RU2049371C1

RU2049371C1 - Two-channel angle conversion system

Info

Publication number: RU2049371C1
Authority: RU
Inventors: Лев Григорьевич Русаков
Original assignee: Лев Григорьевич Русаков
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: two-channel angle conversion system has double-reading sensor with windings placed on common core, first excitation source, remote angle transmission servosystem channel, unit for converting sensor electric signals into code; in addition, it is provided with second excitation source and frequency scaler. EFFECT: provision for eliminating relative influence of coarse- and fine reading scales of sensor. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано одновременно как для дистанционной передачи угла поворота вала датчика, так и для преобразования угла поворота вала в код. The invention relates to measuring equipment and can be used simultaneously for remote transmission of the angle of rotation of the shaft of the sensor, and for converting the angle of rotation of the shaft into a code.

Известна следящая система дистанционной передачи угла поворота вала датчика, образующая первый канал преобразования [1] и содержащая приемник, двигатель и выявитель рассогласования, вырабатывающий сигнал управления двигателем по методу сравнения амплитуд (трансформаторный режим) или по методу сравнения фаз (фазовый режим). Синхронизирующее напряжение подается на вход датчика и обмотку возбуждения двигателя. Одновременно при подключении к датчику преобразователя осуществляется преобразование угла в код, т.е. образуется второй канал преобразования. Точность такой системы находится в пределах 1.3 угл. мин, что в большинстве случаев удовлетворяет требованиям потребителей, однако точность по каналу преобразования угла в код не лучше 10.20 угл.мин, что является недостатком такой системы преобразования. Known tracking system for remote transmission of the angle of rotation of the shaft of the sensor, forming the first conversion channel [1] and containing a receiver, engine and a mismatch detector that generates a motor control signal by the method of comparing amplitudes (transformer mode) or by the method of comparing phases (phase mode). The synchronizing voltage is supplied to the input of the sensor and the field winding of the motor. At the same time, when the converter is connected to the sensor, the angle is converted into a code, i.e. a second conversion channel is formed. The accuracy of such a system is within 1.3 angles. min, which in most cases meets the requirements of consumers, however, the accuracy of the channel for converting the angle to code is not better than 10.20 ang.min, which is a drawback of such a conversion system.

Известна двухканальная система преобразования угла, содержащая двухотсчетный датчик, обмотки грубого и точного отсчета которого выполнены в одном магнитопроводе, выход грубого отсчета датчика соединен со входом канала следящей системы дистанционной передачи угла, выходы грубого и точного отсчетов датчика соединены со входами блока преобразования электрических сигналов датчика в код [2]
Недостатком такой системы преобразования угла является возникновение погрешности как в грубом отсчете (ГО), так и в точном отсчете (ТО) датчика из-за взаимного влияния обмоток ГО и ТО, размещенных на одном магнитопроводе, в результате чего точность следящей системы дистанционной передачи угла ухудшается до 30.60 угл.мин.A two-channel angle conversion system is known, comprising a dual-count sensor, coils of coarse and accurate readings of which are made in one magnetic circuit, the output of coarse readings of the sensor is connected to the channel input of the servo system for remote transmission of angles, the outputs of the coarse and accurate readings of the sensor are connected to the inputs of the electric signal conversion unit of the sensor code [2]
The disadvantage of such an angle conversion system is the occurrence of an error both in the coarse readout (GO) and in the exact readout (TO) of the sensor due to the mutual influence of the GO and TO windings located on the same magnetic circuit, as a result of which the accuracy of the servo system for transmitting the angle angle deteriorates up to 30.60 arcmin

Технический результат изобретения заключается в исключении взаимного влияния точного и грубого отсчетов датчика двухканальной системы преобразования угла. The technical result of the invention is to eliminate the mutual influence of accurate and rough readings of the sensor of the two-channel angle conversion system.

Для этого в двухканальную систему преобразования угла, содержащую двухотсчетный датчик, обмотки грубого и точного отсчетов которого выполнены на одном магнитопроводе, выход грубого отсчета датчика подсоединен к входу канала следящей системы дистанционной передачи угла, синхронизирующий вход которого соединен с входом грубого отсчета датчика, выходы грубого и точного отсчетов датчика подсоединены к входам блока преобразования электрических сигналов датчика в код, первый источник возбуждения, выход которого соединен с входом точного отсчета датчика, введены второй источник возбуждения и делитель частоты, вход делителя частоты соединен с выходом первого источника возбуждения, выход делителя частоты соединен с входом второго источника возбуждения, выход которого соединен с входом грубого отсчета датчика. To do this, into a two-channel angle conversion system containing a dual-count sensor, coils of coarse and accurate readings of which are made on a single magnetic circuit, the output of the coarse readout of the sensor is connected to the channel input of the servo system for remote transmission of the angle, the synchronizing input of which is connected to the coarse reference of the sensor, the outputs of coarse and the exact readings of the sensor are connected to the inputs of the unit for converting the electrical signals of the sensor into a code, the first excitation source, the output of which is connected to the input of the exact sensor, the second excitation source and frequency divider are introduced, the input of the frequency divider is connected to the output of the first excitation source, the output of the frequency divider is connected to the input of the second excitation source, the output of which is connected to the coarse reference input of the sensor.

