SU1089403A1 - Multi-turn pickup of displacement angle - Google Patents

Abstract

МНОГООБОРОТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий потенцио метры с полукольцевыми обмотками, один вывод каждого из которых соединен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состо щей из включенных последовательно резисторов , оси щеток данных потенциометров кинематически св заны с входной осью датчика и осью многоступенчатого позиционного,кодового преобразовател , вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен. с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие .щетки данного преобразовател  подключены к одному выводу источника питани , вывод щетки первого потенциометра  вл етс  выводом датчика, выводы вторых считывакицих щеток многоступенчатого позиционного кодового преобразовател  соединены с одним выводом обмотки блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питани , отличающий с   тем, что, с целью повыi шени  точности и надежности и упрощени  датчика, он содержит генера (Л торы тока, выход каждого из которых подключен к другому выводу полукольцевой обмотки соотретствующего потенциометра , вторые выводы обоих параллельных цепей соединеныс общей шиной датчика, раз№ 1кающий контакт каждого из коммутирующих реле . включен параллельно соответствующе00 со му резистору первой и второй параллельной цепей, а замыкающий контакт 4 блокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометров. О соA MULTI-TURN SENSOR OF THE MOVEMENT ANGLE, containing potentials with half-ring windings, one output of each of which is connected to the first output of the corresponding parallel circuit consisting of series-connected resistors, the axes of the brushes of these potentiometers are kinematically connected to the input axis of the sensor and the axis of the multi-stage positional, code converter , the output of each of the first reading brushes of which is connected. With the first winding pin of the corresponding switching relay, the power supply brushes of this converter are connected to one power supply lead, the brush output of the first potentiometer is the sensor lead, the leads of the second readout brushes of the multistage positional code converter are connected to one winding relay output, the other lead of which is connected to the second pins of the windings of all the switching relays and the other pins of the power source, distinguished so that, in order to improve the accuracy and reliability To simplify and simplify the sensor, it contains a generator (L tori, the output of each of which is connected to a different terminal of the semiring winding of the corresponding potentiometer, the second terminals of both parallel circuits are connected to a common sensor bus, the lanyard contact of each of the switching relays is connected in parallel to each other. the resistor of the first and second parallel circuits, and the closing contact 4 of the blocking relay is connected between the brush terminals of both potentiometers. About with

