SU548762A1 - Преобразователь углового положени вала в напр жение - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области автоматики и измерительной техники и может быть ирименено в след щих системах и счетно-решаюЩИх устройствах, иреобразовател х координат , в фазовых измерени х.

Известен преобразователь угла поворота вала в напр жение, содержащий синусно-кооннусный вращающийс  трансформатор, фазовращатель , ключи, модул торы и логические элементы 1.

Однако известный преобразователь не обеспечивает достаточную точность работы.

Наиболее близким по технической сущности к афедлагаемому устройству  вл етс  преобразователь углового положени  вала в напр жение, содержащий фазорасщепитель, вход которого подключен к выходу генератора иесущей частоты, а выходы соединены со входам1И переключател , управл ющий вход которого подключен к выходу генератора модулирующей частоты .выходы переключател  подключены ко входам синусно-косинусного поворотного трансформатора, выход которого соединен с одним входом первого множительного устройства, выход которого подключен ко входу первого фильтра 2.

Недостатками этого преобразовател   вл ютс  нелинейна  зависимость выходного сигнала преобразовател  от аналогового сигнала , ч вли нне на точность работы преобразовател  нестаб:ильностп амплитуд выходного напр жени  фазовращател  и опорного напр жени , внутреннего шума фазовращател  и его фазовой иогрешности. Целью изобретенн   вл етс  повышение точности работы устройства и получение линейной характеристики преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены дополнительно фильтр и

мнолс ительные устройства, сумматор, фазосдвигающа  цеиь и фазоинвертор, вход которого подключен к одному выходу фазорасщепител , а выход - к первому входу фазосдвигающей цепи, второй вход которой соедпнен с выходом сумматора, а выход фазосдвигающей цени подключен к другому входу первого множительного устройства, выход которого соединен с одним входом второго множительного устройства, выход которого

Claims (2)

