SU1716313A1 - Способ преобразовани угловых перемещений многополюсного датчика - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и повышает точность и быстродействие способа преобразовани  угловых перемещений, осуществл емого с помощью многополюсного датчика, например синус-косинусного вращающегос  трансформатора, за счет уменьшени  вли ни  эксцентриситета и биени  его подвижной части. Способ заключаетс  в том, что формируют первое и второе напр жени  возбуждени  и используют оба напр жени  дл  противофазного возбуждени  противолежащих пар секций Зи5,4и6,7и9.8и10 каждой из обмоток 1 и 2 возбуждени , которые должны быть предварительно разделены на четное, кратное четырем, количество секций. Далее поочередно измен ют ток возбуждени  в каждой паре противолежащих секций, добива сь нулевого значени  ЭДС на вторичной обмотке 11, запоминают полученные соотношени  протекающих в них токов, после чего обеспечивают синфазное возбуждение пар секций с учетом заЁ

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в аналоговых счетно-решающих приборах и устройствах при измерении угловых перемещений от 0 до 360°.

Известен способ преобразовани  угловых перемещений многополюсного датчика , заключающийс  в том, что возбуждают первичную обмотку датчика, перемещают его подвижную часть с фиксированной дис- кретностью в пределах 360 эл.град., сравнивают значени  ЭДС на вторичной обмотке с расчетными значени ми, определ   величину погрешности, запоминают значени  ЭДС и соответствующие значени  погрешности, после чего произвольно перемещают подвижную часть датчика, измер ют значение ЭДС на вторичной обмотке и корректируют полученное значение в соответствии с запомненной погрешностью.

Недостатком данного способа  вл етс  необходимость перемещени  подвижной части датчика в процессе проведени  операций определени  погрешности датчика, что в р де случаев недопустимо. Кроме того, погрешность от эксцентриситета и биени  в этом способе не устран етс .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ преобразовани  угловых перемещений многополюсного датчика с двум  квадратурными первичными обмотками и не менее чем с одной вторичной, заключающийс  в том, что формируют первое и второе напр жени  возбуждени  и используют их дл  синфазного возбужде- ни  обеих квадратурных первичных обмоток , перемещают подвижную часть датчика и в каком-либо ее фиксированном положении измер ют ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают измеренное значение, затем переключают квадратурные обмотки, изменив пор дковый номер подключаемого напр жени  возбуждени , повторно измер ют величину ЭДС и по величине полусуммы измеренных значений ЭДС определ ют угловое положение подвижной части.

В известном способе уменьшено значение внутрипериодной погрешности, обусловленное неточностью изготовлени  проводников обмоток датчика, благодар  чему обеспечиваетс  уменьшение высших гармонических составл ющих погрешности. Однако погрешность, обусловленна  изменением взаимного расположени  обмоток подвижной и неподвижной частей датчика при перемещении подвижной части датчика (эксцентриситет) и изменением рассто ни  между обращенными друг к другу поверхност ми в различных точках окружности (биение), имеет значительную величину . Кроме того, скорость измерени  величины ЭДС ограничиваетс  временем затухани  переходного процесса при переключени х обмоток датчика.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  вли ни  эксцентриситета и биени  и повышение быстродействи  измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе преобразовани  угловых перемещений многополюсного датчика с двум  квадратурными первичными обмотками и не менее чем с одной вторичной, заключающемс  в том, что формируют первое и второе напр жени  возбуждени  и используют их дл  синфазного возбуждени  обеих квадратурных первичных обмоток, перемещают подвижную часть датчика и в каком-либо ее фиксированном положении измер ют ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают измеренное значение, затем переключают квадратурные обмотки, изменив пор дковый номер подключаемого напр жени  возбуждени , повторно измер ют величину ЭДС и подсчитывают полусумму измеренных значений ЭДС, по величине которой определ ют угловое положение подвижной части, предварительно раздел ют первичные обмотки датчика на кратное четырем количество гальванически разв занных секций , имеющих одинаковое количество витков , поочередно возбуждают противофазно подключенными напр жени ми возбуждени  пары противолежащих секций каждой из этих обмоток и измен ют ток в одной из секций возбужденной пары в направлении

получени  нулевого значени  ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают соотношени  между токами в секци х каждой пары и при осуществлении синфазного возбуждени  обеих квадратурных первичных обмоток датчика обеспечивают возбуждение противолежащих пар секций этих обмоток с учетом запомненных соотношений между токами соответствующих пар. Кроме того, переключение квадратурных обмоток осуществл ют в момент равенства нулю мгновенных значений токов возбуждени .

На чертеже представлена электрическа  схема многополюсного датчика угловых перемещений, с помощью которого осуществл ют предлагаемый способ.

Датчик состоит из подвижной и неподвижной частей, на одной из которых размещены две первичные квадратурные обмотки 1 и 2. Кажда  из обмоток 1 и 2 разделена на четное количество, кратное четырем, гальванически разв занных секций: секции 3 - 6 обмотки 1 и секции 7-10 обмотки 2. На другой части датчика расположена вторична  обмотка 11, проводники которой равно- мерно распределены по окружности, Обмотки подвижной и неподвижной частей в общем случае могут быть расположены с эксцентриситетом е и торцовым биением h.

Способ осуществл ют следующим об- разом.

Формируют первое и второе напр жени  возбуждени , которые используют дл  возбуждени  обеих первичных обмоток 1 и 2. Эти обмотки предварительно раздел ют, например, на четыре гальванически разв занные секции: 3 - 6 - дл  обмотки 1 и 7 - 10 - дл  обмотки 2. При этом количество витков в секци х каждой из первичных обмоток одинаково. Далее при каком-либо фиксированном положении подвижной части датчика поочередно возбуждают проти- вофазно подключенными напр жени ми возбуждени  пары противолежащих секций каждой из обмоток, например 3 и 5, затем 4 и 6, 7 и 9, 8 и 10 соответственно. В результате этого в одной из возбуждаемых секций , например в секции 3, протекает ток lm3Sin(a)i, а в другой секции 5-lm5-f xsin ( со t - Л ). При этом в одной части вторич- ной обмотки 11 датчика, индуктивно св занной с соответствующей секцией обмотки 1, индуцируетс  ЭДС, равна  Em3cos(), а в другой, диаметрально расположенной, индуцируетс  ЭДС, равна  -Em5cos(). Сум- марное значение ЕВых ЭДС вторичной обмотки равно: ЕВых Етз + Ems. Это значение ЭДС отлично от нул  в случае смещени  осей или плоскостей первичных и вторич

ных обмоток датчика, или того и другого одновременно, т.е. в случае наличи  эксцентриситета Ј и биени  h. Чтобы устранить погрешность, обусловленную эксцентриситетом и биением, в одной из секций, например в секции 3 или 5, возбужденной пары измен ют ток в направлении получени  нулевого значени  ЭДС ЕВЫХ на вторичной обмотке 11 датчика и определ ют соотношени  токов Im3/lm5 Ki в этих секци х. Указанные изменени  провод т поочередно со всеми парами секций, в результате чего запоминают соответствующие

Соотношени  ТОКОВ: Im4/lm6 К2,- 1т7/1т9 Кз; Im8/lm10 K4.

Далее осуществл ют синфазное возбуждение обеих квадратурных первичных обмоток 1 и 2, обеспечива  возбуждение противолежащих пар секций этих обмоток с учетом запомненных соотношений Ki, K2, Кз и К.4. В том же фиксированном положении подвижной части датчика измер ют значение ЭДС на вторичной обмотке, которое уже в меньшей степени подвержено вли нию эксцентриситета и биени  благодар  коррекции токов возбуждени . Однако в случае неточности изготовлени  проводников обмоток датчика и погрешности выполнени  источников двухфазного напр жени  возбуждени  датчика измеренные ЭДС вторичной обмотки будут функционально св заны не только с фиксированным угловым положением подвижной части датчика, но и с погрешностью Д.Согласно предлагаемому способу запоминают измеренное значение Евых1 и переключают квадратурные обмотки 1 и 2, изменив пор дковый номер подключаемого напр жени  возбуждени . Далее измер ют значение ЕВых2 на вторичной обмотке датчика и подсчитывают полусумму, измеренных значений, по величине которой определ ют угловое положение подвижной части. Таким образом, за счет указанных операций выходное значение ЭДС более точно характеризует положение подвижной части многополюсного датчика угловых перемещений .

Дл  повышени  быстродействи  предлагаемого способа указанные переключени  квадратурных обмоток 1 и 2 можно выполн ть в момент равенства нулю мгновенных значений токов воздуждени  Im3,..., Imio, что позвол ет устранить переходные процессы, которые могли бы возникнуть при произвольном выборе времени их переключени . Следовательно, благодар  переключени м обмоток в момент равенства нулю протекающих в них токов возбуждени , измерение ЭДС производ т сразу же

после выполнени  операции их переключени  при осуществлении синфазного возбуждени , что повышает быстродействие данного способа измерени .

Наличие эксцентриситета и биени  в конструкци х прецизионных датчиков не позвол ет с помощью известных способов измерить угловое положение с погрешностью менее единиц угловых секунд, в то врем  как с помощью предлагаемого способа возможно снизить погрешность измерени  выходной информации до уровн  дес тых долей угловых секунд.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ преобразовани  угловых перемещений многополюсного датчика с двум  квадратурными первичными обмотками и не менее чем с одной вторичной, заключающийс  в том, что формируют первое и второе напр жени  возбуждени  и используют их дл  синфазного возбуждени  обеих квадратурных первичных обмоток, перемещают подвижную часть датчика и в каком-либо ее фиксированном положении измер ют ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают измеренное значение, затем переключают квадратурные обмотки, изменив пор дковый номер подключаемого напр жени  возбуждени , повторно измер ют величину

   ЭДС и по величине полусуммы измеренных значений ЭДС определ ют угловое положение подвижной части, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности за

   счет уменьшени  вли ни  эксцентриситета и биени , предварительно раздел ют первичные обмотки датчика на кратное четырем количество гальванически разв занных секций, имеющих одинаковое количество

   витков, поочередно возбуждают противо- фазно подключенными напр жени ми возбуждени  пары противолежащих секций каждой из этих обмоток и измен ют ток в одной из секций возбужденной пары в направлении получени  нулевого значени  ЭДС на вторичной обмотке датчика, запоминают соотношени  между токами в секци х каждой пары и при осуществлении синфазного возбуждени  обеих квадратурных первичных обмоток датчика обеспечивают возбуждение противолежащих пар секций этих обмоток с учетом запомненных соотношений междут токами соответствующих пар.
2. 2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , переключение квадратурных обмоток осуществл ют в момент равенства нулю мгновенных значений токов возбуждени .