SU394831A1 - Способ преобразования угловой - Google Patents

Description

Йзобретение относитс  к апособа м преобразава1ви  угловой скорости вращени  вала в частоту следовани  импульсов. Из1вестен способ преобразовани  угловой С|корост1и вращени  вала ф в частоту F следовани  импульсов (или, ииаче говор , способ формировани  производной от угла поворота вала ф в виде частоты F следовани  импульсов ). Известный способ преобразовани  угловой скорости вращени  вала в частоту следовани  имоульсов обеспечивает преобразование скорости вращени  вала только в малом динамическом диалазо1не Dj от 1 град/сек и выще. Динамический диапазон D преобразовани  скорости вращени  вала Г). Умакс представл ет собой отношение максимальной скорости фмаке вала и минимальной скорости вала флщп, преобразуемой с заданной погрещНОСТЬЮ бфлшц. Преобразование угловой скорости вращени  Вала в малом динамическом диапазоне обусловлено очень больщой величиной Дф изменени  угла поворота вала (дискретного Шага квантовани  угла поворота вала), соответствующей периоду времени между двум  следующими один за другим выходными импульсами . Пределом у: 1епьщеии  величины Аф  вл етс  увеличение диаметра диска устройства. Предложенный способ преобразовани  (измерени ) угловой скорости вращени  вала ф в частоту F следовани  имлульсов состоит в следующем. Дл  преобразовани  (измерени ) скорости вращени  вала в частоту следовани  имиульсов F: генерируют посто нное по фазе высокочастотное высокостабильное синусоидальное (эталонное) напр жение с периодом Т (фиг. 1а); из посто нного по фазе высокочастотного высокостабильного синусоидального напр жеии  формируют переменное по фазе высокочастотное высокостабильное синусоидальное напр жение с периодом Т, равным периоду ПОСТОЯ1ННОГО по фазе высокочастотного высокостабильного синусоидального напр жени  (фиг. 16); скорость вращени  вала ф преобразуют в скорость а изменени  фазового сдеига а переменного по фазе высокочастотного синусоидального напр жени  относительно посто нEofo по фазе высокочастотного синусоидального напр жени  (фиг. la, б); формируют выходные Имшульсы (рис. 26) 3 моменты (ts) совпадени  фазы (II-3) второго (II) высо1кочастот«о.го синусоидального напр жени  (фиг. 2а) с фазой первого (I) высокочастотного синусоидального напр жени  (фиг. 2а) при изменении |фа3ового сдвига a(ai а-2 аз .-) между ними на величину Да, равную каждому периоду () этих высокочастотных синусоидальных напр жений (фйг. 2а). ПредложеПНый способ преобразовани  угловой скорости вращени  вала в частоту следовани  импульсов обеспечивает преобразование скорости вращени  вала в большом динамическом диапазоне от 0,01 град/сек и выше . Верхний предел преобразовани  скорости не имеет ограничений. Преобразование угловой скорости вращени  вала IB большом дил а мическом диапазоне достигаетс  за счет о беспече и  очень малой величины Дф изменени  угла поворота вала (диокретного шага квантовани  угла поворота вала), соответствующей периоду времени между двум  следующими друг за другом выходныМИ импульса-ми. Мала  1вел1ичина Дф достигаетс  за счет выбора очепь малой величины Да изменени  фазового сдвига синусоидальных напр жений (дискретного шага ква нтовани  фазового сдвига), соот1ветст1вующей-периоду между двум  выходными и 11пульсами. Величина Да, равна  периоду Т высокочастотных синусоидальных напр жений ,(2) может быть получена очень малой за счет выбора большого значени  -частоты /. сннусоид ,альных напр жении. Предлага-емый способ преобразовани  угловой скорости вращени  вала по срав1нению с из|Вестны.м позвол ет увеличить в раз дина-мический диапазон Z)j преобразовани  скорости ф вращени  вала, определ емое отношеннем q дискретных шагов Дф, Дф квантовав н  у-гла поворота .