Description

Изобретение относитс  к автомат ке и предназначено дл  использован в телемеханических, измерительных и вычислительных системах. Известен многооборотный датчик угла перемещени , содержащий однооборотные потенциометры, резисторы дисковые кодовые преобразователи с блоками щеток, установленные на общей оси, реле и систему коммутации I. Недостатком известного датчика  вл етс  значительна  конструктивна  и схемна  сложность и мала  надежностъ , обусловленна  большим кол чеством контактов в магазинах резисторов и системе коммутации. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  многооборотный датчик угла перемещени , содержащий потенциометры с полукольцовыми обмотками, один вывод каждой из которых соединен с первым выводом соответствующе параллельной цепи, состо щей из включенных последовательно резисторов , оси щеток данных поте1нциометров кинематически св заны с входйой осью датчика и осью многоступенчато го позиционного кодового преобразовател , вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен с первым выводом обмотки соответствую щего коммутирующего реле, питающие щетки данного преобразовател  подключены к одному выводу источника питани  вывод щетки первого потенциометра  вл етс  выводом датчика, выводы вторых считывающих щеток мно гоступенчатого позиционного кодовог преобразовател  соединены с одним выводом блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питани  Cz. Недостатком указанного датчика также  вл ютс  недостаточные точность и надежность из-за незначительного числа контактных элементов Цель изобретени  - повышение точ Н0СТИ и надежности и упрощение многооборотного датчика угла перемещеУказанна  цель достигаетс  тем, что многооборотный датчик угла пере мещени , содержащий потенциометры с полукольцевыми обмотками, один вывод каждой из которых соединен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состо щей из включенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров кинематически св заны с входной осью.датчика и осью многоступенчатого позиционного кодового преобразовател , вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен с первым выводом обмотки соответствук цего коммутирующего реле, питающие щетки данного преобразовател  подключены к одному выводу источника питани у вывод щетки первого потенциометра  вл етс  выводом датчика , выводы вторых считывающих щеток многоступенчатого позиционного кодового преобразовател  соединены с одним выводом обмотки блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питани , содержит генераторы тока, выход каждого из которых подключен к другому выводу полукольцевой обмотки соответствующего потенциометра, вторые выводы обоих параллельных цепей соединены с общей шиной датчика, размыкающий контакт каждого из коммутирующих реле включен параллельно соответствующему резистору первой и второй параллельной цепей, и замыкающий контакт блокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометров. На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого датчика. Мнсгооборотный датчик угла перемещени  содержит два потенциометра с полукольцевыми обмотками 1 и 2 и щетками 3 и 4, оси которых кинематически св заны с входной осью датчика 5 и через редукторы 6 - с ос ми кодирующих дисков 7 многоступенчатого позиционного кодового преобразовател  (например, 3-х ступенчатого), блоками первых считывающих щеток 8 и 9 (щеток объема данных), вторыми считывающими щетками 10 и питающими щетками 1 Т цепи включенных последовательно резисторов. (управл емые многорегистровые магазины цифровых резисторов) 12 и 13; коммутирующие реле (по числу резисторных регистров ) с обмотками 14 и 15 и размыкающими контактами 16 и 17 (в регистрах магазинов резисторов 12 и 13 соответственно ), блокирующее реле с оботкой 18 и замыкающим контактом 19 110 и генераторы тока 20 н 21. Двухсекционный интерполирующий потенциометр 1 и 2 предназначен дл  однознач ного преобразовани  угловых или линейных перемеи1ений исполнительных органов машин в опорциональные им электрические сигналы. Управл емые магазины резисторов 12 и 13 предназначены дл  последовательного формировани  в пределах.каждого из интерполирующих .участков расчетных опорных напр жений. Многоступенчатый позиционный кодовый преобразова ;Тель 7 вместе с коммутирующими реле 114 и 15 управл ет сопротивлением управл емых магазинов резисторов 12 и 13 в соответствии с поворотом вход ной оси датчика 5. Генераторы тока 20 и 21 поддерживают посто нную величину тока в обмотках потенциометров 1 и 2 и резисторах многорегистровых магазинов 12 и 13 благодар  чему на обмотках потенциометра 1 и 2-поддерживаетс  посто нное падение напр жени , а потенциал между первыми (нижними по схеме) выводами потенциометров и общим проводом зависит от величины сопротивлени  соответствующего магазина резисторов 12 или 13. Датчик работает следующим образом При повороте входной оси 5 датчика поворачиваютс  щетки 3 и 4 потенциометров 1 и 2 осуществл   скольз  щий контакт и съем напр жени  с обмо ток. При этом через редукторы 6 поворачиваютс  диски 7 многоступенчато го позиционного кодового преобразова тел . При повороте оси 5 от О до 90 обмотки 14 коммутирующих реле, подключенные к выходам блока 8 щеток съема данных, отключены от источник питающего напр жени  Up следовательно , резисторы многоразр дного магазина I2 зашунтированы контактами 16 этих реле. Потенциал первого (ниж него по схеме) вывода обмотки потен . циометра 1 равен относительно общего провода датчика. Щетка 4 отключена от выхода, так как на блокировочное реле 18 не подаетс  питающее напр жение через дополнитель ные щетки 10. При повороте оси 5 на угол 90 ai 180 поступает напр жение с кодирующего диска 7 младшего разр д через первые щетки блока 9 съема да ных и вторую считын;№ |цую шетку 10 а обмотку реле младшего разр да лока I реле 15 и обмотку блокируюего реле 18. В результате в цепь бмотки потенциометра 2 включитс  езистор младщего разр да магазина 13, равный по величине сопротивле- |t ию обмоток потенциометров 1 и 2, замкнетс  контакт 19 блокирующего еле 18, подключа  щетку 4 потен- . иометра 2 к выходной цепи датчика, ак как щетка 4 потенциометра 2 ри повороте оси 5 в пределах от О о 180 не контактирует с обмоткой отенциометра 2, то напр жение на ыводе датчика равно нгшр жению, нимаемому щеткой 3 с обмотки поенциометра I. Это напр жение равно U .