Способ преобразования угловой

О П И С А-: Н И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ 394831 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 04.1 Ч,1968 ( 1230583/18-24)с присоединением заявкиПриоритет Л, Кл, С 08 с 9/04 Государственный комитеСовета Министроа СССРпо делам изооретенийи открытий ковано 22.Ч 11,1973. Бюллетень34публикования описания 13.Х 11.1973 УДК 621.314.26 (088.8) Оп Дата Авторизобретения, С, Пухлико 3 аявитель СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВдху двумя ными им р являетойства.ания (изя вала р состоит в Ьакс99 мин Изобретение относится к способам преобразования угловой скорости, вращения вала в часготу следования импульсов.Известен способ преобразования угловой окороспи вращения вала ср в частоту Р следования импульсов (или, иначе говоря, способ формирования производной от угла поворота вала ср в виде частоты Р следования импульсов),Известный способ преобразования угловой скорости вращения вала в частоту следования импульсов обеспечивает преобразование ско,рости вращения вала только в малом динамическом диапазоне 0; от 1 град/сек и выше. Динамический диапазон В;. преобразования скорости вращения вала представляет собой отношение максимальной скорости фмакс Вала и минимальной скорости вала срнн, преобразуемой с заданной погрешностью барминПреобразование угловой скорости вращения вала в малом динамическом диапазоне обусловлено очень большой величиной ЛР из. менения угла поворота вала (дискретного Шага квантования угла поворота вала), соответствующей периоду времени меж следующо 1 ми один за другим выход пульсами.Пределом уменьшения величины Л ся увеличение диаметра диска устрПредложенный способ преобразов меревия) угловой скорости вращен ;в частоту Р следования,им 1 пульсов след ющем. Для преобразования (измерения) скоростивращения вала в частоту следования нмпульсов Р:генерируют постоянное по фазе высокочастотное высокостабпльное синусоидальное (эталонное) напряжение с периодом Т (фи,г, 1 о);из постоянного по фазе высокочастотноговьосокостабпльного оинусопдального напряжения формируют переменное по фазе высокочастотное высокостабильное синусоидальное напряжение с периодом Т, равным периоду постояогпого по фазе высокочастотного высоко- стабильного синусоидального напряжения 25 (фиг. 1 б);скорость вращения вала р преобразуют вскорость а изменения фазового сдвига а переменного по фазе высокочастотного синусои дального напряжения относительно постоян5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Ного по фазе высокочаСтотного синусоидального напряжения (фиг. 1 а, б);формируют выходные импульсы (рис. 2 б) ,в моменты (1 з) совпадения фазы (11 - 3) второго (11) высокочастотного синусоидальцого Рапряукения (фиг. 2 а) с фазой первого (1) высокочастотного синусоидального напряукения (фиг. 2 а) при изменении фазового сдвига а(а 1 а 2 кз ") между ними на величину Ла, равную каждому периоду (Ла=Т) этих высокочастотных синусоцдальных напряжений (1:иг. 2 а).Предложенный способ преобразования угловой скорости вращения вала в частоту следования импульсов обеспечивает преобразование скорости вращения вала в большом динамическом диапазоне от 0,01 град/сек ц выше, Верхний предел преобразования скорости не имеет ограничений.ПреобразованРе угловой скорости вращения вала в большом динамическом диапазоце до- стРгается за счет обеспечсния очень малой величины Лр изсенения угла поворота вала (дискретного шага квантования угла поворота вала), соответству 1 ощей пер 11 оду,времеии между двумя следующ 11 ми друг за другом выходными импульсамР.МаЛая ВСЛ 1 вИца ЛСрв дОСтИГаЕтея За СЧЕТ выбора очень малой величины Ла измсцсцця фазового сдвРга синусоидальных цапряженц 1 (дискретцого шага квантования фазового сдвита), соответст 1 вующей периоду между двумя выходными импульсами,Величина Ла, равная периоду Т высокочастотных сцнусоидальных напряженРйЛи =Т=в (2)9может быть получена очень малой за счет выбора большого значения частоты . сицусоидальных цапря кений.Предлагаемый способ преобразования угловой скорости вращения вала по сравнецию с известным позволяет увеличить в 10 - :10" раз динамический диапазон О,: преобразсвация скорости ср вращения вала, определяемое отношенцем д дискретных шагов Л 1, Л 115 в квантования угла поворота вала(3) соответствецно равных Лср=0,2 и больше, Лсрэ=0,001 и меньше.