 03 М 1/64, 1984.Зверев А, Е, и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровойкод. Л,; Энергия, 1974, с, 138,рис. 64,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к электромеханике и автоматике и может бытьиспользовано для преобразования перемещения вала вращающихся и линейныхтрансформаторов, индуктосинов в числовой код, Целью изобретения является повышение точности преобразователя, Для этого в преобразователь углаповорота вала в код, содержащий вращающийся трансформатор с двумя статорными и одной роторной обмотками,фазочувствительный выпрямитель, управляемый генератор, первый реверсивный счетчик, первый и второй ключи,усилитель, введены четыре постоянныхзапоминающих устройства, четыре блока сравнения кодов, счетчик, генератор, второй реверсивный счетчик, десять двухвходовых элементов И, элемент НЕ, третий-десятый ключи, восемьисточников тока, КБ-триггер, Т-триггер, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, Во вращающийся трансформатор введены двестаторные компенсационные обмотки,Поставленная цель достигается за счетуправления током статорных и компенсационных обмоток вращающегося трансформатора, 2 ил, 1341 21Изобретение относится к электромеханике и автоматике и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения вала вращающихся илинейных трансформаторов, индуктосинов в числовой код.Цель изобретения - повышение точности преобразователя.На фиг, 1 представлена функциональная схема преобразователя углаповорота вала в код; на фиг. 2 - диаграммы токов в обмотках вращающегосятрансформатора,Преобразователь содержит роторнуюобмотку 1 вращающегося трансформатора, статорные обмотки 2 и 3 вращающегося трансформатора, компенсационныестаторные обмотки 4 и 5 вращающегосятрансформатора, избирательный усилитель 6, Фазочувствительный выпрямитель 7, управляемый генератор 8, генератор 9, реверсивные счетчики 10и 11, ключи 12-21, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 22-25, блокисравнения кодов (БСК) 26-29, счетчик30, элементы И 31-40, ВБ-триггер 41,Т-триггер 42, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 43, элемент НЕ 44, источники 4552 постоянного тока,Преобразователь работает следующим образом,В преобразователе используетсякомпепсационный принцип измерения угла, С этой целью во вращающемся трансформаторе формируется вращающеесяэлектромагнитное поле с возможностьюизменения его пространственного положения, Это достигается за счет питания статорных обмоток 2 и 4 током1 яп (м+ ), а обмоток 3 и 5 - током 1 соя (ыС +Ы), Изменяя значениеугладобиваются, чтобы фаза выходного напряжения на роторной обмотке 1 совпадала с фазой опорного напряжения, Для возможности реализацииимпульсного питания вращающегосятрансформатора, работающего в режимевращающегося поля, магнитный поток внаправлении обмоток 2 и 4 создаетсястаторной обмоткой 2 и компенсационной обмоткой 4, При этом результирующий ток можно представить как суммутоков двух обмоток 2 и 41 я 1 п (ыС +к ) = 1 я.пиС хх соя 1, + 1 сояоС япА . Аналогично для тока в направленииобмоток 3 и 5 1 соь (ьС +1 ) = 1 созе С хх созе - 1 яп ы С яп 1.Таким образом, задавая четыре со 5 ответствующих тока в обмотках 2 - 5,Формируют вращающиеся поля с изменяемой фазой пространственного положения с помощью четырех пульсирующихполей. Синусно-косинусные распределения токов в статорных 2 и 3 и компенсационных 4 и 5 обмотках формируютсяс помощью широтно-импульсной модуляции (Фиг, 2),Модуляция импульсов двойная, Дляформирования временной модуляции последующий импульс модулируется по ширине по сипусному или косинусному закону с учетом интервала дискретизацииформы питающего токаДля осуществления пространственной модуляции вектора потока все импульсы модулируютсяпропорционально синусно-косинуснойфункциональной зависимости от углаповорота вала (на Фиг, 2 указанострелкой),На фиг, 2 показаны 1/4 периодовформирования синусных и косинусныхзависимостей, в которых временные составляющие токов формируются 16-тьюэлементами дискретизации, Время каждой дискретизации разбито на два 1 авных интервала, В первом интервалеФормируются, например, токи обмоток2 и 435 1 я,п м С , соя , 1 созе С яхп,а во втором - обмоток 3 и 51 соя м С соя , 1; я.