SU720454A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к преобразовател м аналоговой величины, в частности углового перемещени , в цифровой код и может быть использовано в измерительной технике и автоматике.

Известны преобразователи угловых перемещений в цифровой код.

Один из известных преобразователей содержит аналоговый датчик, подключенный ко входу электромеханического компенсационного элемента-фазовращател , вал которого кинематически соединен через редуктор с исполнительным электродвигателем и с кодовым датчиком угла, а выход электрически соединен через согласующий усилитель-формирователь с обмоткой управлени  исполнительного электродвигател  l.

Такие преобразователи, как известно, имеют несложную конструкцию, содержат cтaндapтн Ie, такие широко используемые элементы, как электродвигатель, усилитель , электромеханический компенсационный элемент и обеспечивают высокую

статическую точность преобразовани  благодар  высокой точности электромеханического компенсационного элемента.

Однако существенными недостатками известных преобразователей,  вл ютс  низкое быстродействие- и больша  погрешность преобразовани  в динамике, обусловленные инерционностью исполнительного электродвигател , технологическими погрешност ми узлов электромеханической след щей системы (люфтом в редукторе , трением и т. д.), вибраци ми и автоколебани ми компенсационного элемента .

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  преобразователь угла поворота в ла в код, содержащий генератор опорного сигнала, подключенный к синусно-косинусному датчику, выход которого подключен к электромеханическому компенсационному элементу, кинематически св занному с двигателем и кодовым датчиком угла, выход кодового датчика уГл; подключен R одному входу цифрового сумматора, избирательный усилитель, выход которого подключен к блоку управлени , выход блока управлени  подключен к другому входу цифрового сумматора, усилитель мощности, подключенный к двигателю 2. В этом преобразователе дл  умень шени  динамической ошибки сигнал переменного тока, пропорциональный углу рассогласовани  между аналоговым датчиком и электромеханическим компенсационным элементом, после усилени  н выпр млени  в согласующем блоке преоб рЬзуетс  по амплктуйе в код, который с)5гммируетс  с кодом углового датчика, устаношгенного на валу компенсационного элемента. Величина динамической погрешности да)ного преобразовател  зависит от ста бильности Опорного напр жени , поступа ющего на вход синуско-косинусного датчйка , от стабильности коэффициентов усилени  и линейности характеристик иебира тель.ного усилител  и блока ynpa&neitusi. Точность таких преобразователей мв.о г-их, практических случаев ик кспользова нн  бывает HeuociaTOHKOli. Целью изобретени   вл етс  повышени точности пре5з€разоват-ел . ПостаБлегкпа  цель, достигаетс  тем что в преобразователь угла поворота в Код, введены блок г.среобрааовани  кода в напр жение, делитель напр жэки  и аналоговый сумматор, входы блок  пре образовани  кода в напр жение подщтюче ны к выходам генератора опорного сигнала и блока управлени , выход подключен к усилителю, мощности и через целитель напр жени  к одному входу аналсгов.ого сумматора, другой вход когорого соеди--иен с выходом электромеханического пенсационного элемента, а выход пов.клю- чен к избирательному усьчителю. Структурна  схема преобрааователз представлена на чертеже. Преобразователь содержит синусно™ косинусный датчик 1, генератор 2 опорного сигнала, электромеханический компенсационный элемент 3, блок 4 преоб- рааоЕаки  кода в напр жение, блок 5 уп равлени , ссюто щий, например, из по :: е« аовательно включенных преобразовател  напр жение-частота и реверсивного счетчика , делитель 6 напр же:-5Ий, редуктор 7 избирательный усилитель 8, двигатель 9 кодовый датчик 10 угла, аналоговый сум матор 11, цифровой сумматор 12, усили тель 13 мощности. Многопа юсный сипуснс -косикуспый атчик 1 (СКД) установлен на измер еом валу и апектрически соединен с соотетствуют ими т:,-4 одамн эпектромеханкчес- ого компенсационного элемента 3, выолненного , например, в вице авухпол:юсого СКД - приемникь. Электромеханичес ий компенсационнь.й элемент 3 кинэма ическ{4 соединен с двигателем 9 Е с коовым датчиком 10 угла. Выход генера™ ора 2 подключен к датчику 1 и блоку 4 реобразозани  кода Е напр жение. Преобразовагель работает слепующим бразом. На sbiXOAe компенсацнонного элемента 3 формируетс  сигнал переменного тска, пропорциональный :ш агигшитуце yrsrj р&с огласовани  м-зжку датшком 1 и гсомпеч™ сационным элементом 3. Этот сигнйп рассогласоБани  черэо сумматор 11 пос ле усилени  в избирательном усш.г , еле S поступает на вход блока 5 управлеь-:й . При Боадействки сигнала рассогласо аани  на вьтходе блокз. 5 управлени  фор мйруетсй измен ющийс  во времени циф ровен код, поступающий на вход блока 4 преобразовани  кода в напр жение, в . котором формируетс  сигнал переменно го 7ока, амплитуда которого прсзпорцио- Нйльно измен етс  в соответсгвии с вы- л.одкым кодом блока 5 уп.