Способ позволяет прсобразовывать малое знаСцис минимальной скорости р вращения вала (срвв=0,01 грйд/сек и ниже) за счет очень малого дискретного шага Лсрф квантования угла поворота ср вала Лсрэ=0,001 и меньше).На основе предложенного способа могут быть построены совершенные устройства, обеспечивающие значительно большуший динамический диапазон преобразования скорости вращецРя вала в частоту следования импульсов.На фиг. 1, 2 изображены временные диаграммы, иллюстрирующие способ; на фиг. 3,4 - аарианты устройств для преобразования скорости вращения вала в частоту следования импульсовОдним из устройств для преобразования скорости вращения вала р в частоту следования иипульсов Г, построенным на основе предложеного способа, являстся устройство, фуцкционалы 1 ая схема которого показана на фиг, 3.Устройство включает в себя генератор 1 высокочастот 5 иого сицусоидальцого цапряжеция, делитель. частоты 2, фазорасщепительцое устройство 3, многополюсный (ицдуктивный или емкостной) фазовращатель 4, ум 1 Ожитель частоты 5, устройство сравцеция фаз б.Принцип действия устройства состоит в следующем, Гецератор 1 вырабатывает синусоидальцое,высокочастотнос напр 51 жение со стабильной частотой )в. Напр 5 жение с частотой э поступает ца детитсль частоты 2, который производит преобразование частоты, уменьшая ес ДО зцаСИР 51 )ум цсобхОД 1 пОГО ДЛ 51 питаниЯ цизкочастоп 1 ого многополюсного (цндуктРв- ного или емкостного) фазовращатсля, согласно зьвиэеимости 1 ум - Кумэ (4) где Ку - коэффициент преобразованя частоты , в частоту )ум.Питание статора фазовращатсля пропз 11 одится через фазорасщспитсльцос устройство 3. Многополюсный фазовращатель 4 осуществляет преобразованне угла поворота вала ср его ротора относительно статора в фазовый сдвиг а,1, синусоидальпого напряжения с частотой фРаВНОй ЧаСтОтЕ УД( -- ум), СНИМаЕМОГО с ротора фазовращателя, относительно опорно- ГО СИНУСОРУДаЛЫ 1 ОГО НаПРЯжЕНИЯ С ЧаСтОтОй ув подаваемого ца питание его статора, согласно зависимости(5) где К 5, - коэффициент преобразования углаповорота вала рв фазовый сдв 11 гаф,Следовательно, мвпогополюсцый фазовращатель 4 производит преобразование скорости вращения ср его ротора отпосРтслшо статора в скорость изменения фазового сдвига аф согласно зависимостиф -- Кф.(6)Сдвинутое по фазс ца угол а,1, синусоцдаль. цое напр 51)укец 1 е с Выход 1 фазОВращзтеля ПО ступает ца умцожцтель 5, который производит преобразование частоты /,1,в, увсличР 1 вая ее до значения у, равного значению частотыгЕнЕРатОРа (ув=1 в)ув - Кув фв (7) где Ку - коэффициент преобразования частоты ,1,в в частоту у.В результате одновременно с преобразованием угла поворота ср ротора фазовращателя в фазовый сдвиг и,1, производится преобразование угла поворота ср в фазовый сдвиг я высокоча 394831(10) а =К,.ф о,10 15 20 25 30=К,.ф р,(12) 40 45 50 55 60 б 5 стотного синусоцдального напряжения с частотойотносительно эталонного высокочастотного синусоидального напряжения, с частотой , вырабатываемого генератором стабильной частоты, в соответствии с зависимо- стью а=Кф р, (8) где Куф - коэффициент преобразэванця углаповорота вала ср,в фазовый сдвиг а.Следовательно, производится преобразование окоростц,вращеция ср ротора фазоврашателя относительно статора в скорость изменения фазового сдвига а согласно зависимости2: К,ф (9)Высокочастотное синусоидальное напряжение с частотой /, с выхода гецератора и сдвинутое относительно него по фазе на угол а синусоидальцое напряжение с частотой / с выхода умножцтеля частоты 5 подается на устройство б сравнения фаз цапряжеций. Устройство производит сравнение текущего значения фазового угла (фазь) а высокочастотного синусоидальцото напряжения с выхода умножителя частоты с текущим зцачсцием фазового угла (фазы) а, эталонного сицусоидального напряжения с генератора и в моменты совпадения фазы сс с фазой а, производит формирование выходных иипульсов прц изменении фазового сдвига а между указанными синусоидальными напряжевиями на величину каждого периода. Частота Р следования выходных импульсов пропорциональна скорости вращения ср ротора фазовращателя относительно его статора.