На фиг. 1 приведена структурная схема двухканальной системы преобразования угла (ДСПУ); на фиг.2 пример выполнения канала следящей системы дистанционной передачи угла (ССДПУ) в трансформаторном режиме. In FIG. 1 shows a structural diagram of a two-channel angle conversion system (DSPU); figure 2 an example of the channel tracking system of remote transmission of the angle (SSDPU) in transformer mode.

ДСПУ содержит первый 1 и второй 2 источники возбуждения, делитель 3 частоты, двухотсчетный датчик 4, канал 5 следящей системы дистанционной передачи угла, блок 6 преобразования электрических сигналов датчика в код. Канал ССДПУ 5 содержит приемник 7 и двигатель 8. The DSPU contains the first 1 and second 2 excitation sources, a frequency divider 3, a dual-count sensor 4, channel 5 of the servo system for remote transmission of angle, a unit 6 for converting the electrical signals of the sensor into a code. Channel SSDPU 5 contains a receiver 7 and an engine 8.

ДСПУ работает следующим образом. DSPU works as follows.

При применении в качестве датчика 4 синусно-косинусного вращающегося трансформатора сигналы U₁ и U₂ с выхода ГО датчика 4 поступают по двум линиям связи в канал 5 ССДПУ на косинусный и синусный входы приемника 7:
U₁ Vsin αsinω t + U_g1,
U₂ Vcos αsinω t + U_g2, где ω, V частота и амплитуда напряжения источника 2 возбуждения;
α угол поворота ротора датчика 4;
U_g1, U_g2 дополнительные составляющие сигналов ГО датчика 4, обусловленные влиянием включенного ТО датчика 4 и вызывающие погрешность ГО.When using a sine-cosine rotating transformer as a sensor 4, the signals U ₁ and U ₂ from the output of the sensor 4 go through two communication lines to channel 5 of the SSDPA to the cosine and sine inputs of receiver 7:
U ₁ Vsin αsinω t + U _g1 ,
U ₂ Vcos αsinω t + U _g2 , where ω, V are the frequency and voltage amplitude of the excitation source 2;
α angle of rotation of the rotor of the sensor 4;
U _g1 , U _g2 additional components of the signals of the sensor GO 4, due to the influence of the included TO sensor 4 and causing a GO error.

В свою очередь, U_g1 и U_g2 можно представить в виде:
U_g1 V₁(N ω, α) sinN ω t,
U_g2 V₂(N ω, α) sinN ω t, где V₁(N ω, α), V₂(N ω, α) амплитуда дополнительных составляющих сигналов ГО датчика 4, являющиеся функциями N ω, α,
N ω, частота источника возбуждения 1;
N коэффициент деления делителя 3 частоты.In turn, U _g1 and U _g2 can be represented as:
U _g1 V ₁ (N ω, α) sinN ω t,
U _g2 V ₂ (N ω, α) sinN ω t, where V ₁ (N ω, α), V ₂ (N ω, α) is the amplitude of the additional components of the GO signals of sensor 4, which are functions of N ω, α,
N ω, the frequency of the excitation source 1;
N division factor 3 frequency divider.

На выходной обмотке приемника 7, выполняющего функцию выявителя рассогласования, вырабатывается сигнал рассогласования:
U_p U₁cos β + U₂sin β
Vsin(α β)sin ω t + V(N ω, α, β) sinN ω t, где β угол поворота ротора приемника 7,
V(N ω, α β) приведенная амплитуда дополнительных составляющих сигнала ГО датчика 4, являющаяся функцией N ω, α, β.At the output winding of the receiver 7, which performs the function of a mismatch detector, a mismatch signal is generated:
U _p U ₁ cos β + U ₂ sin β
Vsin (α β) sin ω t + V (N ω, α, β) sinN ω t, where β is the angle of rotation of the rotor of the receiver 7,
V (N ω, α β) is the reduced amplitude of the additional components of the GO signal of sensor 4, which is a function of N ω, α, β.

