Преобразователь угловых перемещений

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (11) 3(59 С 08 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРеткНив ЛЬСТВ Н АВТОРСКОМУ СЕИД ариновический ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство ССС(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, один выход которого соединен с одними из входов сумматораи блока вычитания, а другой выходсоединен через фазосдвигающий блокс другими входами смматора и блокавычитания, выходы сумматора и блока вычитания соединены с входамисоответствующих компараторов, триггер, отличающийся ,. тем,что с целью расширения диапазона измерения преобразователя, в него введены фильтр постоянной составляющей,блок делителей частоты, блок выделения знака, второй триггер, вых 6 дыкоторого соединены с первым и вторымвходами блока делителей частоты, авходы - с выходами блока выделениязнака, один вход которого соединенс другим выходом синусно-косинусноговращающегося трансформатора, а другой - с шиной питания, выходы компараторов соединены с третьим и четвертым входами, блока делителейчастоты, первый и второй выходы которого соединены с входами первоготриггера, выход которого соединенс входом фильтра постоянной соптав"ляющей,11138292, Преобразователь по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блок делителей частоты выполнен в виде .счетного триггера, формирователя ,импульсов, Й 5 - триггера, четырех элементов И и элемента ИЛИ, выход формирователя импульсоь соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами счетного триггера, а выходы соединены с соответствующими входами Й 6 триггера,.выходы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока делителей частоты, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока делителей частоты, один из выходов счетного триггера соединен с вторым выходом блока делителей частоты, вход фор 1ИзобретЕние относится к измерительней технике и может быть исполь зоВагго и информационно-измерительных системах для точного измерения углоых перемещений, 5Извйс 1 ен преобразователь, содержащий сййусно-косинусный вращающий трансформатор (СКВТ), первый выход которогбсоединен через фазосдвигаю, щий блок Ипервый преобразователь 10 напряженияЬ:ток с входами первого регулируемого усилителя, выход которого соединен 6 первыми входами сумма. тора и преобразователя фаза - код, второй выход СКВТ соединен непосред ственно и через второй преобразователь напряжения в ток с входами второго регулируемого усилителя, выход .которого соединенс вторыми входами сумматора, первый и второй фазочувствительные выпрямители 13.Недостатком данного преобразователя является огранйченный диапазон измерения.Наиболее близким к изобретению явггяется преобразователь; содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), один выход которого соединен с входом фазосдвигающего блока, выход которого соединен с одним из входов сум- ЗО матора и блока вычитания, с другими входами сумматора и блока вычитания соединен другой выход СКВТ, а выходы сумматора и блока вычитания через компараторы соединены 35 с входами триггера 121. мирователя импульсов и вход счетного триггера соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока Делителей частоты,3. Преобразователь по п.1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоблок выделения знака выполнен в виде двух элементов И, инвертора, формирователя импульсов, двух компараторов и фазосдвигающего блока, входкоторого соединен с одним входомблока выделения знака, а выход соединен через первый компаратор и формирователь импульсов с первыми входами элементов И, вход другого компаратора соединен с другим входомблока выделения знака, а выходс вторым входом первого элемента И,а через инвертор с вторым входомвторого элемента И, выходы элементов И соединены с соответствующимивыходами блока выделения знака. 2Недостатком известного преобразователя также является ограниченный диапазон измерения преобразователя, который равен 0-180оЦель изобретения - расширениедиапазона измерения преобразователяугловых перемещений.