Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВФЩДТИЗЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

„„955151 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.09.80 (21) 2987239/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.s

6 08 С 9/04

Гввудврстввнньй нвинтвт

СССР в аннам нзеврвтвннй н втнрмтнй (53) УДК 681,325 (088.8) Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 05.09.82

В. Д. Аксененко, В. Н. Бакулин, С. Я. Бармен

В. Н. Васильев и А. Н. Дорофеев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений в электрический сигнал, а именно к преобразователям угла поворота вала в код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие датчик угла, работающий в фазовом режиме, и вторичный блок преобразования напряжений в код. Выходным сигналом датчика угла является напряжение, фазовый сдвиг которого относительно опорного напряжения пропорционален углу поворота. Вторичный блок преобразования осуществляет операцию преобразования разности фаз напряжений в код. Достоинством фазовых преобразователей является их высокая статическая точность. Погрешность преобразования угла в код современных фазовых преобразователей не превышает 3 — 4 угловых секунд. Это достигается прежде всего тем, что фазовые преобразователи позволяют применять но.вые конструкции первичных датчиков угла с высокими метрологическими характерис гиками 111.

Однако фазовые преобразователи угла в код сложны, микроминиатюриэация их вторичного преобразователя затруднена, быстродействие уступает амплитудным;

Поэтому построение вторичного преобразователя, основанного на амплитудном принципе работы, является более выгодным с э точки зрения простоты построения, аппаратурных затрат и быстродействия. а.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого соединены с первыми входами блоков умножения частот, выходы которых подключены к входам блока вычитания, выход которого соединен с первым

1з входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход подключен к одному иэ входов реверсивного счетчика, который через блок синусно-косинусного преобразования кода подключен к вторым входам блока умножения частот, а также блок преобразования напряжения в последовательный код, вход которого подключен к выходу блока вычитания, а выход соединен со счетным входом реверсивного счет чика (21.

955151

Недостаток этого известного преобразователя состоит в том, что он имеет значительную инструментальную ошибку, обусловленную, главным образом, технологическими погрешностями изготовления синуснокосинусного вращающегося трансформатора. Ошибка такого преобразователя на основе многополюсных СКВТ достигает 10—

30 угловых секунд.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя угла поворота вала в код, путем уменьшения ошибки, обусловленной датчиком угла.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий датчик угла и блок преобразования напряжений в код, введены два перемножителя сигналов и фазовращатель, вход которого соединен с опорным выходом датчика угла и с первым входом первого перемножителя сигналов, выход фазовращателя соединен с первым входом второго перемножителя сигналов, вторые входы перемножителей сигналов соединены с сигнальным выходом датчика угла, выходы первого и второго перемножителей сигналов подключены соответственно к первому и второму входам блока преобразования напряжений в код.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь содержит датчик 1 угла: перемножители 2 и 3 сигналов, фазовращатель 4 и блок 5 преобразования напряжений в код.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Датчик 1 угла вырабатывает на выходах два напряжения, информационное U и опорное U> разность фаз которых пропорциональна углу поворота d, т. е.

P а, где P — коэффициент электрической редукции:

U„= Бщз1п(М т+ р); Uq — ЦЯз!п сi/ t.

Опорное напряжение, проходя через фазовращатель 4, сдвигается по фазе на угол м/2 и на выходе фазовращателя 4 имеет вид

Uq = U01cos 4J t.

В перемножителях 2 и 3 информационное напряжение 13и перемножается с опорными напряжениями Up u Up. Постоянные составляющие выходных напряжений перемножителей 2 и 3 соответственно равны

Ueo = А.cos р«11зо = А sinpd, гдеА=ОпгК„-постоянная величина, равная произведению входного напряжения

Um на коэффициент передачи пемножителя Кп.

З0

35 0

4

Преобразователь 5 преобразует напряжения

11зе и Uzy, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота, в .код угла .N = 4

Погрешность преобразования предложенного устройства зависит от точности датчика 1 угла преобразователя 5, а также от точности преобразования фазомодулированного выходного напряжения датчика 1 угла 13и = U .з1п(М+ ч ) в напряжения

U и U, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота. Точность выработки напряжений Uzy u Uao зависит, прежде всего, от равенства коэффициентов передач перемножителей и ошибки в сдвиге фазы напряжения Uq на 90 фазовращателем 4. Построение перемножителей 2 и 3 в частном случае синхронных детекторов на современной элементной базе обеспечивает линейность и неравенство коэффициентов передач не более 0,1 /о.

Аналогично, современная элементная база позволяет создать фазовращатель 4 на 90 с погрешностью, не превышающей

1 . Например, фазовращатель 4 может быть реализован в виде операционного интегрирующего усилителя, обеспечивающего фазовый сдвиг на 90 с ошибкой не более

0,5 — 1 .

Поскольку прецизионные датчики угла, как правило, выполняются с редукцией Р=

128, 256, погрешность, вносимая фазовращателем и перемножителями, не превысит значения = 1 — 0,5"., Экономический эффект от использования предлагаемого преобразователя обусловлен отмеченными выше его техническими преимуществами.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий датчик угла и блок преобразования напряжения в код, отличсиаи1ийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два перемножителя сигналов и фазовращатель, вход которого соединен с опорным выходом датчика угла и с первым входом первого перемножителя сигналов, выход фазовращателя соединен с первым входом второго перемножителя сигналов, вторые входы перемножителей сигналов соединены с сигнальным выходом датчика угла, выходы первого и второго перемножителей сигналов подключены соответственно к первому и второму входам блока преобразования напряжения в код.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Под ред.

А. А. Ахметжанова. М., «Энергия», 19?8, с. 190 — 198.

2. Авторское свидетельство СССР № 691909, кл. G 08 С 9/00, 1977 (прототип).

Составитель Е. Бударина

Редактор М. Янович Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 6443/58 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатентi, г. Ужгород, ул. Проектная, 4