-„о оС где R - сопротивление обмотки потенциометров I и 2 (Ом); 3 - ток rta выходе генератора тока 20 и 21 А); оС - угол поворота оси 5 датчика ( град.). При повороте оси 5 датчика на угол 0 180 щетка 4 потенциометра 2 входит в контактирование с первым (нижним по схеме) выводом обмотки 2 потенциометра, и щетка 3 с вторым (верхним по схеме } выводом обмотки I. потенциометра. Так как сопротивление резистора младшего разр да магазина 13 резисторов равно R, то потенциалы обоих щеток теоретически равны и равны U КЗ. При дальнейшем повороте оси 5 щетка 3 сходит с обмотки 1 потенциометра , а щетка 4 скользит по обмотке 2 потенциометра, осуществл   преобразование угла поворота оси 5 в выходные напр жени  U, . При повороте оси 5 на угол oL 270 с кодирующего диска 7 младщего разр да кодового преобразовател  поступает напр жение на обмотку реле младшего разр да блока 14 коммутирующих реле через блок 8 щеток съема данных, размыкающий контакт которого включает в цепь обмотки 1 потенциометра резистор младшего разр да магазина резисторов.12, Величина этого резистора равна 2R, т.е. потенциал первого (нижнего по схеме) вывода обмотки 2 потенциометра становитс  равным и 2RJ. При повороте оси 5 на угол оС 360° щетка 3 потенциометра 1 входит в контактирование с первым (нижним по схпме) выводом обмотки 1 потенциометра, а щетка 4 - с вторым (верхним по схеме) выводом обмотки потенциометра, потенциал которого также равен U 2RJ. Таким образом, при подготовке цепей потенциометров заранее (пёреклочение резисторов магазинов 12 и 13 в моменты времени когда соответствующие щетки не контактируют со своими обмотками) и при выравнивании потенциалов соответствукщих точек обмоток потенциометров может осуществл тьс  непрерывный съем сигнала., .пропорционального углу поворота оси 5 датчика .The invention relates to an automaton and is intended for use in telemechanical, measuring and computing systems. A multi-turn motion angle sensor is known, which contains single-turn potentiometers, resistors, disk code converters with brush blocks installed on a common axis, a relay and a switching system I. A disadvantage of the known sensor is considerable design and circuit complexity and low reliability due to the large number of contacts in stores resistors and switching system. Closest to the present invention is a multi-turn displacement angle sensor containing potentiometers with semi-annular windings, one output of each of which is connected to the first output of a corresponding parallel circuit consisting of resistors connected in series, the axes of the brushes of these heat meters are kinematically connected to the input axis of the sensor and the axis a multistage positional code converter, the output of each of the first reading brushes of which is connected to the first terminal of the winding of the corresponding commute its relays, power brushes of this converter are connected to one output of the power supply, the output of the brush of the first potentiometer is the sensor output, the conclusions of the second reading brushes of the multi-step positional code converter are connected to one output of the blocking relay, the other output of which is connected to the second windings of all switching relays and another output of the power source Cz. The disadvantage of this sensor is also lack of accuracy and reliability due to the small number of contact elements. The purpose of the invention is to improve the accuracy and reliability and simplify the multi-turn displacement angle sensor. The goal is achieved by the multi-turn displacement angle sensor containing potentiometers with semicircular windings, one output each of which is connected to the first output of the corresponding parallel circuit consisting of resistors connected in series, the axis of the brushes data potentiometer They are kinematically connected to the input axis of the sensor and the axis of the multistage positional code converter, the output of each of the first reading brushes of which is connected to the first terminal of the winding of the corresponding switching relay, the power brushes of this converter are connected to one output of the power source and the brush terminal of the first potentiometer the sensor terminal, the terminals of the second reading brushes of the multistage positional code converter are connected to one terminal of the blocking relay winding, the other to The output of which is connected to the second terminals of the windings of all the switching relays and the other output of the power source, contains current generators, the output of each of which is connected to another output of the semiring winding of the corresponding potentiometer, the second terminals of both parallel circuits are connected to the common sensor bus, the disconnecting contact of each of the switching relays connected in parallel with the corresponding resistor of the first and second parallel