Преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг
Иллюстрации
Реферат
Союз Соеетски*
Социалистическик.
Республик
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
«»855396 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл.а
G 01 D 5/243
G 08 С 9/12 (22) Заявлено 27.12.79 (21) 2860683/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—
Гасударственные комитет
СССР по делам изобретений н открытий
Опубликовано 15.08.81. Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 25.08.81 (53) УДК 681.34 (088.8) (72) Автор изобретения
E. А. Артюхов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА
В ФАЗОВЫЛ СДВИГ
Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений, а именно к преобразователям угла поворота вала в фазовый сдвиг.
Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие многополюсные вращающиеся трансформаторы, в которых измеряемому сдвигу фазы ставится в соответствие с эталонным сдвиг фазы, полученный с компенсационного фазовращателя (например, имеющего цифровой выход). Сдвиг фазы компенсационного фазовращателя изменяется до устранения рассогласования между измеряемым и эталонным сдвигами фаз, обнаруживаемого с помощью фазового дискриминатора. Выходной код компенсационного фазовращателя соответствует измеряемому сдвигу фаз (1). т5
Недостатком таких устройств является погрешность, обусловленная эксцентриситетами установки ротора и статора датчика в сочетании с недостаточностью нарезки шлицов и дефектами формы рабочих поверхностей ротора и статора. В процессе эксплуатации возможны нерабочие смещения ротора и статора, что вызывает дополнительную погрешность системы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг, содержащий многополюсный фазовращательный датчик угла с выходной обмоткой, компенсационный фазовращатель и фазовый дискриминатор в виде ключа и низкочастотного фильтра. Входы фазового дискрими натора подключены к компенсационному фазовращателю и выходной обмотке фазовращательного датчика, а выход — к исполнительному устройству (например, двигателю) компенсационного фазовращателя (2).
Недостатком известной системы является ограничение точности допусками на установку и нерабочие смещения ротора и статора многополюсного датчика.
Цель изобретения — повышение точности преобразователя угла поворота вала в фазовый сдвиг за счет автокомпенсации длиннопериодной погрешности, обусловленной дефектами монтажа ротора и статора
855396 многополюсного фазовращательного датчика.
Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг, содержащий многополюсный датчик, на роторе которого расположена двухфазная обмотка, подключенная к источнику питания, на статоре расположена выходная т}-секционная обмотка и ключ, вход которого соединен с выходом компенсационного фазовращателя, управляющий ,вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, введены (п-1) дополнительных ключей, соединенных последовательно, вход первого дополнительного ключа соединен с выходом основного ключа, выход (n — 1) дополнительного ключа соединен со входом фильтра нижних частот, управляющие входы ключей соединены с выходами соответствующих секций выходной п-секционной обмотки.
На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя угла поворота вала в фазовый сдвиг; на фиг. 2 — - расположение векторов напряжений на секциях выходной, обмотки; на фиг. 3 — временные диаграммы коммутационных функций с соответствующими погрешностями.
Преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг содержит многополюсный датчик с ротором 1, на котором размещена двухфазная обмотка 2 (показаны зачерненными участками) и статором 3, на котором помещена выходная обмотка, разделенная на п секций (на фиг. 1 обмотка разделена на четыре секции 4, 5, 6 и 7). Двухфазная обмотка 2 ротора подключена соответственно к двухфазному источнику 8 питания. Секции 4, 5, 6 и 7 выходной обмотки многополюсного датчика подключены соответственно к управляемым входам и ключей (на фиг. 1 четыре 9, 10, 11 и 12), которые включены последовательно и представляют собой фазовый дискриминатор, вход ключа 12 подключен к компенсационному фазовращателю 13, а выход через фильтр нижних частот 14 — к исполнительному устройству (например, двигателю) компенсационного фазовращателя 13. С выхода компенсационного фазовращателя 13 снимается цифровой код, эквивалентный углу поворота ротора 1 многополюсного датчика.
Преобразователь работает следующим образом.
