SU640347A1

SU640347A1 - Angular displacement-to-voltage converter

Info

Publication number: SU640347A1
Application number: SU772444397A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Пронин; Валерий Александрович Русинов; Эдуард Юрьевич Макаров
Original assignee: Предприятие П/Я А-7755
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1977-01-18
Publication date: 1978-12-30

Description

1one

Предлагаемое устройство может быть использовано в системах автоматики и контрольно-измерительной техники и предназначено дл преобразовани углового перемещени в пропорциональное ему напр жение посто нного тока.The proposed device can be used in automation systems and instrumentation technology and is intended to convert the angular displacement into a proportional DC voltage.

Известно устройство дл преобразовани углового перемещени в напр жение, содержащее сельсин, два усилител -ограничител , две дифференцирующих цепи, подключенные ко входам триггера, и фильтр.A device for converting an angular displacement into a voltage containing a selsyn, two limiting amplifiers, two differentiating circuits connected to the trigger inputs, and a filter are known.

Фазные обмотки сельсина подключены к усилител м, один из которых подсоединен к фазочувствительной цепи 1.The phase windings of the selsyn are connected to amplifiers, one of which is connected to phase-sensitive circuit 1.

Однако этот преобразователь имеет ограниченный диапазон измер емых угловых перемещений (от 0° до 120°) и обладает низкой точностью. Это объ сн етс тем, что напр жение в измерительном канале пропорционально междуфазному напр жению сельсина, а его амплитуда зависит от углового положени ротора и может быть близкой к нулю.However, this transducer has a limited range of measured angular displacements (from 0 ° to 120 °) and has low accuracy. This is explained by the fact that the voltage in the measuring channel is proportional to the interfacial voltage of the selsyn, and its amplitude depends on the angular position of the rotor and can be close to zero.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс устройство дл преобразовани углового перемещени в напр жение, содержащее сельсин, обмотка возбунедени которого через первый усилитель-ограничитель соединена с первым входом триггера, второй усилитель-ограничитель , выход KOTOpoio соединен со вторым входом триггера, и фильтр нижних частот 12.The closest technical solution to the invention is a device for converting an angular displacement into a voltage containing selsyn, the disturbance winding of which is connected to the first trigger input, the second amplifier limiting output KOTOpoio, and the lower filter are connected to the first trigger input. frequencies 12.

Однако это устройство также имеет огра и1ченный диапазон измерени угловых неремещеиий (от 0° до 360), что объ сн етс неоптимальным выбором фазовращающих цепей, обеспечивающих сдвиг фазы напр жени ми измерительного и опорногоHowever, this device also has a limited measurement range for angular displacements (from 0 ° to 360), which is explained by the non-optimal choice of phase-shifting circuits providing the phase shift with measuring and reference voltages

каналов. Кроме того, точность пзмерени угловых перемещений ограничена погрешностью перСхЧОда с одного опорного напр жени на другое, что обусловлено несимметричностью фазных напр л;ений сельсина , а также нестабильностью амплитуды импульсов триггера и вли нием сопротивлени нагрузки на коэффициент передачи выходного каскада.channels. In addition, the accuracy of measuring the angular displacements is limited by the accuracy of the CURRENT from one reference voltage to another, which is caused by the asymmetry of the phase voltage of the synchine, as well as by the instability of the amplitude of the trigger pulses and the effect of the load resistance on the output stage gain.

Целью изобретени вл етс расширениеThe aim of the invention is to expand

диапазона преобразуемых угловых перемещений и повышение точности измерени .the range of convertible angular displacements and improved measurement accuracy.

