Преобразователь угла поворота в электрическоенапряжение

251661 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Юоюа Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельствааявлено 18.Х 11,1967 ( 1204277/18-2 присовдиненивм заявкиПКНО оритет Комитет ло селам изобретений и открытий ори Совете Министров СССР621 314 24(088 8 публиковано 10,1 Х,1969. Бюллетень28ата опубликования описания 1,1 Ъ.1970 ов ". знояпатунт о-,. "сююЕ, Лютынскиййиблиетека 9 д Авторизобретени явител ВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ РЕОБРА з трех линеиныхоров 1 - 3, цены 3 Предложенное устройство относится к области преобразования механических перемещений в электрические сигналы.Известны преобразователи угла поворота в электрическое напряжение, содержащие ли нейные вращающиеся трансформаторы и масштабирующие устройства.Предложенное устройство отличается тем, что в нем линейные вращающиеся трансформаторы с различными коэффициентами пере дачи и нулевым положением в середине диапазона укреплены на одном валу, на котором дополнительно установлен профилированный кулачок с переключателем, причем входные обмотки всех линейных вращающихся транс форм аторов и масштабирующих устройств включены параллельно и присоединены к источнику входного сигнала, а их выходные обмотки через сумматоры и коммутируемый от кулачка переключатель подключены к выход ному зажиму преобразователя.Это позволяет расширить динамический диапазон изменения переменных и уменьшить относительную погрешность преобразования.На фиг. 1 приведен вариант схемы преоб разователя; на фиг. 2 - 4 графики разделения пределов работы преобразователя на отдельные диапазоны.Преобразователь состоит ивращающихся трансформат 0 оборотов которых равны соответственно 360,720 и 3600, переключателя 4, кулачка 5 идвух масштабнрующих устройств б и 7.Выработка масштабного напряжения проводится в трех диапазонах 1, П и 111 соответственно положениям переключателя 4: впервом диапазоне с помощью трансформатора 1, во втором и третьем - с помощьютрансформаторов 2 и 3. При этом смещениепроводится путем сложения напряженийтрансформаторов 2 и 3 с соответствующиминапряжениями смещений, вырабатываемымиустройствами б и 7,При этом коэффициенты трансформациитрансформаторов 1, 2 и 3 должны относитьсякак 1:2: 10.На фиг, 2 по оси абсцисс отложен угол поворота, поступающий на вход схемы (а, град),по оси ординат - абсолютная погрешностьЛ выработки масштабного напряжения, выраженная в милливольтах или в угле поворота,В первом диапазоне она характеризуется прямой АВ, во втором - прямой СП и в третьем - прямой ЕГ. Как видно из графика, сувеличением диапазона погрешность возрастает пропорционально увеличению цены оборота электромеханического преобразователя.Прямая ИК на фиг. 2 дана для сравнения.Это - погрешность, которая имела бы местов случае выработки всей функции с помощьюили б 5 одного электромеханического преобразователя.На фиг, 3 по оси абсцисс отложен уголповорота, поступающий на вход схемы (а,град), по оси ординат - погрешность Л, %, 5выраженная в процентном отношении к текущему значению функциями. Кривые Ав, Со иЕР характеризуют величину относительнойпогрешности вырабатываемой функции соот.ветственно в 1, 11 и 11 диапазонах. Для сравнения дана кривая ИК. Это - погрешность,которая имела бы место в случае выработки всей функции с помощью одного электромеханического преобразователя,На фиг, 4 по оси абсцисс отложена погрешность схемы Л, %, выраженная в процентном отношении ее к текущему значениюфункции, по оси ординат - коэффициентрасширения т, указывающий во сколько разпределы работы к-го диапазона превосходят 20пределы работы (к - 1) -го диапазона.т=1(Л %) характеризует зависимостькоэффициента расширения от допустимой погрешности схемы,Зависимость эта линейна, 25Рассмотрим уравнения, описывающие в общем виде схему, имеющую и диапазонов: а - аьт1, Свых, = Увх к 1 +кь 1 аь 11+1 а - аьа2. Увых, = с.фвх К 2, +Кьв "ьв1 - ;2 а - аввых- 1 вх Кк. ь ьк1+к а - авкИ. Увых=Увх Ю+ К,а,l1 пи Свх - напряжение питаниясхемы;1 вых, 1 вых, Увыхк Увых - напряжения выхода 451-го, 2-го, к-то, и-годиапазонов;11 9 - отношение цен оборотов линейных электро.механических преобразователей второго ипервого диапазонов;11+ - ОТНОШЕНИЕ цЕН ОбОрОтов линейных электромеханических преобразователей и-го и первого диапазонов,110 вт удиви11-, --)Ц О лвт 1 диап к 1 - : к - масштабные коэффици.