CS211000B1

CS211000B1 - Circuit of angle of pitch sensor with direct-current outlet

Info

Publication number: CS211000B1
Application number: CS953579A
Authority: CS
Inventors: Jiri Lamac; Wolfgang Zeller
Original assignee: Jiri Lamac; Wolfgang Zeller
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález se týká měřicí a regulační techniky. ŘeSí problém měření úhlu natočení mechanických částí strojů,např. lopatek vodní turbíny. Jde o polohový transformátor napájený střídavým napětím obdélníkového průběhu, vjehož výstupní signál se dvoupulsně usměrňuje, frekvenčně koriguje a filtruje. Výstupní stejnosměrný signál čidla je úměrný úhlu natočení hřídele polohového transformátoru. Vynálezu může být využito při regulaci technologických procesů, zejména v těžkém průmyslu. Vynález je definován v jednom bodě a popis je doplněn jedním výkřesem.The invention relates to measuring and regulating techniques. It solves the problem of measuring the angle of rotation mechanical machine parts, e.g. blades water turbines. It is a position transformer powered by rectangular waveform, in which the output signal is two-pulse streamlines, corrects and filters. The output DC signal of the sensor is proportional the angle of rotation of the position transformer shaft. The invention can be used in regulation technological processes, especially in the heavy industry. The invention is defined at a single point a the description is accompanied by one shout.

Description

Vynález se týká zapojení čidla úhlu natočení se stejnosměrným výstupem pro snímání úhlu natočení rozváděčích i oběžných lopatek vodní trubiny.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the connection of a rotary angle sensor with a DC output for sensing the rotational angle of water guide blades.

Nejznámější čidla úhlu natočení se stejnosměrným výstupem jsou potenciometry. Potenoiometry jsou vhodné pro snímání úhlu natočení při pomalých pohybech a nebo při malém počtu hodin činnosti zařízení, u polohových servomechanismů, v letecké technice a při řízení technologických procesů,např. ve válcovnách. Mechanický kontakt mezi běžcem potenciometru a odporovou dráhou je nevýhodný pro omezenou životnost, přechodový odpor a značný výstupní odpor obvodu, do kterého je zařazen.The most well-known DC output encoders are potentiometers. The potenoiometers are suitable for sensing the angle of rotation during slow movements or for a small number of hours of operation of the device, in positional servomechanisms, in aviation technology and in the control of technological processes, eg. in rolling mills. The mechanical contact between the potentiometer slider and the resistive path is disadvantageous for the limited service life, the transient resistance, and the considerable output resistance of the circuit into which it is incorporated.

U náročných průmyslových konstrukcí, při regulaci parních a vodních turbin, těžních strojů, válcovacích stolic apod. se používá snímačů, které pracují na indukčním nebo kapacitním principu. Výstupní napětí těchto snímačů se potom usměrňuje usměrňovačem nebo fázovým diskriminátorem. Výhodou fázového diskriminátoru je, že zvyšuje měřicí rozsah snímače. Nevýhodou diskriminátoru je značný počet elektrických prvků, které zhoršují spolehlivost celého snímacího zařízení.In demanding industrial constructions, in the regulation of steam and water turbines, mining machines, rolling mills, etc., sensors are used that work on an inductive or capacitive principle. The output voltage of these sensors is then rectified by a rectifier or phase discriminator. The advantage of phase discrimination is that it increases the measuring range of the sensor. The disadvantage of the discriminator is the considerable number of electrical elements that impair the reliability of the entire sensing device.

Proto vznikl požadavek na vyvinutí takového zapojení, které by dosahovalo stejného nebo vyššího rozsahu přesností, bez použití fázového diskriminátoru.Therefore, there has been a demand to develop a circuit that achieves the same or higher accuracy range without using a phase discriminator.

