Преобразователь угла поворота валав напряжение постоянного toka

Союз СоветеиикСоциапиетичеемикРеспублик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 836644(08 С 9/04 ( 01 В 7/00 Ваударатаакаык кавитат СССР пв Малан маабратаним м аткрытмм(72) Автор изобретения В. Б, Ибрагимов Азербайджанский институт нефти и химиим. М. АзизбековаИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информационноизмерительных системах для построенияслецящих аналого-цифровых преобразователей угловых перемещений, выполняю 5щих одновременно ряа других функций, вчастности функции множительного устройства с функциональным преобразованиемодного из сомножителей,1Известно устройство, реализующееалгоритм следящего преобразования исоаержащее датчик угла поворота, выполненный на основе синусно;.косинусноговращающегося трансформатора (СКВТ),Иобмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжения питания, авыходные синусная и косинусная обмоткичерез селектор октанта, третий вход которого также подключен к источнику напряжения питания, ко входам двух умножителей, выходы которых соединены совходами аифференциального операционного усилителя постоянного тока, выход которого подключен ко входу блока формирования сигнала рассогласования, а выход последнего через цифровые функциональные преобразователи - к другим входам умножителей 1,Недостатками, устройства являютсясложность конструкции, обусловленнаяналичием гибридных умножителей с различной фОрмой представления информациии цифровых функциональных преобразователей, невысокая надежность, обусловленная нестабильностью порогового детектора блока формирования сигнала рассогласования, и ограниченные функциональныевозможности.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство, содержащее цатчик угла поворота,выполненный на основе первого СКВТ,обмотка возбуждения которого поаключена к источнику напряжения питания, и дваблока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, вхоаы оаногоиз которых поаключены к синусной обмотке первого СКВТ, выходной обмотке второго СКВТ с заторможенным ротором ивыходу косинусного функционального преобразователя, соответствующие входы другого - к косинусной обмотке первогоСКИТ, выходной обмотке второго СКВТс заторможенным ротором и выходу синусного функционального преобразователя, авыходы - ко входам дифференциальногооперационного усилителя постоянного тока, выход которого, являющийся также .выходом всего устройства, подкдючен ковходам обоих функциональных преобразователей 2, )3,Это устройство 1 с подключенным кдифференциальному операционному усилителю стандартным АДП) проще по конструкции и надежнее в работе, чем устройство Г 11, однако его функциональныевозможности ограничены так как оно,преобразует угол поворота вала в напряжение постоянного тока (код),Цедью изобретения является расширение функциональных возможностей.С этой целью в преобразователь углаповорота вада в напряжение постоянноготока, содержащий СКВТ, обмотка возбуждения которого подключена к источникунапряжения питания, первый и второйблоки фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, выкоцы которых соединены с соответствующими входами дифференциального операционногоусилителя постоянного тока, выход которого соединен со входом синусного и косинусного функциональных преобразователей, выхоц косинусного преобразователясоединен с одним из входов первого блока фиксации и запоминания мгновенногозначения напряжения, и регулируемыйисточник напряжения постоянного тока,введены двукпозиционный переключатель,выпрямители и коммутаторы, синуснаяи косинусная обмотки СКВТ соединенысо входами выпрямителей и. первым и вторым входами первого и второго коммутаторов, третьи входы которых соединены с выходом источника напряжения питания, а выход - с первым и вторымвходом второго блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения.Первый и второй входы третьего коммутатора соединены с выходами выпрямителей, третий вход - с выходом регулируемого источника напряжения постоянноготока, четвертый вкоц - с выходом синусного функционального преобразователя, авыкод - с третьим входом второго блока55 В зависимости от того, в каком положении накодятся ключи коммутаторов 4-6, устройство работает в одном из следующих режимов: а/в режиме выполнения множительной операции с прецставлением оцного из сомножителей в вице тригонометрической функции угла поворота вада; б) в режиме выполнения мнофиксации и запоминания мгновенного значениянапряжения, выход которого соединен с размыкающимся контактом авухпозиционногопереключателя, Выход источника напряжения питаний и синусная обмотка СКВТсоединены со вторым и третьим входамипервого блока фиксациии запоминаниямгновенного значения напряжения.Выход цифференциального операционно-10 го усилитедя постоянного тока соединенс замыкающимся контактом двухпоэиционного переключателя, подвижный контакткоторого соединен с выходом преобразователя,15 На чертеже показана структурная схема преобразователя угла поворота валав напряжение постоянного тока.Преобразователь угла поворота валав напряжение постоянного тока содержит20 СКВТ 1, обмотка возбуждения которогоподключена к источнику напояжения Оппитания, а выходные синусная и косинусная обмотки - ко входам выпрямителей2,3 и коммутаторов 4,5, третьи входы25 которых также подключены к источникунапряжения питания, коммутатор 6, вкоды которого соединены с выходами выпрямителей, регулируемого источника напряжения Е постоянного тока и синус 30 ного функционального преобразователя 7,два блока 8, 9 фиксации и запоминаниямгновенного значения напряжения. Входыблока 8 поцключены к выходам. коммутаторов 4,5 и 6, соответствующие входы35 блока 9 - к выходу источника напряжения питания, синусной обмотке СКВТ 1и выходу,косинусного функциональногопреобразователя 10, а выходы блоков 8и 9 - ко вкодам дифференциального опе 40 рационного усилителя постоянного токаЪ11, выход которого подключен ко входамобоих функциональных преобразователей.Входы двухпозиционного переключателя12 соединены с выходами дока 8 и уси45 лителя 11, а выход - с выходом устройства.В состав идентичных блоков фиксациии запоминания мгновенного значения напряжения входят компаратор 13, ключ5014 и элемент 15 аналоговой памяти,9 836644 10допустим теперь, что коммутаторывенное значение которого, равное с уче-4,5 и 6 находятся в положении (1), (2)( том (14)и (3) соответственно: 4 (1); 5 (2) и6 (3). Тогда в момент равенства напря- Ц ф РОтЩпф 1 (15)жений О, и Она входах компаратора13 выполняется условие где Р: йр, запоминается элементом15,Полный перечень вариантов выполнения множительной операции в данном 10 режиме работы при различных положенияхкоммутаторов 4-6 приведен в следуюшейтаблице. КО еп и сОвЭ:РЯОщМпИ ,(14) и к элементу 15 через кратковременно замкнутый ключ 14 подключается напряжение О, рО= ЯО Мц ЮЪ Мо В мгно 4(3)ф 5(2)ф 6(3) О. 4(3); 5(3); 6(4) 4(3) ф, 5(3) е 6(3) 4(3); 5(2) 3 6(4) Г О,соядсовВ Мп. П"в ОМи Всоз 8 4(1); 5(2) р 6(3) 4(2)е 5(3)р 6(4) Ц, р Огд ело ОЦ р ОсСвсозВ где Ойьх - напряжение постоянного тока на выходе усилителя 11;- коэффициент преобразованияпреобразователя 7.В момент. равенства указанных напряжений выполняется условиеО а 10 Ю: п М и 09 в(16)Пи к элементу 15 через кратковременно .замкнутый ( импульсом сработавшего Щосоь Оь, ьи 19 (19)запоминается элементом 15. Таким образом, данный режим работыустройства обеспечивает выполнение множительной операции с представлениемобоих сомножителей в вице тригонометрических функций угла поворота 9 .в) Режим преобразования угла поворота вала в напряжение постоянного. тока.В данном режиме работают оба блока8 и 9 фиксации и запоминаннямгновенного значения. напряжения. Для этого доста- .точно установить следующую коммутационную программу: 4 (3); 5 (3) 6 (1),т. е. подключить ко входам компаратора13 блока 8 напряжения Ок,-Оп с выхопа источника напряжения питания и О. сй,ви Оо.,с выхода преобразовате-.ля 7,кампаратора) ключ 14 подключается напряжение Ок 5=02:В 3 щбо (ю 1 со 5 О мгновенное значение которого, равное с учетом (16)О= ЮЭО,Саь В, запоминается элементом 15.