Определение направления поворота, вала производится путем сопоставления порядка следования импульсов, сформированных устройством в результате сравнения фазового угла а с фазовыми углами я, и а, двух эталонных напряжений с генератора, одно из которых сдвинуто по фазе относительно другого ца 1/4 дискретного шага Ла.В зависимости от направления поворота вала последовательность импульсов с частотоц Р вырабатывается на одном из двух выходов 7 и 8 устройства.На основе предложенного способа может быть построено и другое устройство для преобразования скоростями вращения вала ср в частоту Р следования импульсов, функциональная схема которого показана на фиг. 4,Устройство включает в себя генератор 9 высокочастотного синусоидального напряжения, фазорасщепительное устройство 10, фазосдвцгающее устройство 11, синусчкосинусный потенциометр 12, устройство 18 сравнецця фаз.Принции действия устройства состоит в следующем. С генератора 9 высокочастотное оинусоидальное напряжение яп(2 л, 1) подается на фазорасщепительное устройство 10, с выхода которого высокочастотные синусоидальные напряжения яп(2 л/, 1) и сов(2 л, 1) поступаЮт ид фазосдвигающее устройство И,Угол поворота вала р с помощью сццус-косицусцого потенциометра 12 преобразуется в функции япа и сова, снимаемые с движков потецциометра. В з 1 па ц сова зцачсцце а определяется зависимостью где К,ф - коэффициент преобразования углаповорота вала р в фазовый сдвиг а.Напряжения з 1 па ц сова поступают ца фазосдвцгающее устройство 11. Прицццп дсцствця фазосдвцгающего устройства 11 основан ца решении тригонометрического уравненияв 1 п(2 г,1+ я): з 1 п (2 г 1) сов а++ сов (2/, 1) з 1 п г (11) Выполнение операций умножения ц суммирования производится с помощью множительных блоков и блока суммирования, входящих в состав фазосдвцгающего устройства, С выхода электронного фазосдвцгающего устройства 11 поступает высокочастотное сцнусоцдальное напряжение яп(2 л 1+я), сдвинутое по фазе на угол а относительно высокочастотного сцнусоцдального напряжения яп(2 л/э 1), вырабатываемого генератором 9.При изменении угла поворота вала р производится преобразование скорости вращения вала р в скорость изменения фазового сдвита а согласно зависимости Высокочастотное синусоидальцое напряжение с частотой , с выхода генератора и сдвинутое относительно него по фазе ца угол а синусоцдальное напряжвнце с частотой фс; с выхода фазосдвигающего устройства 11 подается на устройство 13 сравнения фаз напряжений. Устройство производит сравнение текущего значения фазового угла (фазы) а 11 с; высокочастотного сии усоидальц ого напряжения с выхода фазосдвигающего устройства с текущим значением фазового угла (фазы) а эталонного сцнусоидальцого напряжения с генератора ц в моменты совпадения фазы а, с фазой а, производит формирование выходных импульсов прц изменении фазового сдвига а между указанными сцнусоидальными напряжениями на величину каждого периода. Частота Г следования выходных импульсов пропорциональна скорости вращения входного вала. Определение направленця поворота вала производится путем сопоставления порядка следования импульсов, сформированных в результате сравненпя фазового угла а,; с фазовыми углами к и а, двух эталонных напряжений с генератора, одно из которых сдвинуто по фазе отнооительно другого на 1/4 диокретного шага Ла, В зависимости от направления поворота вала последовательность импульсов с частотой Р вырабатывается ца одном из двух выходов И и 15 устройства.Предмет изобретения Способ преобразования угловой скорости вращения вала в частоту следования импульсов, основыванный на формированиями постоянного по фазе высокочастотного синусоидального напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования из постоянного по фазе высокочастотного синусоидального напряжения формируют перемеженное по фазе высокочастотное синусоидальное напряжение с частотой, равной частоте постоянного по фазе напряжения и со скоростью изменения фазового сдвига, пропор циональной скорости вращения вала, сравнивают фазы сформированных напряжений и при совпадении фаз напряжений формируют выходные импульсы в моменты, соответст 1 вующие период) синусоидального напряжения, 10аказ 3307/12ЦНИИП ПодписноСР Типография, пр. Сапунова, 2 Изд. Ле 1822 Государственного по делам изо Москва, Ж, Тираж 602омитета Совета Министроветений и открытийаушская наб., д. 4/5