SU462989A1 - Angle transducer - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах дл  точного измерени  углоаого перемещени .The invention relates to the field of measurement technology and can be used in information measuring systems for accurate measurement of angular displacement.

Известен преобразователь угловых перемещений , содержащий индукционный фазовращатель и измеритель фазовых сдвигов между выходным напр жением фазовращател  и опорным напр жением, в качестве которого использовано напр жение питани  фазовращател . Однако отмечаетс  невысока  точность измерений из-за изменени  фазы выходного напр жени  фазовращател  при изменении температуры.An angular displacement transducer is known, comprising an induction phase shifter and a phase shift meter between the output voltage of the phase shifter and the reference voltage, for which the voltage supply of the phase shifter is used. However, the measurement accuracy is not high due to a change in the phase of the output voltage of the phase shifter with temperature.

Предлагаемый преобразователь отличаетс  тем, что он снабжен схемой выбора максимальной амплитуды переменных напр жений, входы которой подключены к выходным обмоткам СКВТ, а выход - ко входу канала опорного напр жени ; фазосдвигающей цепочкой и схемой «И, котора  одним входом подсоединена к выходу канала опорного напр жени , вторым входом - к питающему напр жению СКВТ через фазосдвигающую цепочку и выходом - ко входу триггера фазометра.The proposed converter is characterized in that it is equipped with a circuit for selecting the maximum amplitude of alternating voltages, the inputs of which are connected to the output windings of the SCRT, and the output to the input of the reference voltage channel; the phase-shifting chain and the AND circuit, which is connected by one input to the output of the reference voltage channel, the second input is connected to the supply voltage SCWT via the phase-shifting chain, and the output to the trigger input of the phase meter.

На чертеже представлена схема преобразовател .The drawing shows a diagram of the Converter.

Преобразователь угловых перемещений содержит синусно-косинусный вращающийс  трансформатор 1 (СКВТ) с двум  статорными обмотками 2 и 3 и с двум  роторными обмотками 4 и 5, два согласующих усилител  - ограничител  6 и 7, имеющих одинаковые входные сопротивлени  и трансформаторныйThe angular displacement transducer contains a sine-cosine rotary transformer 1 (CCTVT) with two stator windings 2 and 3 and two rotor windings 4 and 5, two matching amplifier limiter 6 and 7, having the same input resistances and transformer

вход, фазосдвигающее устройство 8, суммирующий усилитель - ограничитель 9 с входными сопротивлени ми 10 и 11. Кроме того, преобразователь включает дифференцирующую цепь 12, различитель амплитуды 13, ключевые схемы 14 и 15, усилитель - ограничитель 16, формирователь импульсов 17, логическую схему «И 18, триггер 19, фильтр посто нной составл ющей 20, который включает источник импульсов стабильной амплитуды 21 и сглаживающий фильтр 22.an input, a phase-shifting device 8, a summing amplifier - limiter 9 with input resistances 10 and 11. In addition, the converter includes a differentiation circuit 12, an amplitude discriminator 13, key circuits 14 and 15, an amplifier - limiter 16, a pulse shaper 17, a logic circuit " And 18, a trigger 19, a constant filter 20, which includes a source of pulses of stable amplitude 21 and a smoothing filter 22.

Преобразователь работает следующим образом .The Converter operates as follows.

. Входные напр жени  (/i и t/2 роторных обмоток подаютс  на входы согласующих усилителей 6 и 7. Выходное напр жение согласующего усилител  6 Us поступает на устройство 8, выходное напр жение которого f/s подаетс  на один из входов усилител -ограничител  9. Фаза напр жени  сдвинута относительно фазы напр жени  Us на 90°. Па второй вход усилител -ограничител  9 подаетс  выходное напр жение U/, согласующего усилител  7.. The input voltages (/ i and t / 2 of the rotor windings are fed to the inputs of matching amplifiers 6 and 7. The output voltage of the matching amplifier 6 Us is fed to the device 8, the output voltage of which f / s is fed to one of the inputs of the amplifier-limiter 9. The voltage phase is shifted relative to the voltage phase Us by 90 °. Pa the second input of the amplifier-limiter 9 is supplied by the output voltage U /, the matching amplifier 7.

Величины токов I и /2 пропорциональныThe magnitudes of the currents I and / 2 are proportional

папр жени м Us и U. Ток /з,  вл ющийс us and U pairs. Current / s, which is

Геометрической суммой токов /i и /2 посто нен по амплитуде, а его фаза пр мо пропорциональна углу поворота ротора СКВТ. При переходе тока /з через нулевое значение в отрицательный полупериод на выходе усилител -ограничител  9 формируетс  пр моугольный импульс напр жени  Ue, длительность которого равна полупериоду тока /з. Дифференцирующа  цепочка 12, на которую подаетс  напр жение U, дифференцирует передний фронт импульса, на выходе получаетс  короткий импульс положительной пол рности, который поступает на вход триггера 19.The geometric sum of the currents / i and / 2 is constant in amplitude, and its phase is directly proportional to the angle of rotation of the rotor of the SCWT. When the current / s goes through a zero value into the negative half-period, at the output of the amplifier-limiter 9, a rectangular voltage pulse Ue is formed, the duration of which is equal to the half-period of the current / s. The differentiating chain 12, to which the voltage U is applied, differentiates the leading edge of the pulse, the output is a short pulse of positive polarity, which is fed to the input of the trigger 19.

В качестве опорного напр жени  используютс  выходные напр жени  t/з и U/ усилителей-ограничителей 6 и 7, пропорциональные напр жени м L/i и t/2 роторных обмотокAs a reference voltage, the output voltages t / z and U / limiting amplifiers 6 and 7 are used, which are proportional to the voltages L / i and t / 2 of the rotor windings.