circuits, and the closing contact of the blocking relay is connected between the terminals of the brushes of both the potentiometer ov The drawing shows the electrical circuit of the proposed sensor. The rotary motion angle sensor contains two potentiometers with half-ring windings 1 and 2 and brushes 3 and 4, the axes of which are kinematically connected to the input axis of the sensor 5 and through gearbox 6 to the axes of the multi-stage positional code converter (for example, 3 step), the blocks of the first reading brushes 8 and 9 (data volume brushes), the second reading brushes 10 and the supply brushes of the 1 T circuit of resistors connected in series. (managed multi-register digital resistor stores) 12 and 13; switching relays (according to the number of resistor registers) with windings 14 and 15 and disconnecting contacts 16 and 17 (in registers of resistor stores 12 and 13, respectively), blocking relays with winding 18 and closing contact 19 110 and current generators 20 n 21. Two-piece interpolating potentiometer 1 and 2 is intended for the unambiguous conversion of angular or linear movements of the actuators of the machines into electrical signals supporting them. The controlled stores of resistors 12 and 13 are designed to sequentially form within the limits of each of the interpolating segments of the calculated reference voltages. Multistage position coded transform; Tel 7 together with switching relays 114 and 15 controls the resistance of the controlled stores of resistors 12 and 13 in accordance with the rotation of the input axis of the sensor 5. Current generators 20 and 21 maintain a constant current in the windings of potentiometers 1 and 2 and resistors of multi-register stores 12 and 13, due to which a constant voltage drop is maintained on the windings of potentiometer 1 and 2, and the potential between the first (lower according to the diagram) terminals of the potentiometers and the common wire depends on s resistance resistors corresponding store 12 or 13. The sensor works as follows: When the input axis rotation sensor 5 are rotated brushes 3 and 4 potentiometers 1 and 2 carried out sliding contact and removal obmo voltage with current. At the same time, through the gearboxes 6, the disks 7 of the multistage positional code converter are rotated. When axis 5 rotates from O to 90, the windings of 14 switching relays connected to the outputs of the data removal brushes unit 8 are disconnected from the supply voltage source Up, therefore, the resistors of the multi-store I2 are shunted by the contacts 16 of these relays. The potential of the first (lower according to the scheme) output winding potential. meter 1 is relative to the common wire of the sensor. Brush 4 is disconnected from the output, since the supply voltage is not supplied to the locking relay 18 through additional brushes 10. When the axis 5 is rotated through an angle of 90 ai 180, the voltage from the encoding disk 7 is received. and the second is counting; # | this shunt 10a is the winding of the relay of lower order of lock I relay 15 and the winding of blocking relay 18. As a result, the bottom of the magazine of the junior discharge of shop 13 is equal to the resistance of windings of potentiometers 1 and 2, contact 19 is blocked About barely 18, connecting the brush 4 Potential. Sensor 2 to the output circuit of the sensor, like a brush 4 of potentiometer 2 When the axis 5 rotates within О О 180 does not contact with the winding of the potentiometer 2, the voltage on the sensor output is equal to the maximum required by brush 3 from the winding of the potentiometer I. This is is equal to U .- „o оС where R is the resistance of the winding of potentiometers I and 2 (Ohm); 3 - current rta output of the current generator 20 and 21 A); оС - angle of rotation of the sensor axis 5 (degrees). When the sensor axis 5 rotates through an angle of 180, the brush 4 of potentiometer 2 comes into contact with the first (lower according to the circuit) winding terminal 2 of the potentiometer, and the brush 3 with the second (upper according to the diagram} winding terminal I. potentiometer I. Since Yes, the store of 13 resistors is equal to R, then the potentials of both brushes are theoretically equal and equal to U short circuit. U,. Pr and the rotation of axis 5 by the angle oL 270 from the encoding disk 7 of the lower discharge of the code converter receives the voltage on the winding of the relay of the lower discharge of the block 14 of the switching relays through the block 8 of data acquisition brushes, the disconnecting contact of which includes in the winding 1 of the potentiometer the younger discharge resistor store resistors. 12, The value of this resistor is 2R, i.e. the potential of the first (lower according to the scheme) terminal of the winding 2 of the potentiometer becomes equal to 2RJ. When the axis 5 rotates through an angle of ° C 360 °, the brush 3 of potentiometer 1 comes into contact with the first (lower by pin) terminal of the winding 1 of the potentiometer, and the brush 4 with the second (upper according to the diagram) terminal of the winding of the potentiometer, which potential is also equal to U 2RJ. Thus, by preparing the potentiometer circuits in advance (the interconnection of the resistors of stores 12 and 13 at the times when the corresponding brushes are not in contact with their windings) and when equalizing the potentials of the corresponding winding points of the potentiometers, the signal can be continuously removed, proportional to the angle of rotation of the sensor axis 5. .

