Преобразователь угол-фаза

Номер патента: 708141

Автор: Артюхов

ZIP архив

Текст

оюз Советски оциалистических РеспубликК АВТ ОМУ С 1) Дополнительное к авт. свид-в 2) Заявлено 28.10.77 (присоединением заявки РЙ 253981618 24 О 01 В 7 10 ударстееииый каиите СССР ющам изобретений и еткрцтийлик ата опубликовани 72) Автор изобретения Е. А. Артюхо) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛФАЗ Изобретение относи ского контроля и р ских величин, а име автоматиеэлектри. я к систем улирования н о, к преобра азовый сдвиг елям ектр утла поворотаческого сигнал Известен преобразователь "угол-фаза", содержащий многополюсный синусно-косинусный врашаюшийся трансформатор, синусная и косинусная обмотки котороо подключены к источнику двухфазного питающего напряжения 111, Одним недостатком, такого преобразователя, называемого двухфазным фазоврашателем, яв-.ляется погрешность, обусловленная асимметрией двухфазного питаюшего напряжения, нера.15 венством коэффициентов трансформации и неортогональностью обмоток: другим сушественным недостатком данного преобразователя является погренпюсть, обусловленная дефектами формы рабочих поверхностей ротора и стато.ра, неточностью нанесения полюсов обмоток, эксцентриситетами установки и нерабочими сме щения ли ротора и статора, Основная составляющая этой погрешности изменяется с перно. дом, равным обороту ротора и поэтому названа длиннопсриодной погрешностью.Наиболее близким техническим решением к данному устройству является преобразователь угол-ф;эа, содержаший многополюсный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входные синусная и косинусная обмотки которого подключены к иоточнику двухфазно. го напряжения, а выходные синусная и косинусная обмотки выполнены в виде п секций с внешними выводами 2). Недостаток этого известного устройства состоит в невысокой точности в основном из-за асимметрии питаю. щего напряженияЦель изобретения состоит в повышении точности преобразователя угол-фаза. Это достигается за счет того, что в преобразователь угол- фаза введено 2 п стабилизаторов напряжения и задатчик уровня стабилизируемого напряжения, выход которого соединен с одними входами стабилизаторов напряжения, а друтие входы которых соединены соответственно с первыми и третьими внешними выводами секций выход. ных синусной и косинусной обмоток, вторыеи четвертые вненглие выводы которых соеди.нены между собой и подключены к общей ши-не, выходы стабилизаторов напряжения соединены последовательно,На фиг, 1 приведена структурная схема пре.образователя: на фиг. 2 - показана схема обмоток преобразователя; ка фиг. 3 - показанывекторные диаграммы, поясняющие работу пре.образовател я.Предложенный преобразователь угол-фаза со 0держит ротор 1 и статор 2 (фиг. 1), На роторе размещены синусная с выводами 3, 4 и косинусная с выводами 5, б входные многополюсные обмотки, схематически представленные ввиде меандров (Фиг. 2) радиальные участки 15которых представляют собой активные участкиобмотки, уложенной в пазы магнитокровода(на чертеже не показаны). На статоре 2 размещена сикусная многополюсная обмотка, выполненная в виде и отдельных секций (на фиг. 201 и 2 показана обмотка из 4 х секций) с соответствующими выводами 7, 8; 9, 10; 11, 12;13, 14 и косинусная многополюсная обмотка,также выполненная в виде и секций с внеш.кими выводами 15, 16; 17, 18 19, 20; 21, 22. 25Входные синусная и косинусная обмотки рото-.,ра 1 (выводы 3, 4; и 5, б на фиг.1) подключены к источнику 23 двухфазного питающегонапряжения. Секции синусной и косинуснойвыходных обмоток подключены к первым входам 2 о стабилизаторов напряжения 24, 25, 26,27, 28, 29, ЗО, 31, вторые входы которых подключены к задатчику 32 уровня стабилизируе.мого напряжения, Выходы всех стабилизаторовсоединены последовательно и образуют выходпреобразователя "угол-фаза". При подаче двухфазного напряжения на обмотки ротора 1 в воздушном зазоре между ротором1 и статором 2 образуется вращающееся магнит.40ное поле. При этом с секций выходной синус.ной обмотки статора 2 скимается напряжение,фаза которого ра;при идеальном выполнениипреобразователя, равенстве и ортогональностисоставляющих двухфазного питающего напряже 45ния изменяется по законуФз 11 п=дргде а - угол поворота ротора,р - число пар полюсов обмотки ротора(коэффициент электрической редукциипреобразователя,на фиг. 2, р=16).ЯС секций выходной косинусной обмотки статора 2 снимается напряжение, фаза которогоасов изменяется по законуСОЯ Р 2Л,Выходные напряжения частей синусной и косинусной выходных обмоток для частного значе/ /ния й показаны на фиг.За векторами ОА и ОВСуммарное выходное напряжение при последова. 708141тельном соединении частей обмоток представлено вектором ОС. Лля реального преобраэоваУтеля угол-фаза вследствие неравенства коэффициентов трансформации и неортогональности обмоток выходные напряжения частей синуснойи косинусной обмоток, обозначенные векторами ОА и ОВ сдвигаются на равные, но противоположные по знаку углы Ь р и Ьр приА Ээтом амплитуды данных напряжений оказываются неравными (ОВ)ОА). Суммарное напри.жение, обозначенное вектором ОС, в этом случае оказывается сдвинутым по фазе относительно идеального вектора ОС на величину пог.решности Ьдс, которая изменяется 2 р раз приповороте ротора на угол а=2 п. Если напряжения ОА и ОВ стабилизировать по амплитудес помощью стабилизаторов напряжения до за.данных величин ОА - ОВ(фиг. Зб), то суммар.яный вектор ОС по фазе совпадает с идеальным вектором ОС, т.