Преобразователь угловых перемещений в код

Номер патента: 743002

Автор: Хайнацкий

ZIP архив

Текст

, Социалистическик Республик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. 6 08 С 9/04 с присоединением заявки Н . -1 осуаарственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД Изобретение относится к преобразователям угловых перемещений в цифровой код и может быть использовано в измерительной технике и автоматике.Известно устройство, содержащеепоследовательно включенные синуснокосинусный преобразователь код-напряжение, синусно-косинусный поворотный трансформатор, фазочувствительный выпрямитель, блок управления и регистр, выполненный, например, в виде реверсивного счетчика,подключенный к преобразователю коднапряжение1),Недостатком этого устройства является необходимость питания статорных обмоток СКПТ от синусно-косинусного преобразователя код-напряжение,что обусловливает наличие достаточно мощного выхода от преобразователя код-напряжение (СКПКН).Наиболее близким техническим решением является преобразователь угловых перемещений в код, содержащийгенератор опорного напряжения, синусно-косинусный поворотный трансформатор, выходы которого соединены с первым и вторым входами цифрового синусно-косинусного делителя напряжения,выход которого через делитель подключен к входу фаэочувствительноговыпрямителя, выход которого черезпоследовательно включенные преобразователь напряжение-частота и блокуправления соединен с входом В-разрядного регистра 12,Однако в этих устройствах точностьизмерения угла зависит от технологи 10 ческих погрешностей СКПТ, обусловленных неравенством активных и индуктив ых сопротивлений статорных обмоток СКПТ, а также неперпендикулярностью статорных обмоток СКПТ. Кро 5 ме того, на точность известного устройства также влияет неравенство коэффициентов передач К 1 и К, для синусного и косинусного каналов СКДН,По технологическим причинам уст 20 ранить эти погрешности невозможно,поэтому для уменьшения их необходимоизменить структурную схему устройства.Целью предлагаемого устройства25 является повышение точности преобразователя,Это достигается тем, что в преобразователь угловых перемещениЯ в кодвведены одновибраторы,формирователь30 импульсов и двухраэрядныя сумматор,выходы генератора опорного напряжения через одновибраторы подключены к.входам синусно-косинусного поворотного трансформатора, выходы одного одновибраторы соединены через формирователь импульсов с одним входом двухразрядного сумматора, другие входыкоторого подключены к Ми М выходамМ разрядного регистра, выходы двухразрядного сумматора соединены с М-)и М выходами синусно-косинусного делителя напряжения, остальные входыкоторого подключены к остальным выходам М разрядного регистра.На фиг,1 дана структурная схемапредлагаемого преобразователя; нафиг,2 показаны диаграммы его работы,Преобразователь состоит из генератора 1 опорного напряжения с двумявыходами, одновибраторон 2 и 3; последовательно включенных синусно-косинусного поворотного трансформатора 4(СКПТ), цифрового синусно-косинусногоделителя напряжения 5 (СКДН), усилителя 6, фазочувстнительного выпрямителя7, преобразователя 8 напряжение-частота, блока 9 управления, И-разрядного регистра 10, двухразрядного сумматора 11 и формирователя 12 импульсов.СКПТ имеет дне первичные и две втовричные квадратурные обмотки, Регистр10 ныполнен, например, в виде М-разрядного реверсивного счетчика, аодноразрядный сумматор выполнен пообратной схеме,Первый выход генератора 1 черезпервый одновибратор 2 подключен кпервичной синусной обмотке СКПТ 4,а второй выход генератора 1 черезвторой одновибратор 3 подключен кпервичной косинусной обмотке СКПТ,Предпоследний (И) раз ряд регистраи ныход второго одновибратора 3 (через формирователь импульсов) подключены соответственно к шинам первогои второго входов 1-ых разрядов цифрового сумматора 11, а выход Б (старшего) разряда регистра подключен кшине первого входа второго разрядацифрового сумматора 11, Выходы первого и второго раэрядон цифового сумматора 11 подключены соответственнок входам (И) и И разрядов цифрового СКДН 5, Остальные разрядные входыСКДН 5 подключены к соответствующимразрядным выходам регистра 10,Предлагаемое устройство работает следующим образом,На выходе генератора 1 опорного напряжения формируются два инверсных (сдвинутых на 180 О ) синусоидальных напряжений равной частоты (см,фиг,2 а, б), Из положительных полуволн этих напряжений с помощью однотипных однонибраторон 2 и 3 формируются группы Однополярных импульсов положительной ( на выходе одновибратора 2)и отрица тельной ( на выходе одновибратора 3)полярностей с амплитудами1): 0 ( 1.)