Tento požadavek splňuje předložené zapojení čidla úhlu natočení se stejnosměrným výstupem podle vynálezu, které sestává z generátoru střídavého napští lineárního selsynu, usměrňovače, filtru a výkonového zesilovače. Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstup generátoru je spojen se vstupem kompenzačního článku a s budícím vstupem lineárního selsynu, jehož výstup je spojen s prvním vstupem usměrňovače a se druhým vstupem filtru. Třetí vstup filtru je spojen s výstupem kompenzačního článku a se druhým vstupem usměrňovače, jehož výstup je spojen s prvním vstupem filtru. Čtvrtý vstup filtru je spojen s výstupem korekčního bloku. Výstup filtru je spojen se vstupem výkonového zesilovače, jehož výstup je spojen s výstupní svorkou.This requirement fulfills the present invention of a DC output angle sensor of the invention, which consists of a linear selsyne AC generator, a rectifier, a filter and a power amplifier. SUMMARY OF THE INVENTION The output of the generator is connected to the input of the compensation cell and to the drive input of the linear selsyn, the output of which is connected to the first input of the rectifier and the second input of the filter. The third filter input is connected to the output of the compensation cell and to the second rectifier input, the output of which is connected to the first filter input. The fourth filter input is connected to the output of the correction block. The filter output is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the output terminal.

Výhodou«uspořádání podle vynálezu je jednodušší zapojení, a tím i vyšší spolehlivost čidle. Zařízení, na kterém je zapojení čidla podle vynálezu uplatněno nevyžaduje proto prostoje z důvodu údržby. Poruchy čidla ve srovnání se známými systémy snímání úhlu natočení jsou prakticky zanedbatelné. Tím se umožní lepší časové využití technologického zařízení vybaveného těmito čidly.The advantage of the arrangement according to the invention is that it is easier to connect and thus to increase the reliability of the sensor. The device on which the sensor connection according to the invention is applied does not require maintenance downtime. Sensor failures are virtually negligible compared to known angle sensing systems. This will allow better time utilization of the technological equipment equipped with these sensors.

Příklad zapojení čidla úhlu natočení se stejnosměrným výstupem podle vynálezu je v blokovém schématu znázorněn na připojeném výkrese.An example of a wiring angle sensor with a DC output according to the invention is shown in the block diagram in the accompanying drawing.

Výstup 11 generátoru J. je spojen s budicím vinutím 21 lineárního selsynu 2 a se vstupem 31 kompenzačního článku J. Generátor X je vytvořen z operačního zesilovače s kombinovanou zpětnou vazbou a se stabilizací výstupního napětí Zenerovými diodami. Slouží ke generováni střídavého napětí obdélníkového průběhu. Lineární selsyn 2 Je polohový transformátor. Kompenzační článek J je pasivní RC člen integračního charakteru. Výstupní vinutí 22 lineárního selsynu 2 j® spojeno s prvním vstupem 51 usměrňovače 2 a se druhým vstupem 62 filtru 6.The output 11 of the generator J is connected to the excitation winding 21 of the linear selsyn 2 and to the input 31 of the compensation cell J. The generator X is formed from an operational amplifier with combined feedback and stabilizing the output voltage by Zener diodes. Used to generate AC voltage of rectangular waveform. Linear Selsyn 2 is a position transformer. Compensation cell J is a passive RC element of integrative character. The output winding 22 of the linear selsyn 2 is connected to the first inlet 51 of the rectifier 2 and to the second inlet 62 of the filter 6.

Usměrňovač 2 J® operační zesilovač s nelineární zpětnou vazbou tvořenou odporem a diodou v sérii. Filtr 6 je operační zesilovač se zápornou zpětnou vazbou pro vytvoření aktivního filtru. Výstup 32 kompenzačního článku J je spojen se druhým vstupem 52 usměrňovače 2 a se třetím vstupem 63 filtru 6. čtvrtý vstup 64 filtru 6 je spojen s výstupem 71 korekčního bloku 2, korekční blok 2 3® vytvořen jako odporový dělič nebo jako potenciometr, případně jako zdroj proudu. Výstup 65 filtru 6 je spojen se vstupem 8) výkonového zesilovače 8. Výkonový zesilovač 2 3® vytvořen z operačního zesilovače a dvojice komplementárních tranzistorů v zapojení jako sledovač.Rectifier 2 J® operational amplifier with non-linear feedback formed by resistor and diode in series. Filter 6 is an op amp with negative feedback to create an active filter. The output 32 of the compensation cell J is connected to the second input 52 of the rectifier 2 and to the third input 63 of the filter 6. The fourth input 64 of the filter 6 is connected to the output 71 of the correction block 2. power supply. The output 65 of the filter 6 is coupled to the input 8) of the power amplifier 8. The power amplifier 23 is formed from an operational amplifier and a pair of complementary transistors in a wiring manner.

Zapojení pracuje takto. Generátor 1 vytváří stabilizované střídavé napětí obdélníkového průběhu. Tímto napětím se napájí budicí vinutí 21 lineárního selsynu £. Současné se budicí střídavé napětí kmitočtově upravuje v kompenzačním článku £ a kmitočtově upravené napětí se přivádí na třetí vstup 63 filtru 6 a na druhý vstup 52 usměrňovače £. Podle natočení rotoru lineárního selsynu £ se indukuje v jeho výstupním vinutí 22 úměrně střídavé napětí.The wiring works as follows. The generator 1 generates a stabilized rectangular AC voltage. This voltage supplies the excitation winding 21 of the linear selsyn. Simultaneously, the excitation AC voltage is frequency adjusted in the compensation cell 6 and the frequency-adjusted voltage is applied to the third input 63 of the filter 6 and to the second input 52 of the rectifier 6. Depending on the rotation of the linear selsyn rotor 6, a proportionally alternating voltage is induced in its output winding 22.

V usměrňovači £ se oba vstupní střídavé signály odečtou a jejich rozdíl se jednopulsně usměrní. Výsledný signál se vede z výstupu 53 na první vstup 61 filtru 6. Ve filtru 6 se tento signál sčítá se střídavým napětím na jeho druhém vstupu 62 a se střídavým napětím na jeho třetím vstupu 6£, a to jak co do velikosti tak co do polarity. Signál na výstupu 65 filtru 2 je dvoupulsně usměrněný, vyfiltrovaný, a je úměrný úhlu natočení lineárního selsynu £.In the rectifier 8, both AC input signals are subtracted and their difference is rectified in a single pulse. The resulting signal is output from output 53 to first input 61 of filter 6. In filter 6, this signal is summed with alternating voltage at its second input 62 and alternating voltage at its third input 61, both in size and polarity. . The signal at the output 65 of the filter 2 is biased, filtered, and proportional to the angle of rotation of the linear selsyn.

Stejnosměrný signál, vystupující z korekčního bloku £ určuje počáteční bod celé charakteristiky, tzv. elektrickou nulu. Vyfiltrované stejnosměrné napětí, která přichází na vstup 81 výkonového zesilovače £ se zesílí a zesílený signál se vede z výstupu 82 na výstupní svorku £.The DC signal output from the correction block 8 determines the starting point of the whole characteristic, the so-called electrical zero. The filtered DC voltage coming to the input 81 of the power amplifier 8 is amplified and the amplified signal is output from the output 82 to the output terminal 8.

Vynálezu může být využito při regulaci technologických procesů, zejména v těžkém průmyslu.The invention can be used in the regulation of technological processes, especially in heavy industry.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

DC Output Angle Sensor Connection, consisting of a linear selsyne AC generator, rectifier, filter, and power amplifier, characterized in that the generator output (11) is coupled to the input (31) of the compensation cell (3) and the excitation a winding (21) of a linear selsyn (2) whose output winding (22) is connected to a first inlet (51) of the rectifier (5) and to a second inlet (62) of a filter (6) whose third inlet (63) is connected to an outlet (32) a compensating element (3) and a second input (52) of the rectifier (5), the output (53) of which is connected to the first input (61) of the filter (6), the fourth input (64) of which is connected to the output (71). and the output (65) of the filter (6) is connected to the input (81) of the power amplifier (8), the output (82) of which is connected to the output terminal (9).