SU696516A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области а,втоматики и вычислительной техники и может бьггь использовано в информационно-И-змерительных системах и системах обработки информации дл  преобразовани  угла поворота ротора электрических микромашин типа синуснокосинусных вращаютдахс  трансформаторов (СКВТ) в цифровой код.

Известны преобразователи угла в код развертьшающего уравновешивани , в которых выпр мленное выходное напр жение датчика углового положени  сравниваетс  с его напр жением питани . Такой преобразователь одержит сельсин, первична  обмотка которого соединена с источником напр жени питани , а вторичные обмотки через выпр мители и переключатель - с одним из входов первого компаратора, другой вход которого подключен к источнику напр жени  питани , а выход через вентиль - к триггеру, выход которого соединен с управл ющим входоключа , св зывающего генератор счетных импульсов со входами младших разр дов счетчика, и блок управлени , вход которого соединен с источником напр жени  питани , а выход - с блоком грубо

го измерени , другим входом вентил  и установочным входом счетчика 1.

Однако этот преобразователь имеет невысок то точность, обусловленн то наличием погрешности от неидентичности компараторов, формирующих импульсы в моменты перехода через нуль напр жени  питани , и равенства последнего с выпр мленным выходным напр жением сельсина, а также погрешности от неидентичности выпр мителей.

Известен преобразователь угла в код, который содержит сельсин, первична  обмотка которого соединена с источником напр жени  питани , а вторичные обмотки через выпр мители и переключатель с одним из входов первого компаратора, другой вход которого подключен к источнику напр жени  питани , а выход - к триггеру, блок грубого измерени , входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина и источником напр жени  питани , а выходы - с первыми входами логических элементов И и входами старших разр дов цифрового отсчетного устройства, :второй компаратор, вход которого подключен к источнику напр жени  питани , а выход через вентиль - к триггеру, выход которого соединен с уг1Г)ав. входом ключа, св зьтаю1цего генйг;-5тор счетных импульсов, со счетчкко/- .: дополнительные компараторы, которых через логические элементы И и ИЛИ соединены с переключателем и бло .ком преобразовани  кода, св зываюш й выходы счетчика со входами младших разр дов цифрового отсчетного устройства (2 . Однако этот преобразователь несмотр  на меньшее врем  измерени  за счет получени  в каждом 60 -ти градусном секторе информации о той его половине, в которой находитс  искомый угол поворотаJимеет невысокую точность, обусловленного наличием погрешности от неидентичности компараторов и выпр мителей. Наиболее близким по технической сущности к.предложенному  вл етс  преобразователь, содержаиий СКВТ, выходы которого подключены к блоку формировани  кода, генератор импульсов , который подключен ко входам СКВТ и фазоинвертора через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр, а ко входу счетчика - через элемент И, другие входы которо го соединены с выходами одного тригг ра и блока пуска, выпр митель, выход которого подключен к одному входу ко паратора. Один выход компаратора под ключей к первому входу одного тригге ра, а другой - к второму входу одног триггера, к одному входу блока пуска другой вход которого соединен с кома дой пуск и к входу другого триг гера 3 J. Однако этот преобразователь также имеет невысокую точность, обусловлен ную погрешностью от неидентичности компараторов и выпр мителей. Цель изобретени  - повышение точности преобразовател . Это достигаетс  тем, что в преобразователь угла поворота вала-в код введены два двухпозиционных переключател , информационные входы одного которых подключены к выходам СКВТ, управл ющий вход - к вьишду бЛока фо мировани  кода , а выход - к входу вы пр мител . Информационные входы друг го переключател  соединены с выз одами фильтра и фазоинвертора, управл ющий вход - с выходом другого тригге ра, выход подключен к другому входу компаратора, а один выход компаратор подключен к второму входу блока пус ка. - На фиг. 1 приведена функциональна схема преобразовател , принцип дейст ви  которого иллюстрируетс  временным диаграммами, представленными на фиг . Преобразователь содержит СКВТ 1, выходы которого подключены к блоку 2 формировани  кода и через. последо.вательно соединенные двухпозиционный -: компаратору 5, генератор 6 импульoti; ::;:;од которого через последоваГсльпс:: соедиг енные делитель 7 частоты фклыр 8 подк.гточеи ко входам СКВТ .1. и фазоинвертора 9, а ко входу счетчик-а 10 - через элемент И 11,- другие коды которого соэдикены с выходам риггера 12 и блока 13 пуска, двухпо зицконный переключатель 14, который оедщн ет выходы фильтра 8 и фазоинвертора 9 со вторым входом компаратоа 5, выходы которого соединены со входами триггера 12, со входами блока 13 пуска и счетного триггера 15, выход которого подключен к управл ющему входу двухпозиционного переключател  14. Преобразователь работает следующим образом. Импульсы генератора 6 через делитель 7 частоты поступают на фильтр 8,- где формируетс  синусоидальный сигнал , подаваемый в обмотку возбуждени  СКВТ 3. Напр жени  выходных обмоток СКВТ св заны нелинейной зависимостью с углом поворота его ротора: и, - tot 61П 0 L2 (AJtcos(9 гдеИгл -- амплитудное значение и кругова  частота сигнала с выхода фильтра 8 напр,шени  U, питани  СКВТ) ; 0 - угол поворота.ротора СКВТ, К - коэффициент трансформации, посто кный дл  данного типа СКВТ. Путем сравнени  амплитуд и анализа фазы этих напр жений в блоке 2 формировани  кода определ ютс  три CTapi.oix разр да выходного кода Мд однозначно определ ющие октант угла поворота 9 . В зависимости от номера октанта а вход выпр мител  4 через двухпозиционный переключатель 3, устанавливаемый в соответствующее положение управл ющим сигналом с вьохода блока 2, подаетс  меньшее выходное напр жение СКВТ (напр жение U, синусной обмотки в октантах 1-, 4-, 5и 8-ых или напр жение Up косинусной и 7-ых1 2-, 3-, 6обмотки в октантах U2 2 которое измен етс  в пределах в зависимости от угла поворота в этом диапазоне преобразуетс  в сигнал Ug, посто нного тока выпр мителем 4. Сигнал Ug с выхода выпр мител  4 подаетс  на один из входов компаратора 5, который в зависимости от положени  двухпозицонного переключател  14 сравнивает его с напр  -ением питани  СКВТ 1 или с выходным напр жением lilj , f, фазоинвертора 9. В моменты и, . и равенства Т/е, Up или и - IJ на одном из выходов компаратора 5 формируютс  импульсы, соответствующие положительному градиенту изменени  на.-, пр. жени  U( ( и ) , а на другом - отрицательному . В исходный момент времени триггер 12 находитс  в положении {фиг.2в), а счетчный триггер 15 - в положении О. На вход компаратора 5 через двухпозицонный переключатель 14 подаетс  напр жение U В. момент времени t , соответствующий равенству напр жений Ua и Up при положительном градиенте U, (фиг. 2, а), на одном выходе компаратора 5 формируетс  импульс, который перебрасывает триггер 12 в положение О (фиг. 2, в). В момент времениt fO г, 2а) , когда вторично выполнг етс  равенство Ifg - -п отрицательном градиенте напр жени  Up, , на другом выходе компаратора 5 формируетс  импульс, который воззрэг.;ает триггер 12 в исходное положение (фиг. 2 в},, одксвремеино этот Штупъс ;поступает на счетчныР;  ход триггера d5 и перебрасывает его в положение . Теперь на е;стиичном выходе триггера 15, св занном с управл ющим входом двухпозиционного переключател  14, высокий потенциал, устанавливающий переключатель 14 в положение, при котором на вход компаратора 5 с выхода фазоинвертора 9 подключаетс  напр жение UIT,,