и длительностью 55 5где Т пт - электромагнитная постоянная времени СКПТ.Электромагнитная постоянная времени определяется по формуле10 )/йгде У - индуктивность обмотокСКПТ;В - сопротивление первичнойобмотки;15 Причем входные напряжения одновибраторов 2 и 3 сдвинуты на 180 , поэтому и входные импульсы одновибраторов 2 и 3 так же сдвинуты на 180 О,Выходные импульсы одновибраторов2 и 3 положительной и отрицательнойполярности поступают на запитку соответствующих первичных обмоток СКПТ4, на выходных обмотках которых привыполнении условия также будут индуктироваться прямоугольные импульсы сдлительностью (см.фиг.2 в,д и фиг.2 г,е) равной1 Ь, "=ф 4При этом амплитуды выходных импульсов СКПТ 4 будут изменяться в функции30 от угла поворота ротора СКПТ по законам синуса и косинуса, т,е,- для импульсов одновибратора 2(поступающих на первичную синусную обмотку СКНТ):35 Ос, К, ц,(1 1),)ьп(с;айаг)"К - К 0(1+д) СОЬФ+аС)фо ггде Б 1, О - амплитуды импульсовна ныходе синусной40 (1 сс) и косинусной(1 кк) втОричных Обмоток СКПТ, образованных импульсами однонибратора 2;45 - для импульсов одновибратора 3(поступающих на вторичную косинусную обмотку СКПТ):=Кт ОО+фОК) ЬПФО+аф )где БО 2, Кк - амплитУды импУльсов навыходе синусной (1 сс)и косинусной (1 кк)вторичных обмоток СКПТ,образованных импульсами однонибратора 3;ЮФп - угловая погрешностьСКПТ 4, обусловленнаянеперпендикулярностьюстаторных (вторичных)60 обмоток СКПТ;д ЮОФОК - амплитудная относительная погрешность СКПТ,обусловленная неравенством активных и ин 65 дуктивных обмоток СКЛТ, 743002)-(РГ 40 Аналогично выражениям (б), (7)и (8), (9) можно показать, что и технологические погрешности СКДН 5,обусловленные неравенством коэффициентов передач и неперпендикулярностью синусного и косинусного каналов:СКДН 5, также не будут влиять на выходной сигнал, определенный выражением (10), фазочувствительного выпрямителя 7, а следовательно и на выходной код преобразователя,Группы выходных импульсов СКПТ 4с амплитудами Ос и Ок, (4) и группы выходных импульсов СКПТ с амплитудами Ос 2 и Ок 2 (5) проходят черезцифровой СКДН 5, который управляетсякодом Я-разрядного регистра 10,5При запитке первичной синусной обмотки СКПТ импульсами одновибратора2 на втором входе 1 (младшего) разряда сумматора 11 будет нулевой сигнал, так как сигнал на выходе одновибратора 3 равен нулю. В этом случае дискретные сигналы (Ми И разрядов регистра 10), проходящие через сумматор 10, на выходе цифровогосумматора 11 не изменяются по модулюи выходной код регистра 10 беэ изменения проходит на цифровой вход СКДН5, при этом амплитуда импульсов навыходе СКДН 5 с учетом выражения,(4)будет равнац= ц, крЕ 1+0 УВ и Ф,-ьй) к;совр - 20О+ соьФ фф 1 )ь иЬ)где К - коэффициент передачикосинусного каналаСКДН;- коэффициент передачисинусного канала СКДН;- двоичный код регистра,поступающий на входцифрового СКДН, равный ЗОуглу поворота ротораСКДП (полный код И-разрядного регистра равен360 о ),Для идеально выполненного СКДН 351 К 2После преобразования (б ) можетбыть представлено в видеоск ц= окГ к,ьа(с,-ь )-ювп(аГР,)+ЮЮ вой Ь сГ 13 соьо, ьцЬ Т)Прн запитке первичной косинуснойобмотки. СКПТ импульсами одновибратора 3 на втором входе первого (мпадшего) разряда цифрового сумматора 11 45появится единичный сигнал (см,фиг,2, е)с длительностью(ТВТ 4, которыйсуммируется в цифровом суюаторе скодом, представленным (И) и М разрядами регистра 10, В результате 50код, представленный (И) иразрядами регистра 10, изменяется навыходе цифрового сумматора на единицу первого (младшего) разряда и,вследствие этого, код, поступающий 55на вход цифрового СКДН 5, будет отличаться от кода регистра 10 на единицу (И) разряда регистра, т,е.