Преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг двух напряжений

Преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг двух напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П -И""С" А Н И Е (»632895

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.12,75 (21) 2302891/18-,24 (51) Я Кл

Ст 01 B 7/30 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Миииотров СМР ва делам изобретений и открытий (43) Опубликовано15,11.78,Бюллетень № 42 (53) УДК 681.325 (45) Дата опубликования описания 25.11.78 (088. 8) .(72) Автор изобретения

E. А. Артюхов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В ФАЗОВЫЙ CQBHI ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области автоматики, телемеханики и вычислительной техники и может быть использовано в высокоточных системах .передачи и кодирования угла поворота вала.

Известны преобразователи угла ново- 5 рота вала, в фазовый сдвиг двух напряжений .(lj, содержащие фазоврашатели, соединенные с входным валом посредством редукторов с заданными передаточными. числами, выходы фазоврашателей подклю- >и чены к одним входам фазовых дискрими. наторов, к другим входам которых подключен источник опорного сигнала.

Недостатком известного преобразовагеля является его сложность, вызванная необходимостью применения для питания фазоврашателей напряжений разной часто ты.

Наиболее близким решением является преобразователь j2j, содержащий параметрический датчик угла, ротор которого соединен с контролируемым валом, а ротор модулятора соединен с приводным

2 двигателем, выход роторной обмотки параметрического датчика угла соединен с первыми входами фазовых дискриминаторов.

Недостатками известного преобразователя является его низкая помехоустойчивость и точность, вызванные невысоким отношением полезного сигнала к частоте модуляции.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости н точности преобразователя.

Это достигается тем, что s него введены фазоврашатели, соединенные с валом модулятора через повышающий и по. нижаюший редукторы с передаточными числами т а (1+8 ) и j Z-(1- E ) со1 ответственно, где 0 6. 1/4, выход параметрического датчика угла соединен со .входами фазоврашателей, выходы которых подключены к вторым входам фазовых дискриминаторов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предложенного преобразователя; на

632895 фиг. 2 представлен спектр частот его выходного сигнала.

Преобразователь (см. фиг. 1) содер кит ротор 1, сопрягаемый с валом, угол поворота которого необходимо измерять, у статор 2 и модулятор 3, установленный на валу приводного двигателя 4 (например, синхронного), подключенного к ис точнику питании 5. На роторе 1 помеще на, например, многополюсная обмотка 6 lO с числом пар полюсов р, взаимодействую« щая с обмоткой 7 модулятора 3 с числом пар полюсов р. На статоре 2 помещена обмотка 8 с числом пар полюсов (р+ 1) или (p- 1), взаимодействующая l}3 с аналогичной обмоткой 9 на модуляторе 3.

4 скоростью Я оборотов в секунду будет равна 2(} )Р. с» ф Я} (3) где g-- -I i-Е) .

Частота 5 напряжения на выходе фа зовращателя 1 3 будет равна

Напряжение статора поступает на входы фазовращателей 12 н 13, роторы которых через редукторы 10 и 11 с передаточными отношениями 6< и t< вращаются от вала .модулятора 3.

Частота напряжения на выходе фазовращателя 12 будет равна

Одноступенчатые редукторы 10 и 11 выполнены с передаточными отношениями соответственно "- 1 +Е и = (1-E ) В

2 где О Е- Ц4. Входные зубчатые колеса редукторов установлены на валу модулятора 3, а выходные — соответственно на валах фазовращателей 12 и 13, установленных на корпусе преобразователя. Входы фазовращателей 12 и 13 подключены к обмотке 8 статора. Выход фазовращателя 13 подключен к одному из входов фа зового;дискриминатора} 1 4, к другому входу которого подключена обмотка 6 ро- + тора. Фазовый дискриминатор 14 составлен из синхронного детектора 15 и фильтра высоких частот 16, выход которого является первым выходом преобразовате ля.

ЗМ

Выход фазовращателя 12 подключен к одному из входов второго фазового дис-! криминатора 17„z другому входу которого параллельно со входом фазового дискриминатора 14 подкл|очена обмотка 6 ротора, Фазовый дискриминатор 1 7 составлен из синхронного детектора 18 и фильтра 1 9, аналогичных элементам 15 и 16. Выход фильтра 19 является вторым выходом преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом. При подключении обмоток моду» лятора к источнику повышенной частоты (на чертеже не показан) и вращении модулятора 3 со скоростью }} оборотов в секунду частота i напряжения, снимаемого с обмотки 8 статора с числом пар полюсов (р 4 1) будет равна

3 .И(Яa 1,1. (1)

Частота напряжения х <, снимаемого с обмотки 6 пар вращении ротора 1 со

4 А 2 где < =-(}.iE).

Частота 45 напряжения на выходе дискриминатора 17 будет равна

& 2 (5) а частота 3 g напряжения íà выходе дискриминатора 14 будет равна Ь =4- (6)

С учетом выражений (1), (2), (3) и (4) равенства (5) и (6) можно записать в виде (7)

fb =flE t Qp. (8)

Относительное изменение частоты f относительно частоты х будет равно 5 Р {9)

Умножив обе части равенства (9) на

2Я 4, где t - время, получим

ЫР -ЯР Яйся ИЛИ (Р2ра (10) колеса редуктора и ротора фазовращате«ля, от второй гармоники погрешности фазовращателя

Таким образом, для фильтрапия сигнала преобразователя достаточно. использования простейшего фильтра низких час ° тот типа интегрирующего звена из емкости и резистора. Требуемая амплитуд. но-частотная характеристика фильтра

632895 представлена на фиг. 2 пунктирной кривой.

К погрешностям редукторов 10 и 11, а также фазовращателей 12 и 13 не предъявляется высоких требований, так как основные паразитные составляющие выходного сигнала, обусловленные этими погрешностями, лежат в высокочастотной области и отфильтровываются. Однако нельзя считать, что допускается любое значение погрешности редуктора и фазовращателя, так как в приведенном на фиг. 2 спектре частот не учтены составляющие высших порядков малости. Так, например, не учитывается ввод малости второго порядка составляюшая, амплитуда которой g равна произведению погрешности 31 редуктора на погрешность 8 фазовращателя, т.е.

g 1= Sg 2

При S =20 угл.мин. и 0,006 радиана, вg» 10 угл. мин. 0,003 радиана, погрешность, внесенная в датчик, определенная по формуле g а Ж, при P = 100 будет равна

/ i&.1О рад 0,04уе,сек

Применение преобразователя в системах передачИ и кодирования угла поворота вала позволит повысить точность измерения.

При этом электронная аппаратура датчика существенно упрошается ввиду устранения высокостабпльных избирательных фильтров и устройства стабилизации скорости врашения приводного двигателя.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг двух.напряжений, содержаший параметрический датчик угла, ротор которого соединен с контролируемым валом, а ротор модулятора соединен с приводным двигателем, выход роторной обмотки параметрического дат щка угла соединен с первыми входами фазовых дис—

t5 криминаторов, О т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности преобразователя, в него введены фазовращатели, соединенные с валом модулятора через повышаю20 ший и понижаюший редукторы с передатОчными числами 3 g — (1. Ф Q) д f g — ($ - Q) соответственно, где 0 E. 1/ф выход параметрического датчика угла соединен со входами фазовращателей, вы

25 ходы которых подключены к вторым входам фазовых дискриминаторов.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе:

1. Патент ФРГ N0 1566760, кл. 74 в 8/02э 22 10 76

2. Лвторское свидетельство СССР

No 343286, кл. Q 08 С 9/04, 31.05.68.

632895 гни 1Ж

Составитель И. Назаркина

Редактор Й Зубов Текред И /Фдрейчук Корректор М. демчнк

Заказ 6540/32 Тираж 830 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул.,Проектная, 4