При дальнейшем повороте оси 5 происходит включение в цепь обмоток резисторов следующих разр дов магазинов 12 и 13 сопротивлений . соответствующих углу поворота оси 5, что позвол ет снимать с этих обмото потенциал, соответствующий углу поворота оси 5 более 360 .Upon further rotation of axis 5, the following resistor sizes 12 and 13 of resistors are included in the winding circuit of resistors. corresponding to the angle of rotation of axis 5, which makes it possible to remove from these windings the potential corresponding to the angle of rotation of axis 5 more than 360.

При соотношении величин сопротивлений резисторов соседних регистров каждого магазина резисторов как 2:1, общее сопротивление резисторов , включенных в цепь обмоток 2 When the ratio of the resistance values of the resistors of neighboring registers of each store of resistors is 2: 1, the total resistance of the resistors included in the winding circuit is 2

второго потенциометра, равно Rj R(2n - 1), где п - номер текущего оборота оси 5 датчика. Дл  создани  N оборотного потенциометра R2 то1л - R(2N -1), при этом ), где К - количество разр дов в магазине резисторов 13, отсюда К 1, т.е. дл  создани  аналога 32-оборотного потенциометра требуетс  6-ти разр дный магазин 13 резисторов. При этом напр жение на выходе, снимаемое с потенциометра. 2, равноthe second potentiometer is equal to Rj R (2n - 1), where n is the number of the current turn of the axis 5 of the sensor. To create an N revolving potentiometer R2 to1l - R (2N -1), herewith), where K is the number of bits in the resistor store 13, hence K 1, i.e. To create an analogue of a 32-turn potentiometer, a 6-bit magazine of 13 resistors is required. In this case, the output voltage taken from the potentiometer. 2 equals

lfeb,xmc,x IR(2N-1) ч-R 2NR1. При использовании потенциометров с погрешностью по линейное™ обобща  нелинейность будет т.е. получен аналог многооборотного потенциометра со сколь угодно высокой линейностью.lfeb, xmc, x IR (2N-1) h-R 2NR1. When using potentiometers with an accuracy of linear, the general nonlinearity will be An analogue of a multi-turn potentiometer with an arbitrarily high linearity is obtained.

Предлагаемый датчик по сравнению с прототипом, прин тым за базовый объект, позвол ет упростить схему, уменьшить количество контактов в каждом регистре магазинов резисторов с шести до одного и повысить надежность при повышении точности (падение напр жени  на контактах снижено в 3 раза).The proposed sensor, compared with the prototype adopted as the base object, allows us to simplify the circuit, reduce the number of contacts in each register of resistor stores from six to one and increase reliability while improving accuracy (the voltage drop across the contacts is reduced by 3 times).

Claims (1)

МНОГООБОРОТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий потенциометры с полукольцевыми обмотками, один вывод каждого из которых соединен с первым выводом соответствующей параллельной цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов, оси щеток данных потенциометров кинематически связаны с входной осью датчика и осью многоступенчатого позиционного.кодового преобразователя, вывод каждой из первых считывающих щеток которого соединен с первым выводом обмотки соответствующего коммутирующего реле, питающие.щетки данного преобразователя подключены к одному выводу источника питания, вывод щетки первого потенциометра является выводом датчика, выводы вторых считывающих щеток многоступенчатого позиционного кодового преобразователя соединены с одним выводом обмотки блокирующего реле, другой вывод которой соединен с вторыми выводами обмоток всех коммутирующих реле и другим выводом источника питания, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности и надежности и упрощения датчика, он содержит генераторы тока, выход каждого из которых подключен к другому выводу полукольцевой обмотки соответствующего потенциометра, вторые выводы обоих параллельных цепей соединены'с общей шиной датчика, размыкающий контакт каждого из коммутирующих реле включен параллельно соответствующему резистору первой и второй параллельной цепей, а замыкающий контакт блокирующего реле включен между выводами щеток обоих потенциометров.MULTI-TURNING MOVEMENT ANGLE SENSOR containing potentiometers with semi-ring windings, one output of each of which is connected to the first output of the corresponding parallel circuit, consisting of resistors connected in series, the axis of the potentiometer brushes are kinematically connected with the input axis of the sensor and the axis of the multi-stage positional code converter, the output of each from the first read brushes which is connected to the first terminal of the winding of the corresponding switching relay, the supply brushes of this conversion The devices are connected to one output of the power supply, the output of the brush of the first potentiometer is the output of the sensor, the outputs of the second reading brushes of the multi-stage positional code converter are connected to one output of the winding of the blocking relay, the other output of which is connected to the second outputs of the windings of all switching relays and the other output of the power supply, which distinguishes with the fact that, in order to increase the accuracy and reliability and simplify the sensor, it contains current generators, the output of each of which is connected to another terminal annular windings respective potentiometer, the second terminals of both parallel circuits soedineny's common bus sensor break contact of each of the switching relays is connected in parallel to resistor corresponding first and second parallel circuits, and the closing contact of the locking relay is connected between the terminals of both potentiometers brushes.