SU1251331A1 - Преобразователь угла поворота вала в напр жение - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области робототехники и измерительной техники и может быть использовано дл  автоматизации производственных процессов . Целью изобретени   вл етс  по- вьшение точности и упрощение настройки преобразовател . Дл  этого в пре- образовйтель, содержащий источник сигнала несущей частотьг,. первичный преобразователь, первый фазометр, первый избирательный фильтр, введены дес ть ключей, четыре компаратора, три источника опорного напр жени , два интегратора, две оптронные пары, двухполупериодный выпр митель, второй избирательный фильтр, фильтр низких частот, второй фазометр, четыре делител  частоты, п ть элементов И, п ть элементов НЕ, два элемента ИЛИ, триггер, ждущий мультивибратор. Повышение точности и упрощение настройки преобразовател  достигаетс  за счет периодического контрол  фазовой характеристики первого и второго избирательных фильтров, одним из элементов которого  вл етс  оптоэлектрон- на  пара, величина сопротивлени  которой регулируетс  во врем  режима настройки. Длительность режима настройки и режима измерени  выбираетс  автоматически ждущим мультивибратором , делител ми частоты, элементами И, компараторами и источниками опорного напр жени  в зависимости от величины рассогласовани  фазовых характеристик избирательных фильтров. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. с: ю ел

Description

Устройство относитс  к робототехнике и измерительной технике и может быть использовано ,ол  автоматизации производственных процессов,

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и упрощение настройки преобразовател ,

На чертеже приведена схема преоб- разоззани  угл  поворота вала в на-, пр жение.

Преобразователь содержит источник 1 сигналов несущей частоты, первичный преобразователь 2, выполненный в виде СКВТ, избирателыгые фильтры 3 и 4, фазометры 5 и 6, интеграторы 7-9, оптронные пары 10 и 11, двух полупериодный выпр митель 12, одно- полупериодный выпр митель 13, компараторы 14-18, элементы НЕ 19-23, элементы И 24-28, источники 29-32 опорного напр жени , фильтр 33 низких частот, делители 34-38 частоты, элемент ИЛИ 39, триггер 40, ждущие мультивибраторы 41 и 42, мультивибратор 43, ключи 44-53, элемент КПИ 54.

Преобразователь работает следую- nijiM образом.

Сигналы несущей частоты Ц (t) и Uj(t), форма которых может быть импульсной , а также синусоидальной или пилообразной, поступают с источника

1питани  на входы преобразовател 

2на синус-косинусные обмотки статора СКВТ, С этих обмоток они трансформируютс  на измерительную обмотку ротора с коэффициентом трансформации , пропорциональным sinx и cosx где X - угол поворота ротора, т.е. умножаютс  на указанные величины, Сигнап с измерительной обмотки ротора СКВТ, пройд  ключ 44, поступает на избирателышй фильтр 3. После фильтра 3 сигнал принимает вид

Uj(t) А Б1п(.-Ч. + х), где - несуща  часто та J

А - амплитудное значение сигнала и,(t), определ емое параметрами фильтра 3.

Этот сигнал ) и сигнал U, (t) с. первого выхода источника 1 поступают на входы фазометра 5, измер ющего разность их фаз, т.е. определ ющего величину углового перемещени  X. Дл  устранени  погрешности . вносимой в процесс измерени  избирательным фильтром 3, устройство соде жит два идентичных измерительных ка

нала, поочередно работаюа их в режиме измерени  и настройки.

В момент включени  преобразовател  источник 32 опорного напр жени 

5 выраба1Ъ1вает напр жение, которое по- , ступает на интегратор 9. С выхода интегратора 9 Л1 Нейно нарастающее напр жение поступает на вход Koivmapa- тора 18 и сравниваетс  с пороговым значением напр жени  компаратора 18. Через некоторое врем  после включени  преобразоватеп  линейно нарастающее напр жение достигает значени  порогового напр жени  компаратора 18, 5 заданного параметрами элементов схемы компаратора 18. В момент достижени  равенства названных напр жений выходное напр жение ко паратора 18 скачкообразно измен етс . Это скач 0 кообразное изменение напр жени  запускает ждущий мультивибратор 42, который в результата генерирует импульс установки в ноль, поступающий на второй вход делител  38 частоты. Импульсы мультивибратора 43 генерируют пр моуголььие импульсы, которые после выпр млени  однополупериодным выпр мителем 13, поступают на информационный вход делител  38 частоты,

30 напр жени  на выходах которого сдвинуты друг относительно друга на четверть периода и имеют пр моугольную форму. Сдвиг по фазе поддерживаетс  строго равным четверти периода ав35 томатически, независимо от веро тного изменени  частоты мультивибратора 43.