В момент времени 1 . соответствующий равенству напр жений Ъц и Up

(фиг. 2, б)г импульс с одного выхода компаратора 5 перебрасывает триггер 12 в положение О (фиг. 2в) . Е момент времени t (фиг. 2, б),- когда i вторично выполн етс  paBeHCTsol/g lJ

(при отрицательном градиенте изменени  напр жени  У ) импульс с другого выхода компаратора 5 возвраглает триггер 12 в исходное положение

(фиг. 2, в)г а триггер 15 в исходно положение О- . На твход компаратора 5 подключаетс  напр женке 11 г| . Дальнейша  последовательность операций аналогична описанной вьиле, Таким образолМ на выходе триггера 12 формируетс  последовательность импульсов

(фиг о 2 в), д-лительность которых пропорциональна удвоенному значению угла поворота 0 . На врем  действи  этих импульсов элемент И 11 (при условии наличи  разрешающего потенциала с выхода блока 13 пуска) открыт, и импульсы от генератора 6 проход т на счет-- чик 10, который формирует код младших разр дов угла поворота 8 (фиг.2,е) Измерение начинаетс  по команде пуск ,- поступедашкй на один из входов блока 13 пуска (фиг, 2 г) . Моменты начала и конца работы этого блока синхронизируютс  импульсами с выхо дов компаратора 5, которые задают про рамму определени  кода угла по двум временным интервалам Фиг. ) , или по нескольким временным интервалам: Блок пуска в этом случае может состо ть из нескольких триггеров, соединенных между собой по с5хеме делител  частоты. При увеличении угла поворота 9 код младших разр дов в печатных октантах увеличиваетс , а в четных - хт ченьшаетс . Чтобы исключить возникшу неоднозначность, в четных октантах, истинное значение кода младших разр дов угла поворота 0 определ ют в виде дополнени  кода до величины М а равной отношению частот «ь и w, где (jj частота импульсов генератора 6. Признак четности октантов определ ют по состо нию младшего разр да блока 2 формировани  кода. Общий код угла определ етс  по выходному коду блока 2 (три старших разр да) и пр мому или дополнительному коду счетчика 10 (младшие разр ды), Таким образом , в состав предлагаемого устройства входит один выпр митель, используек№1й дл  преобразовани  в напр жение посто нного тока сигналов Uj и U,, и один компаратор, используемый дл  формировани  коротких импульсов моменты равенства напржкени  Ug и (и|,) . Такое техническое решение позвол ет исключить погрешность от неидентичности компараторов и выпр мителей, повысив тем самым точность устройства .

Формула.изобретени 

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращаюкийс  трансформатор, выходы которого подключены к блоку формиров.ани кода,, генератор импульсов, который подключен ко входам синусно-косинусного вращающегос  трансформатора и фазоинвертора через Последовательно соединенные делитель частоты-и фильтр, а ко входу счетчика-через элементИ, другие входы которого соединены с выхода ш одного триггера и блока пуска, выпр кжтель, выход которого подключен к одному входу компаратора, один выход компаратора подключен к первому входу одного триггера, а другой - к второму входу одного триггера, к одному входу блока пуска, другой вход которого соединен с командой пуск и к входу другого триггера, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, в него введены два двухпозиционных переключател , информационные входы одного из которых подключены к выходам синусно-косинусного вращающегос  трансформатора, управл ющий вход - к выходу блока формировани  кода, а выход - к входу выпр мител , информационные входы другого йереключател  .соединены с выходами фильтра и фазоинвертора, управл ющий вход - с выходом другого триггера, выход подкльэчен к другому входу компаратора , а один выход компаратора