При питании обмотки 2 ротора 1 двух,фазным напряжением от источника 8 питания с секций 4 — 7 выходной обмотки снимаются выходные напряжения, фаза которых изменяется пропорционально углу поворота ротора 1 с электрической редукцией р, где р — число пар полюсов многополюсного датчика. Если во время нарезки, например, шлицов статора допущена несоосность центра заготовки с осью шпинделя
Поскольку данные коммутационные функции не зависят от амплитуды векторов ком 5 мутации, а / /=/ — ф /, суммарная коммутационная функция Ug (получающаяся вследствие последовательного соединения ключей) не имеет фазовой (угловой) погрешности. В результате выходные напряжения ключей 1}вых. (заштрихованные участки
40 фиг. 3) не содержат постоянной составляюшей, пропорциональной погрешности Ьу в известном. Переменная составляющая Ue x. сглаживается фильтром 14. Напряжение с выхода фильтра, пропорциональное рассо45 гласованию между углом поворота фазовращательного датчика и фазовым углом выходного напряжения компенсационного фазовращателя 13, воздействует на исполнительное устройство (например, двигатель) компенсационного фазовращателя.
50 Исполнительное устройство устанавливает соответствие фаз напряжений фазовращательного датчика и компенсационного фазовращателя. При этом код на выходе компенсационного фазовращателя соответству55 ет углу поворота датчика.
Точность компенсации длиннопериодной погрешности многополюсного фазовращательного датчика в предлагаемой фазовой следящей системе определяется числом п сек5 0 !
Зо станка (технологический эксцентриситет), то даже при точной установке ротора и статора датчика в изделие выходные напряжения Uy, U5, U и 1}г (фиг. 2), снимаемые с секций 4 — 7 обмотки статора, имеют фазовые (угловые) погрешности /р /=
=/ — < г/, если технологический эксцентриситет статора задан по оси, проходящей через центры секций 4 и 6 (при этом векторы U4 и 1}в не имеют фазовых погрешностей). При задании эксцентриситета установки ротора по оси, проходящей через центры секций 5 и 7, амплитуды векторов
1}5 u (} г различны. В результате при суммировании (т. е. последовательном соединении секций) векторов Uy, 1}5, 1}в и 1}т возникает погрешность Ьср углового отклонения суммарного вектора U, которая определяется по формуле
/ (.} . 51п«-, с
dc.р uî где 1р — эксцентриситет установки ротора;
fq — технологический эксцентриситет статора; U — выходной сигнал пары полюсов обмотки при номинальном зазоре между ротором и статором; К вЂ” крутизна характеристики зазор-сигнал в точке номинального зазора; aL — угол поворота ротора;
4 р — средний диаметр зазора между статором и ротором.
В данном преобразователе векторы UeÄ
1}5, U< и U> (фиг. 2) являются векторами коммутаций соответственно ключей 12, 11, 9и 10.
855396
Ь (6 (/7 и, т"иг.2
1Риг.,г
Составитель В. Рыгалин
Редактор Т. Гыршкан Техред А. Бойкас Корректор М. Коста
Заказ 6885/56 Тираж 702 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ций выходной обмотки и ключей фазового дискриминатора.
Формула изобретения
Преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг, содержащий многополюсный датчик, на роторе которого расположена двухфазная обмотка, подключенная к источнику питания, на статоре расположена выходная п-секционная обмотка и ключ, вход которого соединен с выходом компенсационного фазовращателя, управляющий вход ко- О торого соединен с выходом фильтра нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены (и — 1) дополнительных ключей, соединенных последовательно, вход первого дополнительного ключа соединен с выходом основного ключа, выход (n — 1) дополнительного ключа соединен со входом фильтра нижних частот, управляющие входы ключей соединены с выходами соответствующих секций выходной и-секционной обмотки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 521636, кл. G 08 С 9/04, 1974.
2. Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., «Энергия», 1974, с. 162 — 163 (прототип).