Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала

(50 4 Н 03 М 1/64 ЗОБРЕТЕНИ И ТВУ ОРСКОМУ СВ 3859309/24-227.02,85 станогоидетельство СССР 2 К 15/00, 1976. етельство СССР 3 М 1/22 1982.с о а М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Особое конструкторское бюстанкостроения Ленинградскогокостроительного производственнобъединения им. Я.М.Свердлова(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВФАЗУ ПЕРЕМЕННОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связианалоговых источников информации сцифровым вычислительным устройством,С целью повышения точности преобразователя путем снижения инструментальной погрешности фильтра формирователь низкочастотных сигналов и модуляторы выполнены многофазными,Высокочастотный генератор подключенк обмотке возбуждения индуктосинаи к блоку усилителей-.ограничителей;В формирователях уровня производится двухполупериодное выпрямление высодных сигналов индуктосина и;х"уммирование с постоянным значениемнапряжения. Формирователь низкочастотных сигналов вырабатывает многофазные низкочастотные сигналы типамеандра, Выходные сигналы формирователей уровня изменяются по уровнюпо косинусоидальному закону с помощью делителей напряжения, модулируются выходными сигналами формирователя низкочастотных сигналов и суммируются. В результате суммированияформируется ступенчатый синусоидаль"ный сигнал низкой частоты, сдвинутый по фазе на величину, пропорцинальную перемещению индуктосина впределах полюсного деления, С помощью фильтра из ступенчатого синусондального сигнала формируется гармонический синусоидальный сигнал тойже частоты. 2 з.п.ф., 4 ил.125Изобретение относится к автомати-ке и вычислительной технике и можетбыть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровымвычислительным устройством,Цель изобретения-повышение точностипреобразователя путем спижения инструментальной погрешности фильтра.На фиг.1 показана структурнаясхема преобразователяф на фиг,2схема одного варианта выполнения мо"дулятора, на фиг,З - схема другоговарианта выполнения модулятора; нафиг.4 - временная диаграмма работыпреобразователя.Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала (фиг. 1) содержит индуктосин 1, высокочастотгный генератор 2, блок 3 усилителейограничителей, первый 4 и второй 5формирователи уровня, формирователь6 низкочастотных сигналов, первый 7и второй 8 модуляторы, аналоговыйсумматор 9 и фильтр 10. Модулятор(фиг.2) содержит первый 11 и второй12 операционные усилители, функциональный делитель 13 напряжений, блок14 ключей, суммирующий усилитель 15,Модулятор (фиг.З) содержит первый16 и второй 17 операционные усилители, блок 18 ключей, функциональный делитель 19 напряжений, суммирующий усилитель 20.Функциональный делитель 13 напряжений содержит резисторы 2 1 и 22,Каждая пара резисторов 21 и 22 образует один элементарный делитель. Выходы каждой пары ключей блока 14 объединены и через резисторы 23 подключены к источнику 24 напряжения питания. Суммирующий усилитель 15 содержит входные резисторы 25, резистор26 обратной связи, резистор 27смещения и операционный усилитель28. функциональный делитель 19 напряжений содержит резисторы 29 и 30,каждая пара которых образует одинэлементарный делитель. Суммирующийусилитель 20 выполнен аналогичносуммирующему усилителю 15 и содержитвходные резисторы 25, резистор 26обратной связи, резистор 27 смещенияи операционный усилитель 28.Преобразователь работает следующим образом.На обмотку индуктосина 1 от генератора 2 подается напряжение высокойчастоты (1,5-2 МГц), На выводах вы 2942 Э 510 Напряжение с выхода генератора 2 подается также на вход блока 3 усилителей-ограничителей, на прямом и инверсном выходах которого образуются прямоугольные сигналы типа меандра с частотой генератора 2 (фиг, 4 в, г соответственно).