Сигнал рассогласования поступает на управляющую обмотку двигателя 8, на обмотку возбуждения которого подается синхронизирующее напряжение с входа ГО датчика 4. Так как вращающий момент двигателя 8 возникает на частоте синхронизации ω, совпадающей с частотой источника возбуждения 2, то вторая составляющая сигнала рассогласования V(N ω, α, β)sinN ω t воспринимается как временная гармоника с кратностью N и не создает вращающего момента. Следовательно, только первая составляющая сигнала рассогласования будет определять вращающий момент двигателя 8, который, вращая приемник 7, приведет его в согласованное состояние:
Vsin (α β) 0, откуда α β.The mismatch signal is supplied to the control winding of the motor 8, the excitation winding of which is supplied with a synchronizing voltage from the input of the sensor GO 4. Since the torque of the motor 8 occurs at the synchronization frequency ω, which coincides with the frequency of the excitation source 2, the second component of the mismatch signal V (N ω , α, β) sinN ω t is perceived as a time harmonic with multiplicity N and does not create a torque. Therefore, only the first component of the error signal will determine the torque of the engine 8, which, rotating the receiver 7, will bring it into a consistent state:
Vsin (α β) 0, whence α β.

Таким образом, устраняется влияние ТО на ГО. Thus, the influence of TO on GO is eliminated.

Отметим, что в случае подключения входов ГО и ТО датчика 4 к одному источнику возбуждения, что характеризуется N 1, уже α ≠ β и ошибка дистанционной передачи угла определилась бы из решения уравнения:
Vsin ( α β) + V( ω, α, β) 0.Note that if the inputs GO and TO of the sensor 4 are connected to the same excitation source, which is characterized by N 1, then α ≠ β and the error of remote transmission of the angle would be determined from the solution of the equation:
Vsin (α β) + V (ω, α, β) 0.

Для реальных уровней дополнительных составляющих сигналов ГО датчика 4, достигающих 1.2% напряжения возбуждения, погрешность канала ССДПУ 5 составила бы:
δ α-β

30.60′
что является недопустимым.For real levels of additional components of the GO sensor 4 signals, reaching 1.2% of the excitation voltage, the error of the SSDPU 5 channel would be:
δ α-β

30.60 ′
which is unacceptable.

Блок 6 использует оба отсчета ГО и ТО датчика 4, преобразуя α в выходной код К, и ГО необходим только для однозначности отсчета. Block 6 uses both the samples GO and TO of the sensor 4, converting α to the output code K, and GO is necessary only for the uniqueness of the reference.

Требования к точности ГО невысоки и точность блока 6 определяет только ТО. Поэтому необходимо уменьшать влияние уже ГО на ТО. В рассматриваемой структуре это обеспечивается тем, что частота возбуждения ГО в N раз меньше частоты возбуждения ТО. При увеличении N частота возбуждения ГО понижается и величина наводки из ГО в ТО уменьшается. Одновременно с увеличением N в канале ТО облегчается фильтрация проникших наводок из канала ГО благодаря разнесению частот возбуждения ГО и ТО. Следовательно, влияние ГО на ТО также резко ослаблено, что в целом обеспечивает повышение точности как канала 5 ССДПУ, так и блока 6. The requirements for accuracy of GO are low and the accuracy of block 6 determines only MOT. Therefore, it is necessary to reduce the influence of civil defense on maintenance. In the structure under consideration, this is ensured by the fact that the frequency of GO excitation is N times less than the frequency of TO excitation. With increasing N, the excitation frequency of the GO decreases and the magnitude of the pickup from the GO to TO decreases. Simultaneously with an increase in N in the TO channel, the filtering of the penetrated pickups from the GO channel is facilitated due to the diversity of the GO and TO excitation frequencies. Consequently, the influence of GO on MOT is also sharply weakened, which as a whole provides an increase in the accuracy of both channel 5 of the SSDPA and block 6.

Claims

ДВУХКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА, содержащая двухотсчетный датчик, обмотки грубого и точного отсчетов которого выполнены на одном магнитопроводе, выход грубого отсчета датчика подсоединен к входу канала следящей системы дистанционной передачи угла, синхронизирующий вход которого соединен с входом отсчета датчика, выходы грубого и точного отсчетов датчика подсоединены к входам блока преобразования электрических сигналов датчика в код, первый источник возбуждения, выход которого соединен со входом точного отсчета датчика, отличающаяся тем, что в нее введены второй источник возбуждения и делитель частоты, вход делителя частоты соединен с выходом первого источника возбуждения, выход делителя частоты соединен с входом второго источника возбуждения, выход которого соединен с входом грубого отсчета датчика. A TWO-CHANNEL ANGLE TRANSFORMATION SYSTEM containing a dual-count sensor, coils of coarse and accurate readings of which are made on one magnetic circuit, the output of the coarse readout of the sensor is connected to the channel input of the servo system for remote transmission of the angle, the synchronizing input of which is connected to the sensor readout, the outputs of the coarse and accurate readings of the sensor to the inputs of the unit for converting the electrical signals of the sensor into a code, the first excitation source, the output of which is connected to the input of the exact readout of the sensor, about Leach in that it introduced a second excitation source and a frequency divider, the frequency divider input coupled to the output of the first excitation source, the frequency divider output coupled to the input of the second driving source, whose output is connected to an input of a coarse reference sensor.