СКВТ.Squat

Различитель наибольшей амплитуды 13 двух переменных напр жений своими выходными напр жени ми Us и Ug управл ет ключевыми схемами 14 и 15 так, что входной ток /4 усилител -ограничител  16 пропорционален наибольшему из напр жений (Уз или t/4.The discriminator of the highest amplitude 13 of two alternating voltages with its output voltages Us and Ug controls the key circuits 14 and 15 so that the input current / 4 of the limiting amplifier 16 is proportional to the largest of the voltages (Uz or t / 4.

На выходе усилител -ограничител  16 образуетс  напр жение пр моугольной формы Ош, фронты которого соответствуют моментам перехода через нуль синусоидального тока Д. Выходное напр жение (/ц формировател  импульсов 17 имеет форму коротких отрицательных импульсов, передний фронт которых соответствует моментам перехода через нуль тока /4. Дл  получени  напр жени  )i2, управл юш ,его триггером 19 и по второму входу и представл ющего собой короткие запускающие импульсы, положение которых во времени не зависит от угла а поворота ротора, используетс  логическа  схема 18, выполн юща  логическую операцию совпадени  двух импульсов - одного со схемы, другого, получаемого из 1/п и сдвинутого фазосдвигающей цепочкой на угол 15°. Этот сдвиг необходим дл  правильной работы схемы «И 18 при сдвиге фазы напр жени  Ui (Uz) от изменени  температуры .The output of the amplifier-limiter 16 forms a square-shaped voltage Osh, the fronts of which correspond to the moments of zero crossing of a sinusoidal current D. The output voltage (/ c of the pulse former 17 has the form of short negative pulses, the leading edge of which corresponds to the zero transitions of current / 4. To obtain the voltage) i2, control yush, its trigger 19 and the second input and representing short trigger pulses, the position of which in time does not depend on the angle and rotation of the rotor, using a logic circuit 18 performs logic operation guide coincidence of two pulses - with one circuit, the other derived from a 1 / n, and the phase-shifting chain shifted by an angle of 15 °. This shift is necessary for the correct operation of the & 18 circuit for the phase shift of the voltage Ui (Uz) from temperature variation.

Длительность импульсов выходного напр жени  t/13 триггера 19 пр мо пропорциональна углу поворота ротора СКВТ. Дл  получени  импульсов выходного напр жени , амплитуда которых не зависит от напр л ени  питани  триггера, применен источник импульсов стабильной амплитуды. Выходное напр жение преобразовател  в виде посто нного тока получаем с выхода фильтра посто нной составл ющей .The pulse duration of the output voltage t / 13 of the trigger 19 is directly proportional to the angle of rotation of the rotor of the SCRT. To obtain output voltage pulses, the amplitude of which does not depend on the voltage supply of the trigger, a source of stable amplitude pulses was used. The output voltage of the converter in the form of a direct current is obtained from the output of the filter of the constant component.

Точность измерени  повышаетс  благодар  тому, что при применении согласующих усилителей с одинаковыми высокоомными входами сопротивлени  нагрузка на обе выходные обмоткн оказываетс  одинаковой, чем достигаетс  нолное симметрирование СКВТ со вторичной стороны. Применение в схеме фазовращател  вместо пассивной фазосдвигающей цепочки позвол ет получить высоколинейную зависимость фазы выходного напр жени  фазовращател , вследствие большей точности сдвига фазы фазосдвигающего устройства на 90°.Measurement accuracy is improved due to the fact that, when using matching amplifiers with the same high-resistance resistance inputs, the load on both output windings is the same, which achieves a complete balancing of SCRT from the secondary side. The use of a phase shifter in the circuit instead of a passive phase-shifting chain makes it possible to obtain a highly linear dependence of the phase of the output voltage of the phase shifter, due to the greater phase shift accuracy of the phase-shifting device by 90 °.

Применение в качестве опорного напр жени  выходных напр жений уменьшает температурную погрешность, так как фаза выходного напр жени  фазовращател  и опорного напр жени  измен етс  на одинаковую величину при изменении температуры. Диапазон измер емых угловых перемещений от 0-358°.The use as a reference voltage of the output voltages reduces the temperature error, since the phase of the output voltage of the phase shifter and the reference voltage changes by the same amount as the temperature changes. The range of measured angular displacements is from 0-358 °.

Предмет изобретени Subject invention

Преобразователь угловых перемещений, содержащий фазовращатель с использованием синусно-косинусного вращающегос  трансформатора (СКВТ) и фазосдвигающего устройства; триггерный фазометр с каналами измер емого и опорного напр жений, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и температурной стабильности преобразовани , он снабжен схемой выбора максимальной амплитуды переменных напр жений , входы которой подключены с помощью согласующих усилителей к выходным обмоткам СКВТ, а выход - ко входу канала опорного напр жени ; фазосдвигающей цепочкой и схемой «И, котора  одним входом подсоединена к выходу канала опорного напр жени , вторым .входом - к питающему напр жению СКВТ с помощью фазосдвигающей цепочки , а выходом - ко второму входу триггера фазометра. JO,An angular displacement transducer containing a phase shifter using a sine-cosine rotating transformer (CCWT) and a phase-shifting device; trigger phase meter with channels of measured and reference voltages, characterized in that, in order to improve measurement accuracy and temperature stability of the conversion, it is equipped with a circuit for selecting the maximum amplitude of alternating voltages, the inputs of which are connected with matching amplifiers to the output windings of the CWERT, and the output - to the input of the reference voltage channel; the phase-shifting circuit and the AND circuit, which is connected by one input to the output of the reference voltage channel, by the second input to the supply voltage of the SCWT using the phase-shifting chain, and the output to the second input of the phasemeter trigger. JO,