раЕ-леки , а фа. еа - противопопожпа знаггу сигнала рас согласован):1 , сг юрмнрованцого на вылоде аиалоговоГо сумматора 11. ГТргт тгулевом выходном коде блока 5 управлени  амп™ лнтуда выxoн u гo сигиала бпокс 1 рэсна нулю, а при максимальном: блоиа 5 упраБ-цсни  -- максимальна и равыа амп. литудэ oiicauoro сигнала генератора 2., BbEXOu/ioii сигнал блока 4 постуиает соотвотственнс на обмотку уцрашгени  йвигагел  9 и «ереа делитель 6 напр жени ; на второй вход аналогового сумма. тора 11. При неподвихдном датчике 1 сигнал рассогласовани  на выходе компенсационного элементе 3 pfiaeH нулю. Динами. ческа  погрешность отсутствует. При этом равны нугао и выходные сигналы аналогового сутлматора 11, ускп теп  8 бпоК. 5 управлен1;  м блока 4 преобразовани  кода в напр ;ке 1ш. Двнгатель 9 неподвижен, а вь;ходисй код пат--чика 10 угла равен иэыер емовд вала датчика 1, В динамике при изменении у г/о :О соположени  вала датчика 1 на вьгхоце компенсац онного элемента 3 подвл. с  сигнал рассог &соБвни . Под воздействием сигнала рассогласовани  в блоке 5 управлени  форгл руегс  измен ющийс  во времени от нул  до д Q код, который пропорционально измен ет и амп литуду выходного сигнала блока 4 ог нул  до Д и . Выходной сигнал блока 4 в аналоговом сумматоре 11 в противофазе суммируетс  с сигналом рассогласов&ни . В результате через временной промежуток А,{ выхоцной сигнал блока 4скомпенсирует до нул  сигнал рассог™ ласовани  и блок 5 управлени  отключит с . На вьпсоде блока 5 управлени  зафиксируетс  ко , пропорциональный по моду.™ лю сигналу рассогласовани , а на выходе блока 4 сформируетс  сигнал, переменного тока; пропорциональный коду блока 5 управлани . Врем  задержки .4li , в течение кото рого произойдет автоматическа  компен«. саци  Б сумматоре 11 сигнала рассогласовани , практически будет определ тьс  инерционностью элементов блока 5 управлени . Выходной код блока 5 упраа;;е;и  , про порциональный динамической погрешносги, поступает также в цифровой сумматор 12 Б котором осуществл етс  алгебраическое суммирование кода цатчика 10 угла и ко да, пропорционального цииамической погрешности . В резулыате через врем  за держки Atj на выходе цифрового сумматора 12 будет кои, пропорциональный .амерк1 лому углу. Поскольку сигнал на выходе ускпител  8 практически бу &г равен нулп, то нестабильность коэффинн- ента усйлегт   и iienvmeMHocTb рабочей ха. рактер -гстики ус ет тел  8 практически не будет вли ть на выходной ход бло1ш 5управлений и, следовательно, цифрового cyiviMaTopa 12. Во врем  автоматической компенсации сигнала рассогласований выходное напр жение блока 4 поступает также на обмотку управлени  двигател  9 через усилитель 13 МОЩНОСТИ. Включение двигател , ввиду его инерционности , происходит через временной интервал t . Двигатель 9 разворачнвает за врем  Д ta, вал компенсационного элемента 3 до устранени  сигна ла рассогласовани , ilo мере разворота вала компенсационного элемента 3 умень- ш. етс  сигнал рассогласовани  на выходе компексациопного г- емента 3. На выходе а1гллогог1огс сумлюгора 11 Kf TKOBpeMeH- но го уг етс  управл ю  ий сигнал, рав- пый разности между сигналом рассогласовани  и компенсирующим сигналом делител  6 напр жени , Такпм образом осуществл етс  авГомагкческое слеконне компенсирующего сигнала делител  6 напр жени  за т еныцающкмс  до нул  сигналом рлссоглассааник компенсационного элемента 3. В результате при развороте вала компенсационного элементг 3 практически опновреме-жо буцет прсискодить уменьшение с-о нулЕ Сг:г;;ала рассо: ласова н  ком;;енсадионного элемента 3 и выходного сигнала блока 4. npri зтом код H-i в  тсоде цифрового cyivirviaTopa 12 во зрем;; рззворста Вала двиI aгeпй не мен етс  во времани и соотБогствуе Haiviep&eMoivjv углу датчика i, В согласовэнгом по юкении свнгатель 9 выю-гючаетс . Сгпишы iia выходах, элементз 3, сумкгаторй 11, б.:ска 5 управлени  и блока 4 с:дковЕтсл разными нулю. Точность преобрезовлтел  з части компенселиж динакг.г-.есксй погрешности электрсмехакгческСл; cJ вlЯйщeй системы практически определ етс  точностью 6rio ка 4 f делител  6 мапр жек  , при этом нестйбшчьпость Kosdx|j -Si & передачи усилител  S и блс-з 5 управлеки  не оказывает впи ки  i: очгггасть устройсТ ва .. Б нйсто иоз иззесгни праоб разсватели кода г. а,-пр жение с погреш- нсстьто не более G,L%. Следовательно, прецпоженное устройство по-зволит осуществл ть  эмере пе угла зела датчкка 1 как г статике та;;; и s йинамкке с высокой точностью. Экономическ/.й эгЬфект от кспо ьзова- ни  устройства опредол атс  его техническими npeKiviyrnecTnaKni. D е т е -н к   о р ы у л а н 3 реобразогьат ель угла поворота вала код, содержа;д1Й .знератор опорного игнала, подключе;;,ъ:й к скпусно-коси- осному .датчику, выход которого подлючен к электромеханическому компенационному эЛементу, киьематнческк св анному с двигатолом н кодовым датчиом yrs.a, выход ко2оаого датчика угла одключен к оанс.;у входз цифрового суматора , избиратель.плй усилитель, выход оторого подглючан к б.;7оку управлени . ытсод блока ynpaB-isiiiifi псаключсн к друому Екозд- цифпсйОГО cy : гJTopa, ус(ши тель мощности, подключенный к авигателю . отличающийс  тем, что, с цепью повышени  точности преобразовател , в него введены блок преобразовани  кода в напр женке, делитель напр жени  и аналоговый сумматор, входы блока преобра.аовани  кода в напр жение подключены к выходам генератора опорного сигнала и блока управлени , выход подключен к усилителю мощности и через делитель напр жени  к одному входу ана логового сумматора, другой вход которо- 7,20 го соединен с выходом электромеханического компенсационного элемента, а выход подключен к избирательному усилителю . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Зверев А. Е. и др. Преобрйзователи угловых перемещений в цифровой код. п.. Энерги , 1974, с. 76, рис. 26. 2.Авторское свидетельство СССР №465646, кл. G О8 С 9/04, 21.05.74 (прототип).