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угловых перемещений, содержащий синуснокосинуоный вращающийся трансформатор, один выход которого соединен с одним из входов сумматора и блока вычитания, а другой выход соединен через фазосдвигающий блок с другими входами сумматора и блока вычитания, выходы сумматора и блока вычитания соединены с входами соответствующих компараторов, первый триггер, введены фильтр постоянной составляющей, блок делителей частоты, блок выделения знака, второй триггер, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока делителей частоты, а входы - с выходами блока выделения знака, один вход которого соединен с другим выходом синусно-коси-. нусного вращающегося трансформатора, а другой - с шиной питания, выходы компараторов соединены с третьим и четвертым входами блока дели" телей частоты, первый и второй выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого соединен с входом фильтра постояннойсоставляющей.Блок делителей частоты выполнен в виде счетного триггера, Форми.рователя импульсов, Й 5 - триггера, четырех элементов И и элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов сое- динен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами счетного триггера, а выходы соединены с соответствующими входами 15 в триггера, выходы которо.го соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока делителей частоты, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока делителей частоты, один из выходов счетного триггера соединен с вторым выходом блока делителей частоты, вход, формирователя импульсов и вход счетного триггера соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока делителей частоты.Блок выделения знака выполнен в виде двух элементов И, инвертора, формирователя импульсов, двух компараторов и фазосдвигающего блока, вход которого соединен с одним входом бло.ка выделения знака,. а выход соединен через первый компаратор и формирователь импульсов с первыми входами элементов И, вход другого компаратора соединен с другим входом блока выделения знака, а выход - с вторым входом первого элемента И, а через инвентор с вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с соответствующими выходами блока выделения знака.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на Фиг.2 - функциональная схема блока выделения знака и временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.3 - функциональная схема блока делителей частоты и временные диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь (фиг.1) содержитСКВТ 1, фазосдвигающий блок 2, сумматор 3, блок 4 вычитания, компараторы 5 и 6, блок 7 делителей частоты, триггер 8, Фильтр 9 постоянной составляющей, блок 10 выделения знака, триггер 11.Блок 7 делителей частоты (Фиг.2) .содержит счетный триггер 12, формирователь 13 импульсов, логические элементы И 14, 15, 16 и 17,:Й 9 - триггер 18 и элемент ИЛИ 19. На фиг,2 позициями 20-27 обозначены соответственно временные диаграммы выходных сигналов компаратора 5, компаратора 6, формирователя 13 импульсов, прямого выхода счетного триггера 12, элемента И 15,элемента И 14, прямого выходаК 6 - триггера 18, триггера 8 прие(,-.10 ; позициями 28,29 и 30 обозначе"ны соответственно временные диаграммы выходных сигналов инверсного выхо.да Ь - триггера 18, прямоговыходасчетного триггера 12 и триггера 8при= 190 ; позициями 31-35 обоз 1 О начены соответственно временные диаг.раммы выходных напряжений на выходах счетного триггера 12 элемен.тов И 15 и 14, на прямом выходе КБтриггера 18 и на выходе триггера(5 8 при угловом перемещении 0 с с со.180 (ос= 10 ).Блок 10 выделения знака (фиг.3)содержит фазосдвигающий блок 36, ком.параторы 37 и 38, формирователь 392 О импульсов- инвертора 40, элементыИ 41 и 42.На фиг.З позицией 43 показанонапряжение питания СКВТ 1; позициями 44, 45 и 46 - соответственно25 эпюры выходных напряжений Фазосдвигающего блока Зб компаратора 37и формирователя 39 импульсов; позициями 47-52 - соответственно временные диаграммы выходных сигналовсинусной обмотки СКВТ 1, компаратора 38, инвертора 40, элементовИ 41 и 42, прямого выхода триггера11 при угловых перемещениях,. находяо . о,щихся в пределах 0 о 1 с 180позициями 53-57 - соответственновременные диаграммы выходных сигналов синусной. обмотки СКВТ 1, компаратора 38, инвертора 40, элементов И 41 и 42, прямого выхода триггера 11 при угловых перемещениях40 в пределах 180 а360Преобразователь угловых перемещений работает следующим образом.При помощи СКВТ 1, фазосдвигающего блока 2, сумматора 3, вычитате 45 ля 4 угловое перемещение вала СКЬТ 1преобразуется в пропорциональный фазовый сдвиг, в результате чего на выхо.дах сумМатора 3 и блока 4 вычитанияпоявятся напряжения:.