С этой целью устройство содержит три трансформатора, делитель напр жени , суммирующий резистор, фазосдвигающийTo this end, the device contains three transformers, a voltage divider, a summing resistor, a phase-shifting

мост, третий усилитель-ограничитель, два переключател и источник опорных напр жений , фазные обмотки сельсина подключены к первичным обмоткам трансформаторов , вторичные обмотки двух трансформаторов включены последовательно и встречно между собой и подключены к одной диагонали фазосдвигающего моста, вторична обмотка третьего трансформатора через делитель напр жени и суммирующий резистор - к другой диагонали моста, вход второго усилител -ограничител подключен параллельно суммирующему резистору, выход триггера через третий усилитель-ограничитель подключен к управл ющим входам переключателей , силовые цепи которых включены между выходами источника опорных напр лсений и входом фильтра нижних частот . На чертеже представлена функциональна схема предлагаемого устройства. Устройство содержит сельсин (датчик) 1, трансформаторы 2, 3, 4, делитель напр жени , состо щий из резисторов 5, 6, суммирующий резистор 7, фазосдвигающий мост 8, второй усилитель-ограничитель 9. первый усилитель-ограничитель 10, триггер 11, третий усилитель-ограничитель 12, переключатели 13 и 14, источник опорных напр жений 15 и фильтр частот 16. Устройство работает следующим образом. К обмотке возбуладени 17 сельсина 1 и ко входу усилител -ограничител 10 подводитс опорное напр жение f/j (t) - EI sin «A где EI - амплитуда, a со - частота опорного напр жени . Меледуфазные напр жени , UBC, UCA с фазных обмоток 18, 19, 20 сельсина 1 поступают на первичные обмотки трансформаторов 2, 3, 4, причем величина их зависит от угла поворота в ротора сельсина: Ав () : ATif/i (f) sin е sinQ sin ш/, вс (О К,и, (f) sin (9 + 120) (9 + 120)sinw/, f/CA (t) K,U, (0 sin (6 - 120) (e- 120) sin шг. Напр жение на вторичных обмотках трансформаторов 2, 3, 4 имеет вид: U, UAB; U, . К одной диагонали фазосдвигающего моста 8 подводитс напр жение U (t) f/3 (О, U (f) E sin (в + 120) sin t sin (в - 120) sin wt - e sin w -Ee osQ-smwt. Фазосдвигающий мост 8 сбалансирован на частоте со таким образом, что в другой его диагонали напр жение измен етс по закону: f/,() - ,cose.cos(i)«. Ко вторичной обмотке тансформатора 2 подключен делитель напр жени , состо щий из резисторов 5 и 6. Напр жение на резисторе 5 имеет вид: и (t) 5 sin в sin (at, причем соотношение резисторов 5 и 6 выбираетс таким, чтобы ЕЪ ЕТ. Нанр л ение на суммирующем резисторе имеет вид: и, (f) Г-. и, (t) + и, it В, sin в sin u) - , cos в cos ш /Csfj COS (в + - A2 iSin(90+ 8 + w;f). Если за начало отсчета угла поворота ротора сельсина прин ть фазу напр жени ij(t, смещенную на 90° + 90°, то сдвиг фаз напр жений будет определ тьс выражением: Ф8 - о (в + 90 + 0 - ( + 90) в. т. е. пр мо пропорционален углу поворота ротора сельсина. В моменты перехода напр жений /7з(0 и lJ(t через нулевые значени , усилители-ограничители 9 и 10 вырабатывают положительные и отрицательные перепады напр жени , причем отрицательными осуществл етс запуск триггера 11. Триггер вырабатывает пр моугольные импульсы с периодом Т - и длительнопропорциональной углу повостью т рота ротора сельсина. Амплитуда импульсов триггера увеличиваетс усилителем-ограничителем 12 до величины, необходимой дл управлени переключател ми 13 и 14. Переключатели включены противофазно, поэтому если один из переключателей замкнут, то другой разомкнут. Поэтому вход фильтра нижних частот 16 за врем импульса оказываетс нодключенным к одному выходу источника опорного напр л ени 15, а во врем паузы - к другому выходу источника 15. На выходе фильтра 16 напр жение имеет вид: .