Claims (1)

1. Преобразовавель угла поворота вала в код, содержащий генератор опорного

   Включение двигателя, ввиду его инерционности, происходит через временной интервал ζχ 1р»Д . Двигатель 9 разворачивает за время Δ1 а, вал компенсационного элемента 3 до устранения сигнала рассогласования. По мере разворота вала компенсационного элемента 3 умень—. шается сигнал рассогласования на выходе компенсационного с-лемента 3. На выходе аналогового сумматора 11 кратковременно появляется управляющий сигнал, рав— сигнала, подключеныый к сииусно-коси— косному .датчику, выход которого подключен к электромеханическому компенсационному элементу, кинематически связанному с двигателем и кодовым датчиком угла, выход кодового датчика угла подключен к однелгу входу цифрового сумматора, избирательный усилитель, выход которого подключен к блоку управления, выход блока управления подключен к другому входу цифрового сумматора, усили—

   7.20454 тель мощности, подключенный к двигателю, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности преобразователя, в него введены блок преобразования кода в напряжение, делитель напряжения и аналоговый сумматор, входы блока преобразования кода в напряжение подключены к выходам генератора опорного сигнала и блока управления, выход подключен к усилителю мощности и через делитель напряжения к одному входу аналогового сумматора, другой вход которо го соединен с выходом электромеханического компенсационного элемента, а выход подключен к избирательному усилителю.