Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код

Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советснии

Соцнапнстнческне

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()924736 (6l ) Дополнительное к авт. свна-ву (22)Заявлено 19.03.79 (21) 2739392/18-24 (5I)M. Кл. а 08С У04 с присоединением заявки Меееударстееииыб комитет

СССР аа делам изебретеиий и открытий (23)Приоритет "

Опубликовано 30 ° 04 82 Бктллетеиь М 16 (53jУДК 681.325. (088.8) Дата опубликования описания 30.04.82

А.С.Буданов, A.A,Ãàâðèëoâ, С.В.Коротков, В.П.Максимов и E.Ô.Tóïèêîâ (!

t (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ДВУХОТСЧЕТНЬ1Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для высокоточных измерений угловых координат в быстродействующих вычислительных комплексах.

Высокоточные (16 двоичных разрядов и более) преобразователи угол - код выполняются двухотсчетными. Известны двухотсчетные преобразователи, в которых в качестве датчиков угла грубого и точного отсчетов используются соответственно двухполюсные и многополюсные синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) в режиме фазовращателей, а отсчетные части выполнены по коппенсационному способу измерения фазовых сдвигов, позволяющему получить наибольшую точность 13.

К недостаткам устройства следует отнести большую динамическую погрешность, определяемую ограничительной добротностью фазовой следящей системы (400 1/с),.а также низкие допустимые скорости вращения входного вала датчика угла. При этом следует отметить, что в двухотсчетных преобразователях изменение фазы на выходе

5 датчика точного отсчета происходит в р раз быстрее, чем на выходе датчика грубого отсчета, где р - число пар полюсов датчика точного отсчета. Поэтому допустимые скорости вращения входного вала преобразователя в р раз меньше допустимых скоростей измерения фазы точного отсчета, определяемых быстродействием точного отсчета.

3$

-Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения динамичес" кой погрешности преобразователя и

° увеличение допустимых скоростей вращения входного вала вращающегося

?О трансформатора при сохранении высокой разрешающей способности и статической точности прототипа.

В основу изобретения ттоложен итерационный принцип, сущность

4736 ф

3 92 которого заключается в том, что обработку сигнала фазовращателя точного отсчета ведут по двум каналам — грубому и корректирующему. При этом отработка рассогласования по грубому каналу производится путем введения фазового сдвига Фазовращателя грубого отсчета, умноженного на р, в фазовый сдвиг напряжений, питающих фазовращатель точного отсчета, где р - число пар полюсов Фазовращателя точного отсчета. Остаточное рассогласование по фазовращателю точного отсчета, определяется погрешностью грубого канала, отрабатывается корректирующим каналом.

Выходной код угла поворота датчика получается суммированием кодов грубого и корректирующего каналов.

Поставленная цель достигается тем, что в двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выход грубого отсчета которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход которого через первый блок управления соединен с входом первого реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого преобразователя код-фаза, второй вход которого объединен с первым входом опорного преобразователя код-фаза и подключен к выходу кварцевого генератора, выход первого преобразователя код-Фаза соединен со вторым входом первого преобразователя кодфаза, выход которого соединен с вторым входом первого Фазового детектора, выход опорного преобразователя код-фаза соединен с входом грубого отсчета двухотсчетного синусно-косинусного преобразователя, введены второй фазовый детектор, второй и третий преобразователи код-4asa, второй блок управления, второй реверсивный счетчик и сумматор, выход точного отсчета двухотсчетного синусно-косинусного вращающегося трансформатора соединен с первым входом второго Фазового детектора, выход которого через второй блок управления соединен с входом второго реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом второго преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцево5

45 го генератора, а выход - со вторым входом второго фазового детектора, второй выход первого реверсивного счетчика соединен с первым входом третьего преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, третий выход первого реверсивного счетчика и выход второго реверсивного счетчика подключены ко входам сумматора.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого двухотсчетного преобразователя.

Преобразователь содержит кварцевый генератор 1, опорный преобразователь 2 код-фаза, двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансФорматор (СКВТ) точного 3 и грубого

4 отсчета, первый реверсивный счетчик 5; первый преобразователь 6 кодфаза, первый Фазовый детектор 7, первый блок О управления, второй преобразователь 9 код-фаза, второй реверсивный счетчик 10, третий преобразователь 11 код-фаза, второй фазовый детектор 12, второй блок !3 управления, сумматор 14.

Выход кварцевого генератора 1 соединен с первыми входами опрного

2 и управляемых 6 и 9 и 11 преобразователей код-фаза. Выход опорного преобразователя код-фаза 2 соединен с входом CKBT 4 грубого отсчета, выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора 12, второй Вход которого соединен с выходом второго преобразователя 9 кодфаза, а выход - через второй блок 13 управления соединен со входом второго реверсивного счетчика 1О. Первый выход реверсивного счетчика 10 соединен со вторым входом второго преобразователя 9 код-фаза, а второй выход - со вторым входом третьего преобразователя 11 код-фаза, выход которого соединен со входом 1:KBT 4 грубого отсчета.