«( YJ. 66 EJdt- Q, где и 2 - напр жени на выходах исочника опорных напр жений 15, т. е. проорционально углу поворота ротора сельина . При повороте ротора сельсина от 0° о 360° напр л ение на выходе устройства змен етс пропорционально от EI до 2Предложенное техническое решение поволило расширить диапазон измер емых гловых перемещений (от 0° до 360°) и поысить точность линейного преобразовани глового перемещени в фазу напр жени a bridge, a third limiting amplifier, two switches and a source of reference voltages; the phase windings of the selsyn are connected to the primary windings of transformers; the secondary windings of two transformers are connected in series and counter to each other and connected to the same diagonal of the phase-shifting bridge; and the summing resistor - to the other diagonal of the bridge, the input of the second amplifier limiter is connected in parallel to the summing resistor, the trigger output through the third at ilitel limiter is connected to the control inputs of the switches, the power circuits are connected between the reference voltage source outputs and the input lseny lowpass filter. The drawing shows a functional diagram of the device. The device contains a selsyn (sensor) 1, transformers 2, 3, 4, a voltage divider consisting of resistors 5, 6, a summing resistor 7, a phase-shifting bridge 8, a second amplifier-limiter 9. the first amplifier-limiter 10, a trigger 11, the third limiting amplifier 12, the switches 13 and 14, the source of the reference voltage 15 and the frequency filter 16. The device operates as follows. The winding of the excitatory 17 of the selsyn 1 and the input of the amplifier limiter 10 are supplied to the reference voltage f / j (t) - EI sin "A where EI is the amplitude and co is the frequency of the reference voltage. Meleduphase voltages, UBC, UCA from phase windings 18, 19, 20 selsyns 1 are fed to the primary windings of transformers 2, 3, 4, and their size depends on the angle of rotation in the selsyn rotor: Av (): ATif / i (f) sin e sinQ sin w /, bc (O K, u, (f) sin (9 + 120) (9 + 120) sinw /, f / CA (t) K, U, (0 sin (6 - 120) (e - 120) sin Шг. The voltage on the secondary windings of transformers 2, 3, 4 has the form: U, UAB; U,. To one diagonal of the phase-shifting bridge 8, the voltage U (t) f / 3 (O, U (f) E sin (in + 120) sin t sin (in - 120) sin wt - e sin w -Ee osQ-smwt. Phase-shifting bridge 8 is balanced at a frequency with such that in its other diagon and the voltage varies according to the law: f /, () -, cose.cos (i) ". A voltage divider consisting of resistors 5 and 6 is connected to the secondary winding of tansformator 2: and (t) 5 sin to sin (at, and the ratio of resistors 5 and 6 is chosen such that ЕЬ ЕТ. The design on the summing resistor is: and, (f) Г-. and, (t) + and, it В, sin в sin u) -, cos в cos Ш / Csfj COS (В + - A2 iSin (90+ 8 + w; f). If the starting point of the rotation angle of the selsyn rotor is Phase voltage ij (t, shifted by 90 ° + 90 °, then the phase shift of the voltage will be determined by the expression: Ф8 - o (in + 90 + 0 - (+ 90) in. i.e. directly proportional to the angle rotation of the selsyn rotor. At the moments of transition of the voltages / 7z (0 and lJ (t through zero values), the limiting amplifiers 9 and 10 produce positive and negative voltage drops, and the trigger 11 triggers to negative ones. pulses with a period of T - and a long-proportional angle of rotation of the rosin rotor rotor. The amplitude of the trigger pulses is increased by the amplifier-limiter 12 to the value required for controlling the switches 13 and 14. The switches are turned on out of phase, so if one of the switches is closed, the other is open. during the pulse, the input of the low-pass filter 16 is connected to one output of the source of the reference voltage 15, and during the pause to the other output of the source 15. At the output of the filter 16, the voltage has id: "" (yj. 66 EJdt-Q, where 2 is the voltage at the outlets of the source of reference voltages 15, i.e., proportionally to the rotation angle of the rolin rotor. When the selsyn rotor is rotated from 0 ° to 360 °, the output voltage of the device changes proportionally from EI to 2 The proposed technical solution has expanded the range of measured head movements (from 0 ° to 360 °) and improved the accuracy of the linear transformation of the main movement to the phase phase. wives

измерительного канала, причем амплитуда выходного напр жени фазовращател посто нна по величине и не зависит от угла поворота ротора сельсина.measuring channel, and the amplitude of the output voltage of the phase shifter is constant in magnitude and does not depend on the rotation angle of the selsyn rotor.

Claims

1. USSR author's certificate number 468290, cl. Q 08C 19/48, 15.05.76.

2. USSR author's certificate number 475647. class. G 08C 9/04, 15.10.75.