Выходные сигналы индуктосина 1 попарно подаются на информационные входы формирователей 4 уровня, число которых равно числу фаз индуктосина 1. На управляющие входы формирователей 4 поступают выходные сигналы блока 3. Формирователи 4 работают в режиме управляемых ключей.1 15 20 25 На одном выходе формирователя 4формируется сигнал (фиг. 4 д), соот"ветствующий положительным полуволнамсигналов выходной обмотки индуктосина на фоне постоянного смещения Еисточник которого включен между выводами этой обмотки,На другом выходе фомрирователя 4на фоне постоянного напряжения Е,образуется сигнал, соответствующийотрицательным полуволнам сигналов срассматриваемой обмотки (фиг. 4 е)Таким образом, на выходах формирователя 4 вырабатываются уровни напряжения, изменения которых пропорциональны изменению амплитуд сигналов на выводах одной из выходных обмоток индуктосина,Формирователь 5 работает аналогично, формируя уровни напряжения,изменяющиеся пропорционально изменению амплитуд сигналов с выводовдругой выходной обмотки индуктосина.Напряжения с выходов формирователя 4 подаются соответственно на входы операционных усилителей 11 и 12модулятора 7. Операционные усилители 11 и 12 (фиг. 2) работают как повторители напряжения и усилителитока и на выходах образуются напряЗО 35 40 4 50 55 ходных обмоток индуктосина 1 возникают сигналы той же частоты, причемсигналы на выводах одной и той жеобмотки являются противофазными поотношению, один к другому. При перемещении подвижной части индуктосина 1относительно его неподвижной частиамплитуды сигналов на выводах выходных обмоток изменяются по синусоидальному закону в пределах шага индуктосина. Сигналы на выводах однойиз обмоток показаны на фиг. 4 а,б.3 1252жения, которые приложены к функциональному делителю 13 напряжения.Сопротивления резисторов в звеньях делителя 13 подобраны такимобразом, что его выходь ле напряженияимеют величину П соз - где К - чисПло выводов формирователя 6, 1=02К - текущий номер выходногонапряжения. Напряжения с отводовфункционального делителя 13 поступают на информационные входы соответствующих управляемых ключей блока14, на управляющие входы которых подаются сигналы с выходов формирователя 6. При этом на управляющие входы каждой пары управляемых ключейблока 14, имеющих общий выход, подаются противофазные сигналы, сдвинутые относительно сигналов, поступающих на управляющие входы ключей блошка 14 предшествующей и последующей"пар на 1/К периода следования выходных сигналов формирователя 6 (фиг,4 ж,. з,и), На информационные входы каждойпары ключей блока 14 подаются напря-жения, равные по величине и противоположные по знаку, т.е. П соз - 1 иКП соз П( - +1). Поскольку ключи блока14 работают как коллекторно-эмиттерные повторители входного аналогового сигнала, то в одном полупериодеуправляющих сигналов на выходе каждой пары ключей появляется сигнал самплитудой, равной напряжению на информационном входе первого ключа, а Зво втором полупериоде управляющихсигналов - сигнал с амплитудой, равной напряжению на информационном входе второго ключа, Таким образом, навыходе каждой пары ключей блока 14 40возникает сигнал в форме меандра,амплитуда которого равна разности напряжений на информационных входах этих ключей,Выходные сигналы ключей блока 14сдвинуты на 1/К периода от предыду-45.щей пары ключей к последующей,а амплитуда выходных сигналовизменяется по косинусоидальному закону (фиг. 4 к-х). При этом максимальную амплитуду, равную напряжениюна выходах операционных усилителей11 и 12, имеют сигналы на выходе управляемых ключей 14, и 14,Выходные сигналы блока 14 суммируются усилителем 15, на выходе которого образуется симметричный многоступенчатый сигнал (Фиг, 4 ц), аппроксимирующий синусоиду,942 4 На выходе модулятора 8 аналогичным образом Формируется многоступенчатый сигнал (не показан), отличающийся в общем случае от сигнала модулятора 7 по амплитуде и сдвинутыйотносительно этого сигнала по фазена к/2.