Первый вход первого фазового детектора 7 соединен с выходом СКВТ 4 грубого отсчета, второй .вход — с выходом первого преобразователя 6 кодфаза, а его выход через блок управления соединен со входом первого реверсивного счетчика 5, выход которого соединен со вторым входом первого преобразователя 6 код-фаза. Третий выход второго реверсивного счетчика 10 и второй выход первого ре3б ческой погрешности СКВТ грубого отсчета будет отсутствовать, поскольку такой преобразователь представляет собой систему с астатиэмом второго порядка. Действительно, динамическая погрешность грубого отсчета при равномерной заводке будет представлять собой постоянную величину и поэтому будет отрабатываться корректирующим каналом до величины его зоны нечувствительности.

Наличие же статической погрешности СКВТ грубого отсчета приводит к появлению на входе корректирующего канала переменной составляющей, которая отрабатывается корректирующим каналом с высокой точностью.

Поскольку корректирующий канал отрабатывает только остаточное рассогласование, то скорость вращения входного вала предлагаемого устройст. ва может быть доведена почти до максимально допустимой для фазовой следящей системы в то время, как для прототипа она должна быть в р раз меньше.

В результате, погрешность в динамике будет определяться ускорением скорости эаводки входного вала. При этом, как следует из теории автоматического управления, общая добротность rio ускорению равна про" изведению добротностей по ускорению грубого и корректирующего каналов.

Соответственно уменьшается и динамическая погрешность преобразования угла поворота вала в код. формула изобретения

Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выход грубого отсчета которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход которого через первый блок управления соединен с входом первого реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с пер" вым входом первого преобразователя код-фаза, второй вход которого обьединен с первым входом опорного преобраэователя код-фаза и подключен к выходу кварцевого генератора, выход первого преобразователя кодфаза соединен с вторым входом пер3 92" 7 версивного счетчика g соединены со входами сумматора 14 двоичного кода.

Устройство работает следующим образом.

Стабильные по частоте импульсы кварцевого генератора 1 подаются на четыре преобразователя 2 и 6, 9 и

11 код-фаза. Опорный преобразователь

2 код-фаза вырабатывает синусоидальные напряжения с постоянной фазой 1р для питания грубого отсчета СКВТ, фа за выходного напряжения которого пропорциональна углу поворота входного вала. Преобразователь 9 код-фаза вырабатывает синусоидальное напря- 5 жение, фаза которого определяется кодом реверсивного счетчика 10. Напряжение рассогласования, вырабатываемое фазовым детектором 12, через блок 13 управления счетчиком и реверсивный счетчик 10 изменяет фазу преобразователя 9 код-фаза до тех пор, пока она не станет равной фазе сигнала грубого отсчета СКВТ. Таким образом, совокупность блоков 9 и 10, 12 и 13 представляет собой фазовую систему следящего уравновешивания грубого отсчета. Преобразователь

11 код-фаза вырабатывает синусоидальные напряжения для питания фазовращателя точного отсчета, фаза которых изменяется со скоростью изменения фазы сигнала СКВТ точного отсчета. Для этого преобразователь

11 код-фаза управляется числом млад35 ших разрядов счетчика 10, равным (n-1од р), .где rt - число разрядов в счетчике. 10, р — число пар полюсов вращающегося трансформатора точного отсчета. В результате фаза выходного напряжения вращаюшегося трансформатора 4 точного отсчета определяется величиной погрешности системы грубого отсчета и отрабатывается с обратным знаком фаэовой сле45 дящей системой корректирующего канала, включающей в себя фазовый детектор 7, блок 8 управления, реверсивный счетчик 5 и преобразователь б код-фаза.

После суммирования результатов преобразования грубого отсчета и

50 корректирующего канала на выходе сумматора 14 устанавливается скорректированный код угла поворота входного вала.

Динамическая погрешность преоб55 разователя предлагаемой структуры, при равномерной скорости заводки входного вала и отсутствии стати? 92473б 8

Составитель И.Назаркина

Техред E. Харитончик Корректор Г.Решетник

Редактор 10.Середа

Заказ 2822/68 Тираж 63 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 вого преобразователя код-фаза, выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора, выход опорного преобразователя кодфаза соединен с входом грубого отсчета двухотсчетного синусно-косинусного преобразователя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены второй фазовый детектор, второй и третий преобразователи код-фаза, второй блок управления, второй реверсивный счетчик и сумматор, выход точного отсчета . двухотсчетного синусно-косинусного вращающегося трансформатора соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через второй блок управления соединен с входом второго реверсивного сче-.чика, первый выход которого соединен с первым входом второго преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора а выход - с вторым входом фазового детектора, второй выход

5 первого реверсивного счетчика соединен с первым входом третьего преобразователя код-фаза, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, третий выход первого

® реверсивного счетчика и выход второго реверсивного счетчика подключены к входам сумматора.

Источники. информации, t5 принятые во внимание при экспертизе

1. Зверев А.E. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., "Энергия", 1974, с.7585, рис.29. го 2, Авторское свидетельство СССР

7 526932, кл. G 08 С 9/00, 1975 (прототип).