пы С япы,Это применено с той целью, чтобы осу 40 ществлять первичную компенсацию магнитного потока, Для этого при подачетока на обмотки 2 и 4 обмотки 3 и 5замыкаются накоротко и наоборот, чтопозволяет улучшить .форму поля и ис 4 б ключыть его элиптичность.Реализация данного алгоритма работы осуществляется следующим образом,Функциональные зависимости я.пьС 8х соя 4яп ы С яп 1, соя Ы С х50 х яп 1, созе С, сояреализованы ввиде числовых кодов на ПЗУ 22-25 соответственно, Емкость ПЗУ 22-25 определяется необходимой точностью преобразования и количеством элементовдискретизации тока, В каждом из ПЗУ22-25 записана информация о модуляциина 1/4 периода (фиг, 2). На младшиеразряды ПЗУ 22-25 поступает код углас 1., а на старшие - код интервала дис1341721 40 ф о р м у л а из о б р е т е н и я Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий вращающийся трансформатор с двумя статорными и роторной обмотками, выход последней соединен через усилитель с аналоговым входом фаэочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входами управления первого и второго ключей и управляемого генератора, информационные входы ключей соединены с выходом управляемого генератора, а выходы - со счетными входами счета Вперед" и Назад" первого реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены четыре постоянных запоминающих устройства, четыре блока, сравнения кретизации, Так при дискретизациипитающего тока 16-тью элементами ипреобразовании угла с в двоичный 10 ти разрядный код емкость ПЗУ 22-25В5определяется 2 десятиразряднымислоями, каждое из которых соответствует одной из указанных функциональных зависимостей при текущих значениях , С. Выходной код с ПЗУ 22-25 10поступает на блоки 26-29 сравнениякодов соответственно,Процесс формирования тока в обмотке 2 протекает следующим образом,Тактовые импульсы генератора 9 15переключают счетчик 30, разрядностькоторого равна количеству информационных разрядов ПЗУ 22-25, Блок 26сравнения кодов реализует функциюМеньше и Равно . До тех пор, покакод счетчика меньше кода ПЗУ 22 навыходе блока 26 присутствует сигналлогической единицы, а в противномслучае - логического нуля,Время заполнения счетчика определяет интервал временной дискретизации, Затем импульс старшего разряда заполняет реверсивный счетчик11 и на выходе ПЗУ 22 появляетсякод, соответствующий следующему интервалу дискретизации. Количествоинтервалов дискретизации на 1/4 пе -риода определяется емкостью ревер -сивного счетчика 11,После заполнения счетчика.11 сигнал, появляющийся на счетном выходесчета "Вперед" или Назад", в зависимости от того, в каком направленииосуществляется счет, меняет состояние ВБ-триггера 41, что приводит кизменению направления счета за счетпереключения элементов И 31 и 32,При этом формируются интервалы дискретизации, соответствующие частиОпериода от .50 до 180 . Затем аналогично от 180 до 270 и т.д,Импульсы с длительностью, соответствующей половинам периодов питающихнапряжений, формируются Т-триггером42 и используются в качестве опорно Ого напряжения с фиксированной фазой,Обмотка 2 питается от двух источников45 и 46 постоянного. тока, В зависимости от состояния ключей 14 и 15(ключ 14 - открыт, а ключ 15 - закрыт,55ключ 14 - закрыт, а ключ 15 - открыт,ключи 14 и 15 открыты) возможен реверс тока в обмотке 2 и ее закороченное состояние. Управление реверсом тока синусныхобмоток 2 и 4 осуществляется в первуюи вторую четверти периода питающегонапряжения, которые дешифрируютсяэлементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 43. Управление реверсом осуществляют элементы44, 33, 34, разрешая включаться ключу 14 или 15, При поступлении сигнала логического нуля с блока 26 на выходах элементов И 33 и 34 присутствуют сигналы логической единицы, ключи 4 и 15 открываются, Обмотка 2 припри этом закорачивается, Аналогичнопроисходит управление обмотками 3-5,Управление реверсом обмоток 