енты;аь 1 в : аь в уг сдвига нулевогозначения ЛВТ 1. ,кь 1 - : кь - масштабные коэффициенты для напряжениясмещения /сы, которое равно(3)Основным условием выработки линейнойзависимости является прохождение ее черезО (в данном случае), т. е, решение уравнений (1) следует показать в форме(4)Рассмотрим уравнение (1) для первогодиапазона, т. е,авт1 вых 1 - 1 вх К 1 . ГКь 1 ь 1 Ф1-.так как линейный преобразователь в первомдиапазоне не смещен,то(5) Для остальных диапазонов и в общем виде из условия прохождения уравнений (1) через 0 Теперь, подставляя (6) в (1), получим(7)1 - ;кНапряжение же смещения Усы из (б) и (3)определим какКкУс=УвхЬ,к1+кт. е. напряжение смещения является функцией крутизны линейной зависимости и угласдвига нулевого значения линейного преобразователя при известной цене его оборота,Погрешность устройства может быть задана одновременно как абсолютным значением(для малых а), так и относительным (длявсех остальных значений а). Причем для определения погрешности пользоваться надотой зависимостью, погрешность по которойимеет большее значение.Абсолютное значение погрешности опреде.ляется ценой оборота линейного преобразователя первого диапазона. ОтсюдаЦ.О, = дпб 360Лвт Ьдоп,абс - допустимая абсолютная по грешность выработки линейной зависимости; Лвт - погрешность преобразователя, выраженная в угле его поворота.Абсолютная погрешность линейного преобразователя из (8) равнац.о.,(9)Аналогичным образом для любого диапазона ц.ои учитывая (2) ц,о,;+ 360 Пределы работы к-го диапазона будут равныаппк - аок алин11-;к Ц О лвт, - НИЖНИЙ ПРЕДЕЛ, ашахк - аок+ алин11-:к Ц.О лвт, - ВЕРХНИЙ ПРЕ- дел, (12) где али - угол, соответствующий положительному или отрицательному значению линейной зоны преобразователя в (12), выраженный в долях от оборота вала преобразователя,Из условия получения непрерывной линейной зависимости вытекает, что максимальный предел работы (к - 1)-го диапазона равен минимальному пределу работы к-го диапазона, т. е.ашах(к - 1): аппкили, учитывая выражение (12),а (, 1) + а и 11 (к 1) Ц.О,= а,- а,и 11,Ц,Оилиао, = а,(к 1) + а, и Ц.О.лвт, 11 (к 1) + 11 к 1. (14)Рассмотрим теперь во сколько раз расширяются пределы работы каждого диапазона посравнению с предыдущим:д шах к шах к ок + лин 1-:к " лвт,дт=дшах(к) дши к док - длин (1-к цолвтгде т - коэффициент, указывающий восколько раз пределы работы к-годиапазона больше, чем (к - 1)-го.Рассмотрим теперь относительную погрешность в начале и конце к-го диапазонаЛ оо - б к 1 (16)дшп кЛ % 11 абс к 1 (17)дшах кгде Лк - н % и Лк-к % - относительная погрешность соответственно в начале и в концек-го диапазона,так как апп к(ссшах к(при к)0), то иЛк н%)Л к% (18)Рассмотрим вопрос о выборе передаточныхотношений и пределов работы диапазонов вфункции от допустимой относительной погрешности.Из формулы (18) очевидно, что максимальная погрешность в каждом диапазоне находится в его начале,Тогда, учитывая (16),5А О11 абс к 00доп о -дши кгде А,п - допустимая максимальная относительн ая погрешность.10 Учитывая (11) и (12), напишем(20) 360(ток - алии кц О двт,) 15НО апах(к 1): аш 1 п к С (13)тогда формулаЦ 0 лвт (1 к Лат 100о.лвт, 1-.кАд,п о =360 дО( - 1)+ "дии 1 - (к - 1) ЦОлат 120 откудаАдоп о 36 до(к - 1) + ддии 11 - (к - 1) Ц 0 лвт,1Ц.О. Л,но Ц.О.лвт, --" 360, сх(,(8)1 вт 25 тогдаАдоп о 36"0(к 1)от+длин 11 - (к - 1) дои або 311 - к -30 1 дои абс 360 ЛнтА 9- д А об 3,6 д 1доп б(к) + доп ддии 1-(к - 1) (2)11 - . к -1 доп абс 100 Азт ИЗМЕНЕНИЕ Лдоп абс Я СЛЕДОВатеЛЬНО, И Ц.О.лвт, повлечет за собой лишь изменение масштабов отсчета, причемЛдоп абс=З Ц О лвт, =360тогда при угле поворота 60 Лоо=1 Л 2%, при угле поворота 30 Ло 1 о -- 1,6%, при угле поворота 15 Л% 1,3%. Предмет изобретения Преобразователь угла поворота в электрическое напряжение, содержащий линейные вращающиеся трансформаторы и масштабирующие устройства, отличающийся тем, что, с 50 целью расширения динамического диапазонаизменения переменных и уменьшения относительной погрешности преобразования, в нем линейные вращающиеся трансформаторы с различными коэффициентами передачи и ну левым положением в середине диапазона укреплены на одном валу, на котором дополнительно установлен профилированный кулачок с переключателем, причем входные обмотки всех линейных вращающихся трансформато ров и масштабирующих устройств включеныпар аллельно и присоединены к источнику входного сигнала, а их выходные обмотки через сумматоры и коммутируемый от кулачка переключатель подключены к выходному за жиму преобразователя.4 2 Составител едактор Л. А. Утехина ед Заказ 659/19 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква Ж, Раушская наб., д. 4,5 ипография, пр. Сапунова, 2