вала Д соответственно равных ,2° и больше, 0,ООГ н меньше. Способ позвол ет преобразовывать мадое значение мннимальной скорости фш,п вращени  вала (флп111 0,01 град/сек и ниже) за счет очень малого дискретного шага Дф квантовани  угла поворота ф вала ,ООГ меньше). На основе предложенного способа могут быть построены совершенные устройства, обеспечивающие значительно больший динамический диапазон преобразовани  скорости вращени  вала в частоту следовани  импульсов. На фиг. 1, 2 изображены временные диаграммы , иллюстрирующие способ; на фиг. 3, 4 - варианты устройств дл  преобразо1ванй  скорости вращени  вала в частоту следовани  ИМП} ЛЬСОВ Одним из устройств дл  преобразовани  скорости вращени  вала ф в частоту следовани  илипульсоВ F, построенным на основе предложенного способа, жвл етс  устройство, функциональна  схема которого показана на фиг. 3. Устройство включает в себ  генератор / высокочастотного синусоидального напр жени , делитель частоты 2, фазорасщепительное устройство 3, многонолюсный (индуктивный или ем1костной) фазовращатель 4, умножитель частоты 5, устройство сравнени  фаз 6. Принцип действи  устройства состоит в следующем . Генератор У вырабатьшает синусоидальное высокочастотное напр жение со стабильной частотой f-j. Папр жение с частотой /3 поступает на делитель-частоты 2, который производит преобразование частоты, уменьша  ее до значени  /ум, необходнмого дл  питани  низкочастотного Многополюоного (индуктивного или ем1костного) фазовращател , согласно за1ВисИмости fy,, ,,(4) где Кум-коэффициент преобразовани  частоты /о в частоту /ум. Питание статора фазовращател  производитс  через фазорасщепительное устройство 3. Многополюсный фазовращатель 4 осуществл ет преобразование угла поворота вала ф его ротора относительно с татора в фазовый сдвиг аф синусоидального напр жени  с частотой /фв, равной частоте /ум(), снимаемого с ротора фазовращател , относительно опорного синусоидального напр жени  с частотой /ум, подаваемого на питание его статора, согласно зависимости «Ф Афв-Т,(5) где /Сфв- Коэффициент преобразовани  угла поворота вала фв фазовый сдвиг афСлачователь-но , миогополюсный фазовращатель 4 нроиз Водит преобразование скорости враще-ни  ф его ротора относительно статора в- скорость иЗМбнени  фазового сдвига аф согласно зависимости УФ- (6) Сдвинутое по фазе на угол а,|, сннусоидаль„ое нанр жение с выхода фазовращател  поступает на умножитель 5, который произщодит преобразование частоты /фв, увеличива  ее до значени  /ув, равного значению частоты /ч генератора (/ув /э) /ув - уа/фв)(/ где Куп - Коэффициент преобразовани  частоты /фп в частоту /ув. В результате одновременно с нреобразование.м угла, поворота ф ротора фазовращател  в фазовый сдвиг ссф производитс  преобразование угла поворота ф в -фазовый сдвиг а высокочастогного синусоидального напр жени  с частотой /ув относительно эталонного высокочастотного си нусоидального напр жени , с частотой /э вырабатываемого генератором стабильной частоты, в соответстви  с зависимостью « ,(8) где /Суф - коэффициент преобразовани  угла поворота вала ф в фазовый сдвиг а. Следовательно, производитс  преобразование скорости вращени  ф ротора фазовращател  относительно статора iB скорость изме1нени  фазового сдвига а согласно зависимости « .(9) Высокочастотное синусоидальное напр жение с частотой fg с выхода генератора и сдвинутое относительно него но фазе на угол ос синусоидальное напр жение с частотой /ув с выхода умножител  частоты 5 подаетс  на устройство 6 сравнени  фаз напр жеп:ий. Устройство производит сравнение текущего значени  фазового угла (фазы) Сув высокочастотного синусоидального напр жени  с выхода }1М1Ножител  частоты с текущим значением фазового угла (фазы) Сэ эталонного синусоидального напр жени  с генератора н в моменты совпадени  фазы аув с фазой Оэ производит формирование выходных Имлульсов при изменении фазового сдвига а между указанными синусоидальными напр л ени ми на величину каждого периода. Частота F следовани  выходных имлулысов пропорциональна скорости вращени  ф ротора фазовращател  относительно его статора. Определение направлени  поворота вала производитс  путем сопоставлени  пор дка следовани  и мпулысов, сформироваН|Ных устройством в результате сравнени  фазового угла осув с фазовыми углами аэ н аэ двух эталонных напр жений с генератора, одно из