Уг оВое помигемие
сл ел
VtMtoe ускорение Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано а качестве датчика углового положени мгновенной скорости и уско рени вращени вала в точных цифровы системах автоматического управлени По основному авт.св. № 994990 известен датчик углового положени , скорости и ускорени вращени вала, содержащий генератор импульсов, первьй и второй счетчики, формирователь опорных сигналов, фазовращатель, нул орган, первый и второй регистры, управл емьй ключ, формирователь задержанных импульсов и дополнительньш триггер, а также фильтр нижних частот и последовательно соединенный фазовый детектор, интегратор, суммир- тощий элемент и управл емый -генератор , Вькод генератора импульсов подключен непосредственно к первому счетчику и через ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, - к второму счетчику, нуль-орган через последовательно соединенные фазовращатель и формирователь опорных сигналов подключен к выходу старшего разр да первого счетчика, выходы всех разр дов которого соединены с входами первого регистра, первый вход дополнительного триггера и вход формировател задержанных импульсов соединены с выходом нуль-органа, первьй, второй и третий выходы формировател задерлшнных импульсов - соответствен но с входом разрешени записи второг регистра, входом сброса второго счет чика и вторым входом дополнительного триггера, выходы счетных триггеров второго счетчика - с информационными входами второго регистра, выход нуль органа подключен также к первому вход фазового детектора, второй вход кото рого соединен с выходом управл емого генератора, а вход фильтра нижних частот подключен к входу интегратора и к второму входу суммирующего элемента 1 . Недостаток известного устройства заключаетс в наличии динамической погрешности при измерении переменных ускорений вращени . Вь ходное напр же ние фазовращател пропорционально измер емому ускорению только при по сто нном значении ускорени , а при переменном ускорении по вл етс дина мическа ошибка измерени ускорени . Цель изобретени - уменьшение дй- намической погрешности измерени углового ускорени . Указанна цель достигаетс тем, что в датчике углового положени , скорости и ускорени вращени вала между выходом суммирующего элемента и входом управл емого генератора дополнительно включены последовательно соединенные дифференцирующие звено и вычитающий элемент, причем выход суммирующего элемента также подключен к второму входу вычитающего элемента. На чертеже изображена структурна схема датчика углового положени , скорости и ускорени вращени вала. 1 Датчик содержит генератор 1 импульсов , выход которого подключен к счетному входу первого счетчика 2, выполненного на триггерах. Выход старшего разр да счетчика 2 через формирЬватель 3 опорных сигналов соединен с входом фазовращател 4, подключенного своим выходом к входу нуль-органа 5. Выход нуль-органа 5 соединен с входом разрешени записи первого регистра6, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих триггеров счетчика 2. Выход генератора 1 импульсов соединен также со счетным входом второго счетчика 7 через ключ 8, управл ющий вход которого соединен с выходом дополнительного триггера 9. Вход сброса триггера 9 соединен с выходом нуль-органа 5, выход нуль-органа 5 - с входом формировател 10 задержанных импульсов, первьй выход которого подключен к входу разрешени записи второго ре (Гистра 11. Информационные входы регистра 11 соединены с соответствующими выходами триггеров второго счетчика 7, вход предустановки которого подключен к второму выходу формировател 10 задержанных импульсов, третий вьсход формировател 10 соединен с входом установки в единичное состо ние дополнительного триггера 9. Выход нуль-органа 5 соединен таюке с первым входом фазового детектора 12, выход которого подключен к входу фильтра 13 Hi-DKHHX частот и входу интегратора 14. Выход интегратора 14 подключен к входу суммирующего элемента 15, другой вход которого подключен к выходу фазового детектора 12. В1,1ход суммирующего .элемента 15 под31 ,10 ключей к первому входу вычитающего элемента 16 и входу дифференцирующег звена 17, выход которого соединен с вторым входом вычитающего элемента 16, соединенного своим выходом с вхо дом управл емого генератора 18, Датчик углового положени , скорос ти и ускорени вращени вала работае следующим образом. Первый счетчик 2 выполн ет функцию делител частоты генератора 1. Формирователь 3 вырабатывает из выходных периодических сигналов первого счетчика 2 опорные напр жени фазовращател 4. Нуль-орган 5 формируе из выходных синусоидальных сигналов фазовращател 4 пр моугольные период ческие сигналы, по переднему фронту которых осуществл етс запись кода первого счетчика 2 в первый регистр 6. Б последнем фиксируетс код текущего углового положени вала. Второй счетчик 7, имеющий разр дность , равную разр дности первого счетчика 2 плюс дополнительный знаковый разр д, вместе с ключом 8, дополнительным триггером 9, формирователем 10 задержанных импульсов и регистром 11 образуют блок вычислени частоты вращени , причем вычисле ние кода скорости заменено вычислением кода приращени ДТ периода Т выходного сигнала фазовращател по отношению к периоду Тд опорного сигнала фазовращател . По переднему фронту выходного сиг нала нуль-органа 5 переходит в нулевое состо ние дополнительный триггер 9 и одновременно запускаетс формирователь 10 задержанных импульсов. Сигнал с выхода триггера 9, воздейст ву на управл ющий вход ключа 8, прекращает поступление импульсов генератора 1 на счетный вход второго счетчика 7. Через врем , достаточное дл переноса в счетчике 7, вьтрабатытаетс первый импульс формировател 10, который поступает на вход разрешени записи второго регистра 11 и осуществл ет запись кода ДТ из счетчика 7 во второй регистр 11. Второй импульс формировател 10, воздейству на используемые входы предустановки второго счетчика, осуществл ет запись в счетчик 7 кода, соответствующего промежутку времени между по влением первого и третьего выходных импульсов формировател 10. Импульс третьего выхода формировател 10 переводит в единичное состо ние триггер 9, в результате чего открываетс ключ 8 и сигналы генератора 1 вновь поступают на вход счетчика 7. Поскольку коэффициенты пересчета первого счетчика 2 и второго счетчика 7 равны, то в конце каждого периода выходного сигнала нуль-органа 5 в регистре 11 будет зафиксирован либо пр мой код ДТ, если Т TO, либо дополнительньй код ЛТ, если Т Т0. Фазовый детектор 12, фильтр 13, интегратор 14, суммирующий элемент 15, вычитающий элемент 16, дифференцирующее звено 17 и управл емый генератор 18 образуют блок вычислени ускорени . Выражени дл выходного напр жени и(р) фазового детектора 12 и выходного напр жени ) суммирующего элемента 15 следую чие: и,(р) (p) - ) ; и,(р) (p) где Т посто нный коэффициент; р - оператор Лапласа; F - частота управл емого генератора; F тг -1- F о - вр F-J - частота опорного сигнала фазовращател ; Fg - частота вращени вала; -- - передаточна функци интег ратора. Выходное напр жение суммирующего элемента 15 подано на первый вход вычитающего элемента 16 и на вход дифференцирующего звена 17с передаточной функцией , выход которого соединен с вторым входом вьгаитающего элемента 16. Напр жение на выходе вычитающего элемента 16 в операторной форме и(р) равно U(p) 1 - . Выходное напр жение вычитающего элемента 16 вл етс управл ющим дл генератора 18, так что F2(p) ). Следовательно, K-V4r.P((f)(P)T2P Из этого выражени следует, что при обеспечении условий Т2 Т и 1/TT напр жение U-, на выходе фазового детектора 12 было бы строго пропорционально измер емому угловому
S11070556
ускорению и динамическа погрешность из- Предлагаемое устройство позвол ет мерени ускорени казались бы полностью уменьшить динамическую погрешность устранена (идеальный случай блока 17). измерени .