О=ЕКтр 5 пиС фА);04= ЕК тР 5 аи (д 1-А); где Е,ы - амплитуда и частота напряжения питания СКВТ 1;К, - коэффициент транформацииСКВТ 1;д - фазовый сдвиг, пропорциональный угловому перемещению валаСКВТ 1.60На выходах компаратов 5 и 6 будутнапряжения прямоугольной форьы, моменты перехода через ноль которыхсовпадают с моментами перехода через 65 ноль входных напряжений:5" 5 п Ь 31(и( фее )Оь -Ь(р Ьм (,А -)Эти напряжения подаются на другие два входа. блока 7 делителей чатотыкоторый делит эти последова-,тельности напряжений в два раза, атриггер 8 выделяет Фазовый сдвигмеждуэтими последовательностями,изменяя свое состояние их перед"- ними Фронтами,Тем, что фазовый сдвиг измеряется между поделенными последовательностями импульсов, и достигаетсярасширение диапазона преобразованияугловых перемещенийФильтр 9 посто 15янной составляющей преобразует длительность импульсов в постоянноенапряжение, являющееся выходнымсигналом преобразователя, пропорциональное фаэавому сдвигу между поделенными последовательностями импульсов,Работа блока 10 выделения знаказаключается в сравнении Фаэ напряжения питания и выходного напряжения.СКВТ 1, которые могут быть либо синФаэны, либо противофазны, в результате сравнения вырабатываются импульсы, поступающие на входы триггера 11, которые в зависимости отуглового положения либо подтверждают,либо изменяют на противоположноеего состояние. Опрокидывание триггера11 происходит при с=О и о-=180 оРабота блока выделения зна ка ( Фиг.З ) поясняется временными 35диаграммами ( позиции 43-58) .Как видно из фиг.З, при угловыхперемещениях, лежащих н пределахОо(сс180 о, короткие упрандяющиеимпульсы поясняются на выходе элемента И 42 и на входе триггера 11(фиг.З, поз,50, 51 и 52), а при уго оловых перемещениях 180360на выходе элемента И 41 и на входетриггера 11 (фиг,З, поз.,56,57 и 58), 45Таким образом, управляющие импульсы появляются то на"одном, тона другом выходах блока 10 выделениязнака (либо на выходе элемента И 42,1либо на выходе элемента И, 41), устанавливая триггер 11 то в вдоль, то нединицу в зависимости от угловогоо, оперемещения. Если 0 сс с 180 , тотриггер 11 - в единице.Фаэосдвигающий блок 36 необходимдля разнесения моментов появлеиия, дуправляющих импульсов и моментов пе.рехода через ноль выхОдного напря-,жения СКВТ 1. 60Рассмотрим работу блока 7 дели":телей частоты, которую поясняют временные диаграммы ( фиг2 ),Напряжение с выхода компаратора 5 (фиг,2, поэ,20) поступает на вход формирователя 13 импульсов, который формирует короткие импульсы по пе" реднему Фронту входного напряжения (Фиг,2, поз.22), Выходное напряжение формирователя 13 импульсов подается на первые входы элементов И 14 и 15, на вторые их входы подаются напряжения с прямого и инверсного выходов счетного триггера 12 (Фиг,2, поэ,23),. который перебрасывается передними Фронтами выходного напряжения компаратора 6. Напряжения с выходов элементов И 14 и 15 (Фиг.2, поз,24 и 25) подаются на входы КЯ - триггера 18 В зависимости от состояния триггера 11 на один из входов триггера 8 через элементы И 16, 17 и ИЛИ 19 проходит напряжение с прямого выхода Ь триггера 18 (Фиг.2, поз.26) или с инверсного выхода (фиг,2, поз.28) . На другой вход триггера 8 подается напряжение с прямого выхода счетного триггера 12. Помехоустойчивость блока 7 делителей частоты поясняют временныедиаграммы (фиг.2, поэ.31-35), Пустьж 10 , если произойдет сбой счетоного триггера 12, который возможен,например, при выключении и включении устройства, зто приведет к тому,что на его выходе последовательностьимпульсов проиннертируется, проиннентируется и последовательностьимпульсов на выходе Ь-триггера 18(фиг.З, поз,32,33 и 34), н результате Фазовый сдвиг между поделеннымипоследовательностями останется темже, и выходное напряжение преобразователя не изменится.При углах поворота бранных точно180 в правильно настроенном преобразователе триггер 11 непрерынноизменяет свое состояние, что приводит к изменению местоположениявыходной длительности, равной Т/2,в пределах периода, однако среднееее значение не изменится, т.е.величина выходного напряженияФильтра 9 постоянной составляющейостается стабильной, пропорциональной 180В точке 0 также возможно непрерывное изменение состояния триггера 11 знака, однако поскольку вы"ходная длительность триггера 8равна нулю, то и на выходе Фильтра9 постоянной составляющей такжебудет О.Преобразователь позволяет расширить диапазон преобразования угловых перемещений в два раза,1113829 г Составитель С. СидорЕнкоТехред М. Гергель КорректорЕСирохм Редактор М.Петро Заказ 6623/4 род, ул, Проектн ал ППП Патент 2 Тираж 56НИИПИ Государстве омипо делам изобрет о 130 35, Москва, Ж уш 8нного кений и-35, Ра Подпистета СССРрытийкая наб.,