которы;х сдвинуто по фазе относительно другого на 1/4 дискретного шага Да. В зависимости от направлени  новорота вала последовательность имлульсов с частотой F вырабатываетс  на одном из двух выходов 7 и 8 устройства. На основе предложенного способа может быть построено и другое устройство дл  преобразовани  скорости вращени  вала ф в частоту F следовани  импульсов, фун-кциональна  схема которого показана на фиг. 4. Устройство включает в себ  генератор 9 высокочастотного синусоидального напр жени , фазорасщепительное устройство 10, фазосдвигающее устрой ство 11, синус-косинусный потенциометр 12, устройство 13 сравнени  фаз. Прин-цип действи  устройства состоит в следующем . С генератора 9 высокочастотное оннусоидальное напр жение &т(() подаетс  на фазорасщепительное устройство 10, с выхода которого высокочастотные синусоидальные Напр жени  sin(2n/3-0 и соз(2л/э-0 поступают на фазосдвигающее устройство //, Угол поворота вала ф с помощью сннус-косинусного потенцио.метра 12 преобразуетс  в фунКцши sina и cosa, сни маемые с движков потенциометра. Б sina и cosa значение а определ етс  остью ЛГуф , где /Суф - коэффициент нреобразова1ни  угла поворота вала ф в фазовый сдвиг а. Напр жени  sina и cosa поступают на фазосдвигающее устройство 11. Принцип действи  фазосдвигающего устройства // основан на решеини тригоно.метрнческого уравнени  sin (2iTf gi -f а) sin ( /) - cos a + + cos(2n:fg-;)sin a. Выполнение операций умножени  и суммировани  производитс  с помощью множительных блоков н блока суммировани , в.ход щих IB состав фазосдвигающего устройства. С выхода электронного фазосдвнгающего устройства // поступает высокочастотное спнусопдальное напр жение sin(2.n/a- +ct), сдвннутое по фазе на угол ос относительно высокочастотного синусоидального напр жени  sin(2,Trfa-0. вырабатываемого генератором 5. При изменении угла поворота вала ф производитс  преобразование скорости вращени  вала ф в скорость изменени  фазового сдвига а согласно завнси мости уф- Высокочастотное синусоидальное напр жение с частотой fa с выхода генератора и сдвинутое относительно него по фазе на угол а синусоидальное напр лсение с частотой /фсу с выхода фазосдвигающего устройства 11 подаетс  на устройство 13 сравнени  фаз напр лсений . Устройство производит сравнение текущего значени  фазового угла (фазы) афсу высокочастотного синусоидального напр жени  с выхода фазосдвигающего устройства с текущим значением фазового угла (фазы) а-.-, эталонного синусоидального напр жени  с генератора п в моменты совпадени  фазы афсу с фазой аэ производит формирование выходных импульсов при изменении фазового сдвига а мелсду указанными синусоидальными напр жени  мн на величину каждого периода. Частота F следовани  выходных импульсов пропорциональна скорости вращени  входного вала. Определение направлени  поворота вала производитс  путем сопоставлени  пор дка следовани  имПЛльсов, сформированных в результате сравнени  фазового угла афсу с фазовыми углами ос  и аэ двух эталонных напр жений с генератора, одно из которых сдвинуто по фазе относительно другого на 1/4 дискретного щага Да. В зависимости от направлени  поворота вала последовательность импульсов с частотой F вырабатываетс  на одном из двух выходов 14 и 5 устройства.

7 Предмет изобретени 

Способ преобразо1вани  угловой скорости вращени  вала в частоту следовани  имшульCOIB , основавный на формираваиии посто нного по фазе высокочастотного синусоидального напр жени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона преобразовани  из посто нного по |фазе высокочастотного синусоидального напр л ени  формируют перемен-ное по фазе высокочастотное синусоидальное напр жение с частотой, ра;вной частоте посто нного по фазе напр жени  и со скоростью И31менени  фазового сдвига, пропорциональной скорости «ращени  вала, сравнивают фазы сформированных напр жений и при со;в падении фаз напр жений формируют выходные импульсы в моменты, соответст1В ющие периоду синусоидального напр жени ,

г

л А

д

А Л

J-Цf- -V

11

11 и j

6

LIUIU

Фиг1

а

Фиг 2

db