3 и 5 осуществляется в 2/4 и 3/4 периода выходным напряжением с триггера 42, Дляполучения суммы и разности магнитныхпотоков обмотки 2 и 4 соединены согласно, а 3 и 5 - встречно,Таким образом, обмотки 2-5 формируют вращающееся поле, которое наводит ЭДС в обмотке 1, Высшие гармонические составляющие, вызванные дискретизацией питающего напряжения,фильтруются избирательным усилителем6, Если фаза выходного напряженияусилителя 6 не совпадает с фазой опорного, то в зависимости от знака рассогласования открывается ключ 12 или13При этом происходит уменьшениеили увеличение кода в реверсивномсчетчике 10, что, в свою очередь,влияет на величины питающих токов иприводит к пространственному повороту магнитного поля до тех пор, покафазы указанных напряжений не совпадают.кодов, счетчик, генератор, второйреверсивный счетчик, десять элементовИ, элемент НЕ, восемь ключей, восемьисточников тока, ВБ-триггеР Т-триггер, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, во вращающийся трансформатор введены двестаторные компенсационные обмотки, аусилитель выполненв виде избирательного усилителя, выходы первого реверсивного счетчика соединены с входами младших адресных разрядов постоянных запоминающих устройств и являются выходом преобразователя, входыстарших адресных разрядов постоянных 15запоминающих устройств подключены кВыходам второго рсверсивного счетчика, выходы каждого из постоянных запоминающих устройств соединены с пер-,вой группой входов соответствующего 20блока сравнения кодов, вторые информационные входы блоков сравнения кодов поразрядно объединены и подключе-ны к информационным выходам счетчика,счетный вход которого подключен к выходу генератора, выход старшего разряда счетчика соединен с первыми входами первого и второго элементов И,выходы которых соединены со счетнымивходами счета "Вперед" и "Назад" 30второго реверсивного счетчика соответственно, счетные выходы счета "Вперед" и "Назад" второго реверсивногосчетчика соединены с входами ВБ-триггера, прямой выход которого соединенс вторым входом первого элемента И,счетным входом Т-триггера,и первымвходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, аинверсный - с вторым входам второгоэлемента И, прямой выход Т-триггера д 0соединен с входом опорного напряженияфазочувствительного выпрямителя, первыми входами третьего, четвертого элементов Ии вторым входом элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента НЕ и с первыми входами пятого и шестого элемен-.тов И, инверсный выход Т-триггерасоединен с первыми входами седьмогои восьмого элементов И, выход элемен.та НЕ соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, выходпервого блока сравнения кодов соединен с вторыми входами пятого и девятого элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами одно".именных ключей, выход второго блокасравнения кодов соединен с вторымивходами третьего и седьмого элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами одноименных ключей, выход третьего блока сравнениякодов соединен с вторыми входами шестого и десятого элементов И, выходыкоторых соединены с управляющими входами одноименных ключей, выход четвертого блока сравнения кодов соединенс вторыми входами четвертого и восьмого элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами одноименных ключей, аналоговые входы ключей соединены с выходами соответствующих источников постоянного тока,а выходы ключей соединены с общей шиной, первая и вторая статорные обмотки вращающегося трансформатора включены соответственно между аналоговымивходами. пятого и девятого, третьегои седьмого ключей, между аналоговымивходами соответственно шестого и десятого, четвертого и восьмого ключейвключены соответственно первая ивторая статорные компенсационныеобмотки вращающегося трансформа -тора.1341721 Составитель Е. Бударинаасарда Техред И,Попович Коррект актор ск з 4445 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 901 ВНИИПИ Государственного по делаем изобретений 113035, Москва, Х(-35, РаушПодпи сно еомитета СССРоткрытийая наб д, 4/5