по углу на 90 О,В этом случае амплитуда импульсов на выходе СКДН 5 с учетом (5) будет равнаЦ,=- (д 0 , сЬ( - .() " "( " ) о Рили после преобразований К 1 = К 2с и 2"т д о ) еГ) ф( офРег 1 -сГО сос 6 е)Ъ +бЦ ьпс( сЪЬ (,В)Группы импульсов положительной и отрицательной полярностей с амплитудами, выраженными равенствами (7) и (8), после усиления в усилителе б поступают в фазочувствительный выпрямитель 7, на выходе которого формируется сигнал постоянного импульса (см,фиг.2,и), пропорциональный разности амплитуд импульсов, выраженных равенством (7),возникающих при запит ке СКПТ импульсами одновибратора 2, и амплитуд импульсов, выраженных равенством (8), возникающих при запитке СКПТ импульсами одновибратора 3, т.е.С . ) ц,.(ц,ц,), а;Ь, Е 2),(О-О,И-)оьп(о -КО сщ(оьрфок сОВоПри О,= 02= 2, что обеспечивается выбором параметров одновибраторов 2 и 3, в уравнении выходного сигнала фазочувствительного выпрямителя 7 слагаемые обусловленные неперпендикулярностью и неравенством полных сопротивлений статорных обмоток СКПТ, будут практически равны нулю, а выходной сигнал фазочувствительного выпрямителя 7 будет равен0-2 О.К к т ю(оо )з(ъег) (10)Этот сигнал, пропорциональный разности между измеряемым углом и кодом регистра 10, поступает через преобразователь 8 напряжение - частота в блок 9 управления, на выходе которого формируется управляющий сигнал, изменяющий код регистра 10 в сторону уменьшения сигнала рассогласования (см, выражение (19).При нулевом выходном сигнале фазочувствительного выпрямителя 7 преобразователь 8 и блок управления 9 отключаются, при этом как следует из выражения (10) код на выходе регистра 10 будет равен измерительному углу без учета технологических погрешностей СКПТ, обусловленных неперпендикулярностью и неравенством статорных обмоток СКПТ.На практике в предлагаемом устройстве из-за нарушения равенства амплитуд и длительности выходных импульсов одновибраторов 2 и 3 не произой,дет полной компенсации составляющих технологических погрешностей СКПТ и СКДН в сигнале, определенном выражением (9), на выходе фазочувствительного выпрямителя. Однако оставшаяся часть слагаемых, обусловленных неравенством амплитуд импульсов одновибраторов 2 и 3, вности погрешность второго порядка малости,формула изобретенияПреобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор опорного напряжения, синусно-косинусный поворотный трансформатор, выходы которого соединены с первым и вторым входами цифрового синусно-косинусного делителя напряжения, выход которого через усилитель подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого через последовательно включенные преобразователь напряжение частота и блок управления соединен с входом Ы-разрядного регистра, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с цельюповышения точности работы преобразователя, в него введены одновибраторы, формирователь импульсов и двух 5разрядный сумматор, выходы генератора опорного напряжения через одновибраторы подключены к входам синусно-косинусного поворотного трансформатора,выходы одного одновибратора -соединенычерез формирователь импульсов с одним1 О входом двухраэрядного сумматора, другие входы которого подключены к 8-1и И выходам И разрядного регистра,выходы двухразрядного сумматора соединены с Ии Н входами синусно-ко 15 синусного делителя напряжения,остальные входы которого подключены костальным выходам М разрядного регистра,20Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 4966581, кл, С 08 С 9/04, 1974.2. Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровойкод, Л., 1974, с.141-146, рис,67акаэ 7928/2 Тирам 682 П ВНИИПИ Государственного коьщтета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д

Смотреть

Заявка

2610543, 03.05.1978

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Х-5827

ХАЙНАЦКИЙ ОЛЕГ АФАНАСЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G08C 9/04

Метки: код, перемещений, угловых

Опубликовано: 25.06.1980

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-743002-preobrazovatel-uglovykh-peremeshhenijj-v-kod.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь угловых перемещений в код</a>

Похожие патенты