В момент вклН)Ч€;ни  триггер 40 устанавливаетс , Например, в единичное состо ние, тем он переводит в режим измерени  первый канал, состо - 1ЦИЙ из блоков 44, 46, 3, 5, 48, 7, 10, 50, 52, и переводит в режим настройки второй идентичный канал, состо щий из блоков 45, 47, 4, 6, 49,

8,

15 51, 53, Если триггер 40 в мо

мент начала включени  установитс  в ноль, то режимы рг.боты названных каналов измен ютс  на противоположные. Логическа  единица, с выхода триггера

40 закрывает ключи 46, 48, 52 и инвертируетс  элементом НЕ 23. Логн- .ческий ноль с выхода элемента НЕ 23

открывает ключи 44 и 45, Выходной 55 сигнал преобразовател  2 проходит через открытый ключ 44 на вход избирательного фильтра 3, и, как указывалось вьше, пройд  избирательный

фильтр 3, поступает на первый вход фазометра 5, На втором входе фазометра 5 действует сигнал с первого выхода источника 1 сигналов несущей частоты. Выходное напр жение фазо- метра 5 пропорционально разности фаз входных напр жений. Через открытый ключ 50 оно поступает на выход преобразовател .

В это же врем  происходит наст- ройка второго канала, а именно настройка избирательного фильтра 4 на частоту сигналов источника 1 сигналов несущей частоты. Настройка происходит следующим образом: единичный сигнал с выхода триггера 40 закрывает ключи 45, 51, а логический ноль с выхода, элемента НЕ 23 открывает ключи 47, 49, 53. В результате этого сиг- нал с выхода источника 1 сигналов не сущей частоты через открытый ключ 47 поступает на вход избирательного фильтра 4, выходной сигнал которого поступает на первый вход фазометра 6, на втором входе которого действует названный сигнал с первого выхода источника 1 сигналов несущей частоты. Вследствие неточности начальной настройки на резонансную частоту фильтра 4 и температурных воз- действий фильтр 4 вносит фазовую погрешность при прохождении через него названного сигнала. В результате на выходе фазометра 6 имеет место нулевой сигнал. Этот сигнал, пройд  открытый ключ 49, интегрируетс  в интеграторе 8 с запоминанием . Выходной сигнал интегратора 8 поступает на вход оптронной пары i1, выполненной на светодиоде и фото- резисторе. Фоторезистор оптронной пары 11  вл етс  задающим резистором частотно зависимой цепи избирательного фильтра 4. Значение сопротивлени  этого резистора однозначно определ ет резонансную частоту фильтра 4.

Таким образом, выходное напр жение интегратора 8 определ ет , резонансную частоту фильтра 4. Выходное напр жение интегратора 8 будет измен тьс  и измен ть резонансную частоту фильтра 4 до тех пор, пока на входе его не будет действовать нулевое напр жение, т.е. выходное на-. пр жение фазометра 6 станет равным нулю. А нулевое выходное напр жение фазометра 6 означает, в свою очередь,

что фильтр ч настроен на резонансную частоту, точно равную частоте сигналов источника 1 сигналов несущей частоты , т.е. при последующем измерении избирательный фильтр 4 не будет вносить погрешность.

В процессе настройки ненулевое выходное напр жение фазо-метра 6 через открытый ключ 53 поступает на вход двухполупериодного выпр мител  12. Выходное напр жение выпр мител  сравниваетс  с нулем в компараторе 14, выходное нулевое напр жение которого соответствует ненулевому напр жению фазометра 6. Напр жение 1 на выходе компаратора 14 соответствует нулевому напр жению на выходе фазометра 6. Выходное напр жение компаратора 14 инвертируетс  элементом НЕ 19 и постз пает на вход элемента И 24. На втором входе элемента И 24 действует логическа  единица поступающа  с выхода элемента ИЛИ 54 В процессе настройки при ненулевом выходном напр жении фазометра 6 на выходе элемента НЕ 19 действует логическа  единица, и на выходе элемента 24 поэтому также действует логичес-г ка  единица. После настройки фильтра 4 выходной сигнал фазометра 6 становитс  нулевым,, и на выходе элемента НЕ 19 вместо единицы начинает действовать логический ноль. На выходе элемента И 24 логическа  единица мен етс  на логический ноль. Эта смена индицирует окончание настройки второго канала и готовность его к началу измерени , а врем  действи  названной логической единицы оказываетс  рав- ным времени настройки канала.

Перемена работы каналов могла бы осуществл тьс  сразу после окончани  настройки второго канала, однако дл  снижени  энергопотреблени , значительно возрастающего при переключении каналов из-за переходных процессов, целесообразным оказываетс  производить переключение в зависимости от длительности настройки каналов. Если врем  настройки мало - это означает, что из-за внешних воздействий избирательные фильтры 3 и 4 расстраиваютс  мало, и поэтому переключение режимов работы можно производить через больший интервал времени. Если же врем  настройки большое - это означает, что из-за внешних воздействий избирательные фильтры 3 и

А, расстраиваютс  значительно, и поэтому переключение режимов работы необходимо производить чаще, дл  своевременной компенсации внешних воздействий .

Дл  осуществлени  вышеизложенного выходной единичный импульс элемента И 24, длит ельность которого равна времени настройки, усредн етс  фильтром 33 низких частот, уровень выходного напр жени  которого пропорционален времени настройки. Это напр жение сравниваетс  в компараторах 15-17 с уровн ми напр жений-заставок, поступающих на компараторы 15-17, с источников 29-31 опорных напр жений. Значений трех названных уровней напр жений-заставок определ ют четыре интервала, соответствующие различным необходимым частотам переключени  каналов из режима измерени  в. режим настройки, значени  которых выбраны в зависимости от уровн  интенсивности внешних воздействий. А именно , чем больше внешнее воздействие, . тем больше расстройка избирательных фильтров 3 й- 4, больше врем  настройки и тем больше выбираетс  Частота переключени  режимов работы. Импульсы четырех названных частот действуют на выходах делителей 34-37 частоты и поступают на четвертые входы четырехвходовых злементов И 2528соответственно . Если на остальных трех входах какого-либо из злементов И 25-28 будут присутствовать логические единицы, то импульсы с выхода соответствующего делител  34-37 частоты пройдут через один из элементов И 25 - 28, а затем через элемент ИПИ 39 и задним фронтом переключат триггер 40, что приведет к переключению режима работы каналов, Выбор частот переключени  осуществл етс  следующим образом уровень напр жени  источника 30 меньше уровн  напр жени  источника 29, а уровень напр жени  источника 31 меньше уровн  напр жени  источника 30, Если выходное напр жение с фильтра 33 больше уровн  напр жени  источника

29опорного напр жени , т.е. имеет место самое дпительное врем  настройки , то на выходах компараторов 15-17 будут высокие потенциалы выходных напр жений - логические единицы. Эти три логические единицы поступают

0

0

5

0

0

5

5

на три вышеназванных остальных входа элемента И 25, в результате элемент И 25 пропускает импульсы с делител  34 частоты, и триггер 40 будет переключатьс  с ма1ссимальной частотой.. Если выходное напр жение с фильтра 33 меньше порога срабатывани  KOMrta- ратора 15, но больше порога срабатывани  компараторов 16 и 17, то на выходе компаратора 15 будет логический ноль, а на выходах компараторов 16 и 17 - логическа  единица. В результате на три входа элемента 5 И 26 поступают три логические единицы , поскольку логический ноль с компаратора 15 инвертируетс  элементом Ш 20, В результате через элемент И 26 будут проходить на элемент ИЛИ 39 импульсы с делител  35 частоты , имеющие меньшую частоту. Переключение каналов поэтому произойдет через больший интервал времени . Через элемент И 25 импульсы с делител  34 частоты не пройдут, так как на ее первом входе будет действовать логический ноль с выхода компаратора 15, Элементы И 27 и 28 также не пропуст т импульсы делителей 36, ,37 частоты, так как на их входах будут действовать инвертированные элементами Ж 21 и 22 логические единиць с выходов компараторов 16 и , 17, Если выходное напр жение с фильтра 33 меньше порога срабатьшани  компаратора 16, но больше порога срабатывани  компаратора 17, то на выходе компараторов 15 и 16 будут логические: нули, а на выходе компаратора 17 логическа  единица., В результате на остальные вьш1еназванные три входа элемента И 27 поступают три логические единицы, поскольку логические нули с компараторов 15 и 16 инвертируютс  элементами НЕ 20 и 21. В результате через элемент И 27 будут проходить на элемент ИЛИ 39 импульсы с делител  36 Частоты, имеющие еще более меньшую частоту. Переключение каналов поэтому прои5ойдет через еще больший интервал времени. Через элементы И 25 и 26 импульсы с делителей 34, 35 часточы не пройдут, так как на их входах действуют логичес- юте нули с компараторов 15 и 16.Элемент И 28 не пропустит импульсы делител  37 частоты,, так как на его входе будет действовать инвертированна  гчгментом НЕ 22 логическа  еди

ница с выхода компаратора 17. ЕС.ПИ выходное напр жение с фильтра 33 меньше порога срабатывани  компаратора 17, то на выходах компараторов 15-17 будут логические нули, в результате на три входа элемента И 28 поступают три логические единицы, поскольку логические кули с компараторов 15-17 инвертируютс  элементами НЕ 20-22. В результате через элемент И 28 будут проходить на элемент ИЛИ 39 импульсы с делител  37 частоты, имеющие самзто малую частоту. Переключение каналов поэтому произойдет через самый боль- той интервал времени. Через элементы И 25-27 импульсы с делителей 34-36 частоты не пройдут, так как на их входах будет действовать логический нуль с выхода компаратора 17.

На параллельно соединенные вторые входы делителей 34-37 частоты поступают импульсы с выхода однополупери- одного выпр мител  13.

В момент переключени  каналов из режима измерени  в режим настройки ждущий мультивибратор 41, запускаемый задним или передним фронтом выходного сигнала триггера 40, устанавливает в нулевое исходное состо ние триггеры делителей 34-37 частоты

Claims (1)

1. Преобразователь угла поворота вала в напр жение, содержащий источи- ник сигналов несущей частоты, первьй и второй выходы которого подключены к входам первичного преобразовател , первый избирательный фильтр, выход которого соединен с первым входом первого фазометра, отличающийс  тем, что, с. целью повьте- ни  точности и упрощени  настройки. преобразовател , в него введены де- с ть ключей, четыре компаратора, три источника опорного напр жени , два интегратора, две оптронные пары, , „ двухполупериодный выпр митель, второй избирательный фильтр, фильтр низких частот, второй фазометр, четыре делител  частоты, п ть элементов И, п ть элементов НЕ, два элемента ИЛИ, триггер, ждущий мультивибратор, выход первичного преобразовател  через первый ключ соединен с первым входом первого избирательного фильтра, а через второй ключ - с первым входом

5

s 10 5 0

второго избирательного фильтра, первьй выход источника сигналов несущей частоты соединен через третий ключ с первым входом первого избирательного фильтра, а через четвер- тьш ключ - с первым входом второго избирательного фильтра, выход второго избирательного фильтра подключен к первому входу второго фазометра , первый выход источника сигналов несущей частоты соединен с вторыми входами первого и второго фазометров, выход первого фазометра через последовательно соединенные п тый ключ, первый интегратор и первую оптронную пару подключен к второму входу первого избирательного фильтра, выход второго фазометра через последовательно соединенные шестой ключ, второй интегратор и вторую оптронную пару подключен к второму входу второго избирательного фильтра, выходы первого и второго фазометров соединены с первыми входами соответственно седьмого и восьмого ключей, выходы которых объединены и  вл ютс  выходом преобразовател , вход дев того ключа соединен с выходом первого фазометра, а выход подключен к входу двухполу- периодного выпр мител , выход которого через последовательно соединенные первый компаратор и первый элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента 1ШИ, а выход подключен к входу фильтра низкой частоты, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого компараторов , вторые входы которых подключены к выходам соответственно первого , второго и третьего источников опорного напр жени , выход второго компаратора coeдIiнeн с первым входом второго элемента И, а через второй элемент НЕ - с первыми входами треть его, четвертого и п того элементов И, выход третьего компаратора соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И, а через третий элемент НЕ - с вторыми входами четвертого и п того элементов И, выход четвертого компаратора соединен с третьими входами второго, третьего и четвертого элементов М,а через четвертый инвертор - с третьим входом п того элемента И, выход ждущего

мультивибратора подключен к первым входам первого, второго, третьего и четвертого делителей частоты, выходы которых соединены с четвертьми входами соответственно второго,третьего ,четвертого и п того элементов И, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом триггера, выход которого соединен с управл ющими входами второго, третьего, п того, восьмого, дев того ключей и ждущего мультивибратора, первым входом первого элемента ИЛИ и с входом п тог о элемента НЕ, выход которого соединен с управл ющими входами первого, четвертого , шестого, седьмого и дес того ключей и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход второго фазометра соединен через дес тый ключ с входом двухполупериодного выпр мител , третий выход источника сигнала

несущей частоты соединен с вторыми входами первого, EiTOporo, третьего и четвертого делителей частоты.

2, Преобразователь по п. 1 , отличающийс  тем, что источник сигналов несущей частоты выполнен в виде источника опорного напр жени , интегратора, компаратора,

ждущего мультивибратора, мультивибратора , однополупериоднот о выпр мител , делител  частоты, выход источника опорного напр жени  соединен через последовательно соединенные иптегратор , компаратор, ждущий мультивибратор с первыь входом делител  частоты, выход мультивибратора соединен через однополупериодный выпр митель с вторым входом делител  частоты , выходы которого  вл ютс  первым и вторым выходами источника, выход однополупериодного выпр мител   вл етс  третьим выходом источника.

Редактор Н.Спобод ник

Составитель А.Сидоренко

Техред Л.Сердюковг Корректор М.Самборска 

Заказ АА26/58Тираж 816 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие; г.Ужгород, ул.Проектна , 4