Преобразователь угла поворота вала в код

(28) Приоритет Опубликовано 30,07.80. Беллетень Ле 28Дата опубликования описания 30.07,80 до делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Изобретение относится к системдм двтомд. тичсского контроля и регулирования, а именно к устройствам для прсобрдэовдния угла поворота вала в дискретный электрический сигнал.И всстно устройство, содсрждщес последова. тельно включенные гснсрдтор опорного напря 5 жсния, синусно косинусный вращающийся трансформатор.датчик, синусно. косинусный делитель напряжения, выполненный, например, в виде синусно-косинусного вращающегося10 трансформатора-приемника и блок формирования полезного сигнала, выполненный, например, в виде последовательно включенных усилителя, двигателя и индикаторного блока, причем выход вала двигателя подключен15 к индикаторному устройству и к валу синус- но-косинусного вращающегося трднсформдто. ра.приемникд 1 .В этом устройстве первичная обмотка синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) -датчика записывается синусоидальным напряжением. Трансформированные вовторичных обмотках СКВТ.датчика синуснокосинусныс напряжения подаются на первичные обмотки СКВТ.приемника, нд выходной вторичнои обмотке которого индуктируется напряжение переменного тока, амплитуда кото. рого пропорциональна углу рассогласования между валом.СКВТ.датчика и СКВТ-приемника, а фаза - знаку угла рассогласования.Напряжение рассогласования с выхода вторичной обмотки СКВТ приемника подается через усилитель на обмотку управления двига. толя, который 1 вращаясь разворачивает вал СКВТ.приемника до устранения углового рассогласования. При этом угол вала СКВТ-датчика равен углу вала СКВТ-приемника, а ин. дикаторный блок, установленный на валу СКВТ-приемника, указывает числовой эквива. лент измеряемого угла вала датчика.Величина угловой погрешности СКВТ от неперпендикулярносп 1 вторичных обмоток зависит от целого ряда факторов, к числу ко. торых относятся: неточность изготовления пластин статора, наличие короткозамкнутых контуров в пакете статора ипи ротора, неравенство чисел витков в секциях обмоток, наличие емкостей связи между вторичнымиьТ = - " Т2. о где Т,30 3 75 обмотками СКВТ, которая особенно сказывается при работе СКВТ на высоких частотах. Так как указанные выше причины, вызываю. щие неперпендикулярность вторичных обмоток СКВТ, не могут быть устранены за счет , конструкции СКВТ, то, следовательно, недостатком известных устройств, содержащих СКВТ, является низкая точность преобразования, обусловленная неперпендикулярностью вторичных обмоток СКВТ, особенно при работе СКВТ на высоких чзстотах.Нзиболее близким но своему техническому решению к данному устройству является преобразователь угла поворота взлз в код, содсржащий синусно-косинусный вращзющийся трансформатор. датчик, связанный через обмотку синхронизации с синусно-косинусным вращающимся трансформатором - приемником, гене.ратор опорного напряжения, соединенный с од. ним входом блока формирования выходного сигнала, к другому входу которого через фильтр высших гармоник подключен выходсумматорз 2 .Нсдостзток этого устройства состоит в его сравнительно низкой точности.Цель изобретения - повышение точности преобразователя угла поворотз вала в код,Поставленная цель достигается за счет того, что в прсобрззоватсль угла поворота вала в код ввсдсны два одновибрзтора, два ключа и два расширителя импульсов, входы одновибраторов подключены к выходу гснсра. тора опорного напряжения, з их выходы соединены с входами соотвстствующих рзсши. ритслсй имнульсов и с соответствующими квадрзтурными входными обмотками синусно. косинусного вращающегося трзнсформзторз. датчика, выходы расширислей импульсов сос. динсны с управляющими входами ключсй, сигнальные входы которых подключены к соответствующим квздрзтурным выходным обмоткзм синусно-косинусного врзщачощсгося трзнсфорглзторз-прнемника, выходы ключей соединены со входами сумматора.На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; нз фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь угла поворота вола в код содержит генератор 1 опорного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансфор. мзтор-дзтчик 2, синусно.косинусный вращающийся трансформатор-нрисмник 3, одновибра. торы 4 и 5, подключенные к выходу генера. тора 1, ключи 6 и 7 подключенные через расширители 8 и 9 импульсов соответственно к одновибраторам 5 и 4, сумматор 10, фильтр 11 высших гармоник, блок 12 формирования выходного сигнзлзсостоящий, например, изусилителя 13, двигателя 14, редуктора 15,индикзторного блока 16,Синусно-косинусный вращающийся трансфор.мзтор датчик 2 состоит из двух квадрзтурных(синусной и косинусной) первичных обмоток,подключенных соответственно к одновибра.торам 4 и 5, з синусно.