1. через второй ф1ильтр подключен к одному входу третьего миолчительного устройства, выход которого соединен с шервым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого фильтра, другие входы второго и третьего множительных устройств соединены с выходом генератора модулирующей частоты. Функциональна  схема преобразовател  углового положени  вала в напр жение представлена на чертеже. Устройство содержит фазорасщепитель 1, вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты 2. Выходы фазорасщепител  подключены ко входам -переключател  3, управл ющий вход которого соединен с выходом генератора модулирующей частоты 4. Выходы переключател  соединены со входами синуснокоспнусиого :поворотного трансформвтора 5, подключенного к одному входу множительного ycTpoficTBa (j, друго1 вход которого соединоп с выходом фазосдвигающей цепи 7, подключенной че)ез фазоннвертор 8 к одному выходу фазовращател  1, выход множительного устройства 6 соединен через ф 1льтр 9 с одним входом сумматора 10, и непосредственно - с одним входом множительного устройства 11, выход которого через фильтр 12 подключен к одному входу мнол :ительного устройства 13, соединенисно с другим входом сумматора 10, выход которого подключен к одному из входов фазосдвигающей цепи 7. Выход генератора модулирующей частоты соединеп с соответствующими входами множительиых устройств М и 13. Работа преобразовател  происходит следующим образом. Входным сигналом преобразовател   вл етс  угол Я(/). Сигнал K(t) .поступает на механический вход синусно-косинусного поворотного трансформатора (СКПТ) 5, залитываемого двум  квадратурпыми напр жени ми Usm «ч и и cos а, I, постулаюихпми на электрические входы СКПТ с выходов переключател  3, входы которого соединепы с выходами фазорасщепител  1, вьшолн ющего расщепление однофазного выходного напр жени  генератора несущей частоты Гш на два -квадратурных напр жени . Переключатель 3 осуществл ет переключение выходных квадратурных напр жений фазорасщепител  1 относительно входов СКПТ с частотой, равной ча1стоте модулирующего сигнала M(t), подаваемого на управл ющий вход переключател  3 от генератора модулирующей частоты Га . Переключение залитывающнх СКПТ напр жений относительно его входов .позволило получить на выходе СКПТ фазомодулированное переменное напр жение t,(t) .вида: S (t) Л„. cos ш + ). (t) -f Жф (t) + (t)+n, (t), (1) где Ло и ш - априорно известные значени  амплитуды н частоты; А. (О - полезна  составл юща  фазы, линейно завис ща  от угла на механическом входе за вл емого преобразовател ; ф(0 - собственна  фазова  погрещность СКПТ; (0 - внутренние помехи, щум фазовращател , который можно считать белым шумом, с нулевым средним значением. Выходное напр жение синусно-косинусного поворотного трасформатора поступает на вход множительного устройства 6 на второй вход которого подаетс  опорное напр жение с .выхода фазосдвигающей цепи 7, котора  заплтываетс .одним из выходных квадратурных напр жений фазорасщепител , сд:3:;;;утым на 180° но фазе фазоинвертором 8. Ма управл ющий вход фазосдвпгающей цени 7 ггоступает напр жение f/i вида ,л(0-Жф(0 + т(0,(2) где л (О - иапр жение, линейнозавис щес от входного угла Я{/) на механическом входе преобразовател , Ф (О - напр жение, линейно завис щее от собственной фазовой ногреипгостл СКПТ- Л1Ф() - модулирующа  функци . Фазосдвигающа  цеи, осуществл ет сдвиг по фазе запитывающего ее напр жени , пр мо нропорциональный напр жению иа ее управл ющем входе, выходное но:1р же1 ие фазосдвигающей цеин пр)1 этом имеет вид: ,81пК + .(/).() + (/)1 (ЗУ Множительное устройство 6 осуществл ет перемножение выходного напр :ч ени  СКПТ (/) и опорного напр жени  Uz, в результате чего выходное напр жение множительного устройства б определ етс  уравнением: му - sin f(/. - ).) .Жф (/) + (9 - ср) + + + (/.-).).fф(/)-f + ( + Т)+«д(0.(4) где Яд (О - внутренние помехи ФВ, приведенные к выходу множительного устройства. Напр жение Учу поступает в два параллельных канала. В первом из этих каналов (Уму поступает на вход множительного устройства 11, опорным сигналом которого  вл етс  модулирующа  функци  уИф(0. В результате перемножени  сигналов Уму и Мф(} на выходе мнол ительного устройства 11 получаем напр жение вида „у sin (X - X) + (ср - 9) X X Мф {() + - Мф (I) sin 120)/ + (X + /,) X (/) + (-) + Пд ( (ОСигнал Уму поступает на низкочастотный фильтр 12 с полосой пропускани , меиьп1ей частоты модулирующего сигнала Мф(/). Поэтому сигнал v на выходе фпльтра,  вл :ощемс  выходом всего преобразовател , пропорционален иосто нной составл ющей его входного иа-пр жени  f/му и в статике имеет вид X k, COS ( - 9) (X - X), (6) 2 где ki - статический коэффициент передачи фильтра 12. Учитыва  то, что отключени  выходной координаты преобразовател  о г его входной координаты K(t) как правило малы, п отклонени  оненк фЧ) от погрешности rp(0 также малы, можем записать (6) в виде (заменив значени  sin (Л-Л) малого угла самим углом, а значение cos (ф-ф) единицей); А,-Аг ) -(7) }, /fe, Из уравнени  (8) видно, что увеличением статического коэффициента .передачи фильтра 12 можем получить высокую точность преобразовани  угла л(/) в напр жение (0Во втором иараллельном канале преобразовател  иапр }кение поступает на вход низкочастотного фильтра 9 с полосой нропускаии  меньшей частоты модулирующего сигнала , как и дл  фильтра 12. Сигнал ф на выходе такого фильтра пропорционален посто нной составл ющей напр жени  L/Mv и в статике описываегс  уравнением: cos (1 X) sin (ф - ср), (9) где k-2 - статпческт Й коэффициент усилени  фильтра 9. Учитыва  .малые значени  отколнений (ф-- Ф) и (К-X) уравнение (9) упрощаетс  до линейной формы .). Как виднм :из уравнени  (11) повыщением статического коэффициента передачи k фильтра 9 можем получить достаточную точность преобразовани  ф (фазовой погрещности СКПТ) в напр жение. Напр жение ф поступает на вход сумматора 10, на второй вход которого поступает напр жение /7з с выхода множительного устройства 13, осуществл ющего перемножение выходного напр жени  преобразовател  п опорного сигнала Л1ф(/), в результате перемножени : U, M(f).l(t. Сумматор осуихествл ет су.ммироваиие напр жений q и f/3 и формирует напр жение /,/.().Мф(0 + т(0 поступающее, как уже говорилось выще, на управл ющий вход фазосдвигающей цепи 7. Формула выходного сигнала л .преобразовател  (8) убедительно показывает, что между входным и выходным сигналами предлагае .мого -преобразовател  существует лииейиа  зависимость, и что введение в преобразователь новых элементов и св зей обеспечивает достижение достаточной точности работы устройства. Формула изобретени  Преобразователь углового положеип  вала в напр жение, содержащий фазорасщепитель , вход которого подключен к выходу генератора несущей частоты, а выходы соединены со входами переключател , управл ющий вход которого подключен к выходу генератора модулирующей частоты, выходы переключател  подключены ко входам синусно-косинусиого поворотного трансформатора, выход которого соединен с одним в.ходом перiBoro множительного устройства, вы.ход которого подключен ко входу первого фильтра, отличающийс  тем, что, с целью повыи еии  точности работы устройства, в него введены дополнительно фильтр « миожительные устройства, сумматор, фазосдвигающа  цепь и фазоинвертор, вход которого подключей к одному выходу фазорасщеиител , а выход - к первому входу фазосдвигающей цепи , второй вход которой соединен с выходом сумматора, а выход фазосдвигающей цепи подключен к другому входу первого множительного устройства, выход которого соединен с одним входом второго множительного устройства, вы.чод которого через второй фильтр подключен к одно.му входу третьего множительного устройства, выход которого соединен с первым входом су.м.матора, второй вход которого подключен к выходу первого фильтра, другие входы второго и третьего множительных устройств соединены с выходом генератора модулирующей частоты. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авт. св. № 388291, кл. G 08С 9/04, 1970.
2. 2.Петрович Н. Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипул цией , М., «Советское радио, 1965, с. 12-13 (прототип).