Работа модулятора (Фиг.3) отличается тем, что на информационныевходы первых управляемых ключей всехпар блока 18 подается одинаковое напряжение, равное выходному напряжению операционного усилителя 16, ана информационные входы вторых управляемых ключей всех пар блока 18 подается также одинаковое напряжение,равное выходному напряжению операционного усилителя 17. Таким образом,напряжения на выходах ключей блока18 будут представлять собой меандрыодинаковой амплитуды, а изменениеамплитуд этих напряжений по косинусоидальному закону обеспечивается функциональным делителем 19,Сигналы с выходов модуляторов 7и 8 подаются на аналоговый сумматор9, на выходе которого возникает также многоступенчатое напряжение (непоказано), практически неизменноепо амплитуде и сдвигающееся по фазепо мере перемещения подвижной частииндуктосина 1. Первая гармоническаясоставляющая этого суммарного сигнала с достаточной точностью выделяется простым ЕС-Фильтром 10, которыйне имеет резко выраженной частотнойзависимости ввиду отсутствия резо- .нансных свойств и мало подверженвлиянию изменений климатических условий, Благодаря этим свойствам исключается дрейф начальной фазы выходного сигнала преобразователя и обеспечивается высокая точность преобразования. Формула изобретения 1. Преобразователь перемещения в фазу переменного сигнала, содержащий высокочастотный генератор, выход которого подключен к входу индуктосина и к входам блока усилителей-ограничителей, выходы блока усилителей-ограничителей подключены к управляющим входам первого и второго Формирователей уровня, информационные входы которых соединены с первой и второй группами выходов индуктосина соот3 12529ветственно, выходы первого и второгоформирователей уровня подключены кинформационным входам первого и второго модуляторов соответственно,одни управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вто-рым выходами формирователя низкочастотных сигналов, выходы первого ивторого модуляторов подключены квходам аналогового сумматора, выход 1 Окоторого подключен к входу фильтра,а выход фильтра является выходомпреобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьпденияточности преобразователя, формирователь низкочастотных сигналов и модуляторы выполнены многофазными,второй выход и группа дополнительных выходов формирователя низкочастотных сигналов подключены к другимуправляющим входам первого модулятора, а первый выход и группа дополнительных выходов формирователя низкочастотных сигналов подключены кдругим управляющим входам второго 25модулятора.2Преобразователь по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что модулятор содержит первый и второй операционные усилители, функциональныйделитель напряжений, блок ключей исуммирующий усилитель, входы первоГо и второго операционных усилителейявляются информационными входами модулятора, выходы первого и второго 42 боперационных усилителей подключенык первому и второму входам функционального делителя напряжений, выходы которого подключены к информационным входам блока ключей, управляющие входы которых являются управляющими входами модулятора, а выходыключей попарно объединены и подключены к входам суммирующего усилителя, выход которого является выходоммодулятора,3. Преобразователь по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что модулятор содержит первый и второй операционные усилители, функциональныйделитель напряжений, блок ключей исуммирующий усилитель, входы первого и второго операционных усилителейявляются информационными входами модулятора, управляющие входы ключейявляются управляющими входами модулятора, выходы ключей попарно объединены и подключены к соответствующим входам функционального делителянапряжений, информационные входы одних ключей каждой пары объединены исоединены с выходом первого операционного усилителя, информационныевходы других ключей каждой пары объединены и соединены с выходом второго. операционного усилителя, выходыфункционального делителя напряженийподключены к соответствующим входамсую ярующего усилителя, выход которого является выходом модулятора,1252942 Фнал оставитель А.Смирехред Л.Сердюко ектор А.Зкиокосо озори дак каз 4 иэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,1/57 Тираж 816 ВПИИПИ Государственногопо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауш Подписномитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5