Аналогично на входы компаратора блока 9 подаются напряжения с выхода источника напряжения питания и р, гОв О , р (предполагается, что функциональные преобразователи 7 и 10 построены по одной и той же схеме, на" пример, по схеме кусочно линейного ап проксиматора) с коэффициентом преобразования Я с выхода преобразователя 10, в момент равенства которых выполняется условиеОея" Мй-"псоа ОВь (18) и к элементу 15 через кратковременно замкнутый ключ 14 подключается напра жение О: Юд Эо ю М 9 мгновенное значенне которого, равное с учетом (18)(20) формула изобретения Напряжения О, и Ос выходов блоков 8 и 9 соответственно подаются на входы усилителя 11, выход которого подключен ко вкодам функциональных преобразователей непосредственно и к выходу устройства через переключатель 12, устанавливаемый в данном случае в положение ( 2). При этом равновесное состояние устройства, определяющее возможность отсчета напряжения постоянного 10 тока с выхоца усилителя 11, описывает-, ся равенствомО =О сомножителей в вице тригонометрической функции угла поворота;выполнение множительной операции с представлением обоих сомножителей в виде тригонометрических функций угла поворота ипреобразование угла поворота в напряжение постоянного тока.Это значительно расширяет класс решае- мых им зацач.котерое выполняется, если 15ЬИ . Р (21),где Рр - размерный коэффициент,Из выражения (21) следует, что врассматриваемом режиме .работы устройство обеспечивает преобразование углаповорота вала в напояжение постоянноготока. В предложенном устройстве нет необ 25 ходимости использоватьдополнительного СКВТ с заторможенным ротором, так как фазовый сдвиг, т. е. фазовая погрешность СКВТ, является сложной функцией угла поворота О и изменяется с изменением О ( 3). фиксация ротора дополнительного СКВТ в определенном положении к компенсации фазовой погрешности не при водит, а только усложняет конструкцию устройства с одновременным уменьшением его нацежности и точности. При выполнении множительной операции вица Е 18 и Е сгО (режим выполнения множительной операции с представлением одного из сомножителей в виде тригонометричес 40 кой функции угла поворота) указанная погрешность не влияет на точность измерения, так как компаратор 13 блока 8 сравнения напряжения О (0) и Е, ай45 в момент их равенства фиксируется (запоминается) мгновенное значение напряжения О(0). Это свойство скемы легко может быть распространено и на режим преобразования угла поворота вада в на 50 пряжение постоянного тока, если вместо синусного и косинусного использовать соответственно тангенсный и котангенсный функциональные преобразователи, что с точки зрения практической реализации55 особых трудностей не вызывает,Таким образом, предложенное устройство обеспечивает выполнение множительной операции с представлением одного из Преобразователь угла поворота вала в напряжение постоянного тока, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбужцения которого подключена к источнику напряжения питания, первый и второй блоки фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, выхоцы которых соединены с соответствующими входами дифференциального операционного усилителя постоянного тока, выход которого соединен со входом синусного и косинусного функциональных преобразователей, выход косинусного преобразователя соединен с одним из входов первого блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, и регулируемый источник напряжения постоянного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональнык возможностей, в него введены двухпозиционный переключатель, выпрямители и коммутаторы, синусная и косинусная обмотки СКВТ соединены со входами выпрямителей и первым и вторым входами первого и второго коммутаторов, третьи входы которых соединены с выкодом источника напряжения питания, а выход - с первым и вторым входом второго блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, первый и второй входы третьего коммутатора соединены с выходами выпрямителей, третий вход - с выходом регулируемого источника напряжения постоянного тока, четвертый вход - с выходом синусного функционального преобразователя, а выхоцс третьим входом второго блока фиксации и запоминания мгновенного значения напряжения, выход которого соединен с размыкающимся контактом двухпозиционного переключателя, выхоц источника напряжения питания и синусная обмотка СКВТ соединены со вторым и третьим входами первого блока фиксации и запоми