косинусный вращаю.щийся трансформатор. приемник 3 состоит издвух квадратурных (косинусной и синусной)вторичных обмоток, подключенных соответствен.но через ключи 6 и 7, сумматор 10 ифильтр 11 к входу. блока 12,Е 1 реобразовзтель угла поворота вала в кодработает следующим образом.С выхода гснератора 1 опорного напряже.ния (фиг. 1) синусоидальный сигнаЛ (фиг. 2 а)поступает на входы одновибраторов 4 и 5,на выходах которых (фиг. 2 б, в) формируются рзвнополярныс импульсные прямоуголь.ные сигналы, сдвинутые относительно другдруга на- период сигнала на выходе гснсра.тора 1.Сформированные импульсные сигналы с амплитудой Ои 0 (фиг. 2 б, в) поступают нз соответствующие лервичныс квадратуриые обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора датчика 2, причем длительности импульсных сигналов 1 и П 1 (фиг. 2 б, в) выбираются из условия,: Мь, (ьл ) й Ъ тд где Тд - постоянная времени датчика 2.При запитке первичных обмоток датчика 2 опорными импульсами с длительностью Й ( 5 Т опорныс импульсы проходят1через датчик 2 и приемник 3, при этом на выходах вторичных квадратурных обмоток приемника 3 формируются группы импульсов с амплитудой О,2, образованные опорными импульсами одновибрзтора 4, и группы им 1пульсов с амплитудой О,обрззованныс опорными импульсами одновибратора 5 (фиг. 2 г).Выходные импульсы с выходов вторичных обмоток приемника 3 поступают на сигнальные входы ключей б и 7, которые, поочередно включаясь от выходных импульсов одно. вибрзторов 5 и 4, пропускзют соответственно опорные импульсы одновибрзтора 5 (ключ б) и опорные импульсы одновибратора 4 (ключ 7).После суммирования выходных импульсов ключей 6 и 7 в сумматоре 10 (фиг. 2 и) и выделения из полученной последователь.752428 5ности разнополярных импульсов первой гармоники на выходе фильтра 11 формируется синусоидальный сигнал рассогласования.Сформированный на выходе фильтра 11 синусоидальный сигнал поступает через усили. тель 13 на обмотку управления двигателя 14, которая, вращаясь, разворачивает вал приемника 3 до устранения сигнала рассогласования. При этом угол поворота вала приемника 3 равен углу поворота вала датчика 2, 0 а индикаторный блок 16 указывает числовой эквивалент измеряемого угла без учета погреш. ностей датчика, обусловленных неперпендккулярностью вторичных обмоток сннусно-коси. нусного вращающегося трансформатора.35Аналогично, технологические погрешности приемника 3, обусловленные неперпендикулярностью первичных статорных обмоток приемника, так же не влияют на выходной сигнал фильтра 11, поступающий на обмотку управ. пения двигателя 14.Угол поворота вала приемника 3 (после отработки сигнала рассогласования) так же равен углу поворота вала датчика 2, а индикаторный блок 16 указывает числовой эквивалент Измеряемого угла без .учета погреш. ностей датчика и приемника, обусловленных неперпендккулярностью статорных обмоток.При реализации предложенного устройства длительность импульсов на выходе одновибра.1торов 4 й 5 выбирается из условия д дь д д)а 6 Экономический эффект от использования предложенного обусловлен указанными выше его техническими преимушествами.Формула изобретения Преобразователь утла поворота вала в код, содержащий генератор опорного напряжеяия, выход которого соединен с одним входом блока формирования выходного сигнала, дру. гой вход которого через фильтр высших гармоник соединен с выходом сумматора, сииусно-косинускый вращающийся трансформатор- датчик, обмотки синхронизации которого соединены с обмотками синхронизации синусно. косинусного вращающегося трансформатора- приемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразо. вателя, в него введены два одповибратора, два ключа и два расширителя импульсов, входы одновибраторов подключены к выходу генератора опорного напряжения, а их выходы ,соединены с входами соответствующих расшири. телей импульсов и с соответствующими квадратурными входными обмотками скнусно коси. нусного вращающегося трансформатора-датчика, выходы расширителей импульсов соединены с управляющимк входами ключей, сигнальные входы которых подключены к соответствующим квадратурным выходным обмоткам скнуснокоскнусного вращающегося трансформатора-приемника, выходы ключей соединены со входами сумматора.35 40 а импульсы, сформированные на выходах расширителей импульсов 8 к 9, выбираются с такой длительностью ЬС= М 4, при которой выходные импульсы приемника 3 без искажений проходят через аналоговые ключи 6 и 7, т.е, прк условии(ь д,)э . Источники кнформзцки,принятые во внимание при экспертизе1, Ахметжанов А, А. Высокоточные сис.темы передачи угла автоматических устройств.М., 1975, с. б.2. Авторское свидетельство СССР Мф 411301,кл. 6 01 О Я 243, 197.752428иви РеюУю ЦНИИПИ Заказ 477 ИЗ Тираж б 82 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн