RU2492419C1 - Device for measuring turn angle - Google Patents
Device for measuring turn angle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492419C1 RU2492419C1 RU2012110088/28A RU2012110088A RU2492419C1 RU 2492419 C1 RU2492419 C1 RU 2492419C1 RU 2012110088/28 A RU2012110088/28 A RU 2012110088/28A RU 2012110088 A RU2012110088 A RU 2012110088A RU 2492419 C1 RU2492419 C1 RU 2492419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- frequency
- varactor
- angle
- sensor
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in process control systems.
Известен датчик угла поворота генераторного типа, содержащий генератор с элементом на поверхностных акустических волнах (ПАВ), опорный генератор, смеситель, фильтр нижних частот, усилитель, измеритель и микропроцессор (см. Лепих Я.И. Датчик угла поворота генераторного типа с элементом на поверхностных акустических волнах. Электроника и конструирование в электронной аппаратуре, 2009, №3 с.24-25). В этом датчике, основанном на использовании анизотропии электрофизических параметров (ЭФП) монокристаллического пьезоэлектрического звукопровода элемента на ПАВ, эффект зависимости рабочей частоты элемента на ПАВ от анизотропии ЭФП при вращении вала дает возможность измерить угол поворота контролируемого объекта.A known generator-type angle sensor containing a generator with an element on surface acoustic waves (SAW), a reference generator, a mixer, a low-pass filter, an amplifier, a meter and a microprocessor (see Lepikh Y.I. A generator-type angle sensor with an element on the surface acoustic waves, Electronics and design in electronic equipment, 2009, No. 3, p.24-25). In this sensor, based on the use of anisotropy of electrophysical parameters (EPP) of a single-crystal piezoelectric sound duct of an element on a surfactant, the effect of the dependence of the operating frequency of an element on a surfactant on the anisotropy of an EPP during shaft rotation makes it possible to measure the angle of rotation of a controlled object.
Недостатком этого известного датчика является погрешность, связанную с температурным влиянием окружающей среды на акустоэлектронный элемент.The disadvantage of this known sensor is the error associated with the temperature influence of the environment on the acoustoelectronic element.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип устройство для определения угла поворота регулирующего органа (см. А.Г. Гарганеев. Технические средства автоматизации и управления. Томск, ТУСУР, 2007, с.105-106). В этом устройстве, содержащем сельсин-датчик и сельсин-приемник, соединенные между собой линиями связи, при повороте ротора сельсина-датчика на некоторый угол, ротор сельсина-приемника самостоятельно под воздействием синхронизирующего момента отрабатывает угол, заданный датчиком. Следовательно, по величине ЭДС какой-нибудь обмотки ротора сельсина-приемника можно судить об угле поворота регулирующего механизма, воздействующего на ротор сельсина-датчика.The closest technical solution to the proposed one is the device adopted by the author for the prototype to determine the angle of rotation of the regulatory body (see A.G. Garganeev. Technical means of automation and control. Tomsk, TUSUR, 2007, p.105-106). In this device, which contains a synchro sensor and a synchro-receiver connected by communication lines, when the rotor of the synchro-sensor is rotated by a certain angle, the rotor of the synchro-sensor independently fulfills the angle set by the sensor under the influence of a synchronizing moment. Consequently, by the magnitude of the EMF of some winding of the rotor of the selsyn-receiver, one can judge the angle of rotation of the regulating mechanism acting on the rotor of the selsyn-sensor.
Недостатком данного устройства можно считать узкую функциональную возможность.The disadvantage of this device can be considered a narrow functionality.
Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение функциональной возможности.The technical result of the proposed device is the expansion of functionality.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения угла поворота, содержащее сельсин-датчик, соединенный входом с первым источником питания, введены второй и третий источники питания, вычитатель, выпрямитель, генератор с варакторной перестройкой частоты и измеритель частоты, причем выход сельсина-датчика соединен с первым входом вычитателя, второй вход которого подключен ко второму источнику питания, выход вычитателя через выпрямитель подключен к первому плечу генератора с варакторной перестройкой частоты, второе плечо которого подключено к третьему источнику питания, измеритель частоты соединен с третьем плечом генератора с варакторной перестройкой частоты.The technical result is achieved by the fact that a second and third power sources, a subtractor, a rectifier, a generator with varactor frequency tuning and a frequency meter are introduced into the device for measuring the angle of rotation, which contains a synchro sensor connected to the input of the first power source, and the output of the synchro sensor connected to the first input of the subtractor, the second input of which is connected to the second power source, the output of the subtractor through the rectifier is connected to the first arm of the generator with varactor frequency tuning, the second whose head is connected to a third power source, the frequency meter is connected to the third arm of the generator with varactor frequency tuning.
Сущность заявляемого технического решения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что при повороте ротора сельсина-датчика на угол по измеренной величине частоты генератора с варактороной перестройкой частоты, определяют значение угла поворота регулирующего органа, воздействующего на ротор сельсина-датчика.The essence of the claimed technical solution, characterized by a combination of the above features, is that when the rotor of the selsyn sensor rotates an angle from the measured frequency of the generator with varactor frequency tuning, the value of the angle of rotation of the regulatory body acting on the rotor of the selsyn sensor is determined.
Наличие в заявляемом способе перечисленных существенных признаков позволяет решить поставленную задачу измерения угла поворота регулирующего органа измерением частоты генератора с варактороной перестройкой частоты с желаемым техническим результатом, т.е. расширением функциональной возможности заявляемого устройства.The presence of the listed essential features in the claimed method allows us to solve the problem of measuring the angle of rotation of the regulatory body by measuring the frequency of the generator with varactor frequency tuning with the desired technical result, i.e. expanding the functionality of the claimed device.
На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.
Устройство содержит первый источник питания 1, соединенный со входом сельсина-датчика 2, вычитатель 3, подключенный ко второму источнику питания 4, выпрямитель 5, соединенный выходом с первым плечом генератора с варакторной перестройкой частоты 6, третий источник питания 7 и измеритель частоты 8.The device contains a first power source 1 connected to the input of the synchro sensor 2, a subtractor 3 connected to the second power source 4, a rectifier 5 connected by the output to the first arm of the generator with varactor frequency tuning 6, a third power source 7 and a frequency meter 8.
Устройство работает следующим образом. Пусть с выхода первого источника питания 1 переменное напряжение подается на вход сельсина-датчика 2 (обмотку возбуждения статора). Тогда при каком-нибудь значении угла поворота ротора сельсина-датчика (воздействие регулирующего органа на ротор сельсина-датчика) для амплитуд электродвижующихся сил (ЭДС) фазных синхронизирующих обмоток ротора сельсина-датчика (см. Справочник по средствам автоматики. Энергоатомиздат, 1983 с.346), отнесенных относительно друг от друга на 120°, можно записатьThe device operates as follows. Suppose that from the output of the first power source 1, an alternating voltage is supplied to the input of the synchro sensor 2 (stator excitation winding). Then, for some value of the angle of rotation of the rotor of the synchro sensor (the effect of the regulator on the rotor of the synchro sensor) for the amplitudes of the electromotive forces (EMF) of the phase synchronizing windings of the rotor of the synchro sensor (see the Handbook of Automation. Energoatomizdat, 1983 p.346 ), relative to each other by 120 °, can be written
Еa=Ефcosα;E a = E f cosα;
Eb=Ефcos(α-2π/3);E b = E f cos (α-2π / 3);
Ec=Ефcos(α+2π/3),E c = E f cos (α + 2π / 3),
где Еф - ЭДС фазы при α=0°, Еa, Eb и Еc - амплитуды ЭДС фаз a, b и c соответственно, α - угол поворота.where E f - phase EMF at α = 0 °, Е a , E b and Е c - EMF amplitudes of phases a, b and c, respectively, α - angle of rotation.
Из приведенных выражений видно, что измерением амплитуды какой-нибудь ЭДС фазных обмоток ротора сельсина-датчика можно получить информацию об угле поворота ротора сельсина-датчика.It can be seen from the above expressions that by measuring the amplitude of some EMF of the phase windings of the rotor of the selsyn sensor, you can get information about the angle of rotation of the rotor of the selsyn sensor.
В предлагаемом устройстве для этого выход сельсина-датчика т.е.так, например, а-фазная его обмотка (фазные обмотки ротора соединены по схеме «Звезда») соединяется с первым входом вычитателя (сумматор, выполняющий функцию вычитания) 3. С выхода последнего разностное переменное напряжение, возникающее в результате вычитания двух входных переменных его сигналов, поступающих соответственно от выхода сельсина-датчика иIn the device for this output of the synchro sensor t.e.tak, for example, a his-phase winding (rotor phase windings connected in "star" circuit) connected to the first input of the subtracter (adder performs subtraction function) 3. From the output of the last differential AC voltage resulting from the subtraction of two input variables of its signals coming from the output of the selsyn sensor, respectively, and
второго источника питания 4, поступает на вход выпрямителя 5. После этого выпрямленное (постоянное) напряжение выпрямителя подается в первое плечо (варактор) генератора с варакторной перестройкой частоты 6. Одновременно постоянное напряжение с выхода третьего источника питания 7 поступает во второе плечо генератора с варактороной перестройкой частоты. Благодаря этому генератор вырабатывает электромагнитные колебания с фиксированной частотой. Сигнал с этой частотой далее посредством третьего плеча (волноводный выход генератора) генератора с варактороной перестройкой частоты поступает на вход измерителя частоты 8, где фиксируется значение частоты генерируемых колебаний.the second power source 4, is fed to the input of the rectifier 5. After that, the rectified (constant) voltage of the rectifier is supplied to the first arm (varactor) of the generator with varactor frequency tuning 6. At the same time, the constant voltage from the output of the third power source 7 enters the second arm of the generator with varactor tuning frequency. Due to this, the generator generates electromagnetic waves with a fixed frequency. A signal with this frequency is then transmitted via the third arm (waveguide output of the generator) of the generator with the varactor frequency tuning to the input of the frequency meter 8, where the frequency value of the generated oscillations is fixed.
При отсутствии угла поворота, т.е. α=0°, согласно данному устройству, выходной переменный сигнал вычитателя должен быть минимальным, практически, равным нулю (разность входных переменных напряжений вычитателя). В силу этого частота генератора, измеренная измерителем частоты, будет соответствовать нулевому углу поворота ротора сельсина-датчика.In the absence of a rotation angle, i.e. α = 0 °, according to this device, the output alternating signal of the subtractor should be minimal, practically equal to zero (the difference of the input variable voltage of the subtractor). Because of this, the frequency of the generator, measured by a frequency meter, will correspond to a zero angle of rotation of the rotor selsyn-sensor.
При повороте ротора сельсина-датчика, т.е. α≠0°, выходное переменное напряжение вычитателя по принципу работы последнего, будет отличаться от нуля из-за уменьшения выходного напряжения сельсина-датчика и постоянства выходного переменного напряжения второго источника питания. Следовательно, выходное напряжение вычитателя по мере увеличения угла поворота, будет увеличиваться. Принимая во внимание тот факт, что выходное разностное переменное напряжение вычитателя после выпрямления, поступает в первое плечо генератора с варакторной перестройкой частоты, то в данном случае благодаря этому на выходе генератора можно наблюдать перестройку частоты, полученной при отсутствии постоянного напряжения на варакторе генератора. При этом при увеличении постоянного напряжения на варакторе частота генератора будет увеличиваться, а при уменьшении напряжения на варакторе - уменьшаться. Таким образом, учитывая, что напряжение на варакторе связано с углом поворота ротора сельсина-датчика, то по изменению частоты генератора можно получить информацию о величине угла поворота ротора сельсина-датчика.When turning the rotor of the selsyn sensor, i.e. α ≠ 0 °, the output alternating voltage of the subtractor according to the principle of the latter, will differ from zero due to a decrease in the output voltage of the synchro sensor and the constancy of the output alternating voltage of the second power source. Therefore, the output voltage of the subtractor will increase as the angle of rotation increases. Taking into account the fact that the output difference alternating voltage of the subtractor, after rectification, enters the first arm of the generator with varactor frequency tuning, in this case, due to this, the frequency tuning obtained in the absence of a constant voltage on the generator varactor can be observed at the generator output. In this case, with an increase in the constant voltage on the varactor, the frequency of the generator will increase, and with a decrease in voltage on the varactor, it will decrease. Thus, taking into account that the voltage at the varactor is related to the angle of rotation of the rotor of the synchro sensor, information on the value of the angle of rotation of the rotor of the synchro sensor can be obtained from the change in the frequency of the generator.
Преимущество заявляемого устройства по сравнению с прототипом состоит в том, что здесь, благодаря применению генератора с варакторной перестройкой частоты, информацию об угле поворота можно получить в цифровом виде, облегчающем подключение устройства к вычислительной технике. Кроме того, в данном случае информативный частотный сигнал по своей природе может быть передан дистанционно на расстояние.The advantage of the claimed device compared to the prototype is that here, thanks to the use of a generator with varactor frequency tuning, information about the angle of rotation can be obtained in digital form, which facilitates the connection of the device to computer technology. In addition, in this case, an informative frequency signal by its nature can be transmitted remotely over a distance.
В предлагаемом устройстве в качестве генератора с варакторной перестройкой частоты может быть использован ГЛПД-2 с частотой (генерируемая генератором при отсутствии напряжения на варакторе) и мощностью 8,5 ГГц и 10 мВт соответственно, выпускаемый промышленностью.In the proposed device, as a generator with varactor frequency tuning, GLPD-2 can be used with a frequency (generated by the generator in the absence of voltage on the varactor) and a power of 8.5 GHz and 10 mW, respectively, manufactured by the industry.
Таким образом, в данном техническом решении на основе проведения частотного измерения угла поворота ротора сельсина-датчика, можно обеспечить расширение функциональной возможности устройства для измерения угла поворота регулирующего органа.Thus, in this technical solution, based on the frequency measurement of the angle of rotation of the rotor of the selsyn sensor, it is possible to provide an extension of the functionality of the device for measuring the angle of rotation of the regulatory body.
Предлагаемое устройство успешно может быть применено для измерения угла поворота различных регулирующих органов (клапана, заслонки, руля и т.п.). При этом диапазон изменения угла может колебаться от до 0 до 90°.The proposed device can be successfully used to measure the angle of rotation of various regulatory bodies (valve, damper, steering wheel, etc.). In this case, the angle variation range can vary from up to 0 to 90 °.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110088/28A RU2492419C1 (en) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | Device for measuring turn angle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110088/28A RU2492419C1 (en) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | Device for measuring turn angle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2492419C1 true RU2492419C1 (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=49164964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012110088/28A RU2492419C1 (en) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | Device for measuring turn angle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2492419C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620777C2 (en) * | 2015-10-27 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for measuring rotation angle |
| RU2626387C1 (en) * | 2016-10-14 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for electric current measurement |
| RU2628306C1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-08-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Differential current measurement device |
| RU2670701C1 (en) * | 2017-11-08 | 2018-10-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for measuring the angle of the throttle valve |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU559264A1 (en) * | 1975-10-03 | 1977-05-25 | Предприятие П/Я В-8759 | Device for remote transmission of angular displacement |
| UA20822U (en) * | 2006-08-10 | 2007-02-15 | V I Vernadskyi Tavriiskyi Nat | Method for correcting imbalance in system of proteolytic enzymes and their inhibitors |
| JP2007278963A (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Rotation angle and torque sensor |
| RU2327222C1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-06-20 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Converter of the shaft turn angle into electrical data signal |
| JP2012042352A (en) * | 2010-08-19 | 2012-03-01 | Tdk Corp | Rotation angle and torque sensor |
-
2012
- 2012-03-16 RU RU2012110088/28A patent/RU2492419C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU559264A1 (en) * | 1975-10-03 | 1977-05-25 | Предприятие П/Я В-8759 | Device for remote transmission of angular displacement |
| JP2007278963A (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Rotation angle and torque sensor |
| UA20822U (en) * | 2006-08-10 | 2007-02-15 | V I Vernadskyi Tavriiskyi Nat | Method for correcting imbalance in system of proteolytic enzymes and their inhibitors |
| RU2327222C1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-06-20 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Converter of the shaft turn angle into electrical data signal |
| JP2012042352A (en) * | 2010-08-19 | 2012-03-01 | Tdk Corp | Rotation angle and torque sensor |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620777C2 (en) * | 2015-10-27 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for measuring rotation angle |
| RU2628306C1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-08-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Differential current measurement device |
| RU2626387C1 (en) * | 2016-10-14 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for electric current measurement |
| RU2670701C1 (en) * | 2017-11-08 | 2018-10-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for measuring the angle of the throttle valve |
| RU2670701C9 (en) * | 2017-11-08 | 2018-11-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for measuring the angle of the throttle valve |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2492419C1 (en) | Device for measuring turn angle | |
| CN105247432B (en) | Frequency response determines device | |
| EP2466257A1 (en) | Method for matching the natural frequencies of the drive and sense oscillators in a vibrating coriolis gyroscope | |
| CN107210690B (en) | The angular error means for correcting of position detector and angular error bearing calibration | |
| CN100492873C (en) | Speed control apparatus of vector controlled alternating current motor | |
| US7513169B2 (en) | Rotational position measuring device | |
| CN101655371A (en) | Position signal damping method of inertial navigation system based on variable damping coefficient | |
| CN107430847B (en) | Active vibration noise control device | |
| JP2010145149A (en) | Electromagnetic induction type position detection device and method | |
| CN102393661B (en) | Digital closed loop control system for Coriolis mass flowmeter (CMF) | |
| WO2018062864A3 (en) | Device for compensating output signal of magnetic encoder | |
| KR20190018014A (en) | Control system | |
| US9804579B2 (en) | Method for operating a rotation rate sensor | |
| US9429413B2 (en) | Position detection device | |
| GB2529277A (en) | Systems and methods for determining acceleration based on phase demodulation of an electrical signal | |
| CN113054877A (en) | Permanent magnet motor harmonic disturbance torque suppression system based on characteristic frequency observer | |
| TW201741624A (en) | Gyroscopic apparatus and method for controlling gyroscopic apparatus | |
| JP2014122885A (en) | Angle detector | |
| Karabeyli et al. | Enhancing the accuracy for the open-loop resolver to digital converters | |
| AU2015408094B2 (en) | Method for generating a synthetic time period output signal | |
| JP2007017365A (en) | Vibration detection device | |
| JP2005147729A (en) | Rotational angle detector | |
| CN114136195A (en) | High-precision rotor position measuring system and measuring method | |
| Cherno | Control of electromagnetic vibratory drive using a phase difference between current harmonics | |
| JP6214480B2 (en) | Frequency response measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180317 |