е. логреигность Ьрс, обус.ловленная асимметрией обмоток и питающихнапряжений будет равна нулю.Причина появления длиннопериодной погрешности преобразователя обусловлена следующим.Векторы ОС 4 и ОС 2 (фиг. Зв) двух суммированных напряжений диаметрально противоположных частей выходных обмоток (например, обмоток с выводами 7, 8; 15, 16; и 11, 12;19, 20) сдвинуты на одинаковые, но противоположные по знаку тлы ЬР и Ьр, Данныеафазовые сдвиги обусловлены, например, неравномерностью нанесения полюсов обмотокротора вследствие эксцентриситета, допущенного при установке заготовки ротора на станокдля нарезания шлицов магнитопровода 1 Приравномерном воздушном зазоре между рото.ром 1 и статором 2 суммирование векторовОС и ОС определяет идеальное положениевектора ОС 3 выходного напряжения. Это/положение соответствует также условиюд= р =О, когда полюса нанесены равномерно, Смещение статора, например, из-за эксцентриситета установки, приводит к тому, что воз.душный зазор в месте расположения обмотокс выводами 7, 8; 15, 16 увеличивается, а вместе расположения обмоток с выводами 11,12; 19, 20 уменьшается. Вследствие этоговектор ОСуменьшается до ОС, а векторОС увеличивается до ОС . Суммированиетаких векторов дает вектор СК,которыйсдвинут относительно идеального вектора ОСЗна величину погрешности Ьрз, изменяющейсяс периодом оборота ротора. Стабилизаторынапряжения 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 и 31стабилизируют векторы ОС, и ОС на одинаковом заданном от задатчика уровне ОС,=ОСгя(фиг. Зг). При этом суммирование их с помо.щью последовательного соединения выходов та.)идеальным вектором ОСэ, т,е. для данногочастного случая Ьр,=0.Следует отметить, что степень компенсациидлиннопериодной погрешности в соответствиис описанным принципом действия зависит отпринятого числа и частей обмоток преобразователя, Так при п=4 длиннопериодная погрешность уменьшается в 5 раз, при п=6 - в 10 раз,при о=8 - в 20 раз. Таким образом для эффек тивного снижения дпиннопериодной погрешности на практике достаточно пользоваться числомп=6. Например, современные многополюсныепреобразователи "угол-фаза" обладают длиннопериодной погрешностью 5 угловых секунд при дефектах изготовления и монтажа порядка 0,01 мм.При использовании предложенной схемы сп=6 их длиннопериодная погрешность будет составлять 0,5 углбвых секунд. Использованиеп)4 - 6 нецелесообразно, так как приводитк усложнению схемы, ввиду увеличения числастабилизаторов напряжения и выводных концовобмоток,Существенным достоинством предложенного25преобразователя является также уменьшениепогрешностей, обусловленных нерабочими смещениями ротора и статора вследствие деформаща конструкции объекта, в котором установлен преобразователь, Зто повышает стабильность30работы преобразователя,В качетсве стабилизаторов напряжения могутбыть использованы, например, усилители с регулируемым от источника 1 задатчика) постоян.ного напряжения коэффициентом усиления.Таким образом предложенныи преобразова 35тель "угол-фаза позволяет на порядок уменьшитьодну из определяющих погрешностей современных многополюсных преобразователей угла поворота вала - длиннопериодную погрешность,обусловленную дефектами изготовления, монтажа и нерабочими смещениями в процессе эксплуатации. Выходная информация преобразователя представлена фазовым сдвигом выходного напряжения, пропорциональным углу поворота ротора и коэффициенту электрической редукции, что позволяет применять для кодирования угла поворота стандартные частотомеры в режи. ме измерения временного интервала,Зкономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен указанными выше техническими преиму. ществами Формула изобретенияПреобразователь угол- фаза, содержащий многополюсный синусно-косинусиый вращающийся трансформатор, входные сину ная и косинусная обмотки которого подключены к источнику двухфазного напряжения, а выходные синусная и косинусная обмотки выполнены в виде и секций с внешними выводами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введено 2 п стабилизаторов напряжения и задатчик уровня стабилизируемого напряжения, выход которого соединен с одними входами стабилизаторов напряжения, другие входы которых соединены соответственно с первыми и третьими внешними выводами секций выходных синусной и косинусной обмоток, вторые и четвертые внешние выводы кото. рых соединены между собой и подключены к общей шине, выходы стабилизаторов напряжения соединены последовательно.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1, Зверев А. Е. и др. "Преобразователи угловых. перемещений в цифровой код", "Энергия", 1974, стр, 85-92.2. Авторское свидетельство СССР Мо 399896, кл. 6 08 С 9/04, 1971, (прототип).708141 а дфГ Риг. 3 Редактор М. Минаев Корректо Тираж 801 Подписное ПНИИПИ Государсгвенного комитета СССР по делам изобретений и открьпий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, ак аз 8469/3 4/5 СдА" оставитель И. Назаркин ехред М. Келемеш Филиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул. Проектн-- .Я"ВК. д

Смотреть

Заявка

2539816, 28.10.1977

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ В-8624

АРТЮХОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01B 7/30

Метки: угол-фаза

Опубликовано: 05.01.1980

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-708141-preobrazovatel-ugol-faza.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь угол-фаза</a>

Похожие патенты