SU734776A1 - Двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

I

Изобретение, относитс  к цифровой измерительной технике и может использоватьс  как в автоматических измерительных комплексах дл  преобразовани  угловых координат в цифровой код, так и как автономный измерительный прибор с цифровым отсчетом.

Известны двухотсчетные преобразователи угловых перемещений в код, которые используют в каналах грубого и точного отсчетов преобразование «фаза-временной интервал-код 1.

Однако дл  таких преобразователей характерна плоха  стабильность электронной отсчетной части из-за наличи  избирательных цепей, нуль-органов.

Известны также преобразователи считывани , снимающие информацию обычно в виде циклического кода 2.

Однако в них необходимо применение специальных датчиков и дополнительных логических устройств дл  преобразовани  циклического кода в арифметический.

Известны преобразователи, отличительной особенностью которых  вл етс  использование в канале точного отсчета электромеханической фазовой след щей системы.

Код начала грубого отсчета может формироватьс  любым способом 3.

Они характеризуютс  высокими требовани ми к электромеханическому узлу, больщим весом и габаритами.

В насто щее врем  у нас в стране и за рубежом преобразователи угловых перемещений в цифровой код с точностью дес тки-единицы угловых секунд (16 двоичных разр дов и более) выполн ютс  двухотсчетными , что позвол ет резко снизить требовани  к электронным узлам отсчетных частей и к точности изготовлени  датчика канала точного отсчета. В качестве первичных преобразователей (датчиков) в высокоточных преобразовател х угол-код используютс  многополюсные синусно-косинусные вращающиес  трансформаторы в режиме фазовращател . Отсчетные части преобразователей используют два основнь1х принципа кодировани  фазы: косвенный и компенсационный . В первом случае фаза сигнала с фазовращател  преобразуетс  во временной интервал , который в последующем трансформируетс  в цифровой код угла. Во втором случае фаза сигнала с фазовращател  сравниваетс  с фазой эталонного фазовращател , при равенстве фаз код угла снимаетс  с эталонного фазовращател  4.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийс  трансформатор (СКВТ), один выход которого соединен с одним из входов фазового детектора, выход которого соединен с одним из входов блока управлени  непосредственно и с другим входом - через генератор импульсов, другой выход СКВТ через формирователь-ограничитель - к одному из входов синхронизатора, выход которого подключен к блоку считывани  грубого отсчета, выход которого через блок пам ти соединен с блоком согласовани  отсчетов, выход блока управлени  соединен со входом младших разр дов реверсивного счетчика , выход старших разр дов которого соединен с другим входом блока согласовани  отсчетов, выход младщих разр дов реверсивного счетчика подключен к одному из входов управл емого делител  напр жени , выход старших разр дов реверсивного счетчика соединен с одним из входов блока ввода кода, выход которого соединен с одним из входов первого делител  частоты, выход кварцевого генератора подключен к другим входам синхронизатора и первого делител  частоты и к первому входу второго делител  частоты, выходы которого соединены соответственно с другими входами блока ввода кода и блока считывани  грубого отсчета, выходы делителей частоты через соответствующий дешифратор подключены ко входам блоков формировани  синусоидальных сигналов , выход первого блока формировани  синусоидальных сигналов соединен с другим входом управл емого делител  напр жени , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока формировани  синусоидальных сигналов, выход сумматора соединен с другим входом фазового детектора , выходы третьего и четвертого блоков формировани  синусоидальных сигналов подключены к входам СКВТ 5.

Однако устройство характеризуетс  недостаточной точностью и стабильностью преобразовани . Анализ экспериментальных данных о погрешност х этого преобразовател  показывает, что обусловлены они погрешност ми из-за конструктивных ограничений СКВТ, как электрической машииы, погрешност ми из-за неточности изготовлени  и погрешност ми, определ емыми услови ми работы СКВТ. Необходимо отметить, что данные погрешности присутствуют всегда и от образца к образцу измен ютс  несущественно . Однако устранить их только выбором струкруты отсчетной части преобразовател  нельз . Опыт проектировани  и практика эксплуатации преобразователей угол-код, использующих принцип уравновешивани  показывает, что в ошибке превалирует составл юща  от неравенства амплитуд , сравниваемых по фазе напр жений. На стабильность работы преобразовател  вли ет , главным образом, изменение параметров первичной цепи СКВТ.

Целью предложенного изобретени   вл етс  повышение точности преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код введены усилители тока, блок сравнени , избирательный усилитель, интегрирующий блок, синхронные детекторы, пороговый блок и блок преобразовани  коднапр жение , выходы третьего и четвертого формирователей синусоидальных сигналов через соответствующие усилители тока подкаючены к синусной и косинусной обмоткам двухотсчетного синусно-косинусного вращающегос  трансформатора, другие обмотки датчика точного отсчета соединены с другими входами усилителей тока, выходна  обмотка датчика точного отсчета подключена к одному из входов блока сравнени , другой вход которого соединен с выходом управл емого делител  напр жени , а выход - через избирательный усилитель соединен с первыми входами синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами первого дещифратора, выход

первого синхронного детектора соединен с входом блока преобразовани  напр жениечастота и через пороговый блок - к другому входу блока управлени , выход второго синхронного детектора через интегрирующий блок соединен с первым входом управл емогр делител  напр жени , обмотки датчика грубого отсчета Ьбъединены и соединены с нулевой щиной питани , выход первого формировател  синусоидальных сигналов соединен с первым входом блока преобразовани  код-напр жение, второй вход которого

соединен с выходом младших разр дов реверсивного счетчика, а выход соединен с первым входом сумматора, второй выход первого дешифратора через второй формирователь синусоидальных сигналов соединен

со вторым входом сумматора, выход которого соединен со вторым входом управл емого делител  напр жени .

На чертеже

приведена блок-схема преобразовател .

Преобразователь содержит двухотсчетный синусно-косинусный вращающийс  трансформатор 1 (СКВТ), датчик 2, грубого отсчета, датчик 3 точного отсчета, блок 4 сравнени , избирательный усилитель 5, синхронные детекторы 6 и 7, интегрирующий блок 8. управл емый делитель 9 напр жени , формирователь-ограничитель 10, блок 11 преобразовани  напр жение-частота пороговый блок 12, сумматор 13, синхронизатор 14, блок 15 управлени , блок 16 преобразовани  код-напр жени , реверсирый счетчик 17, младшие разр ды реверсивного счетчика 18, старшие разр ды реверсивного счетчика 19, блок 20 согласовани  отсчетов, блок 21 ввода кода, блок 22 пам ти, блок 23 считывани  кода грубого отсчета, делители 24 и 25 частоты, кварцевый генератор 26, дешифраторы 27 и 28, формирователи 29-32 синусоидальных сигналов, усилители

33и 34 тока.

Выход обмотки канала грубого отсчета СКВТ 1 через последовательно соединенные формирователь-ограничитель 10, синхронизатор 14, блок 23 считывани  кода грубого отсчета и блок 22 пам ти соединен с одним из входов блока 20 согласовани  отсчетов, ко второму входу блока 20 согласовани  подключен выход реверсивного счетчика 17, вход которого соединен с выходом блока 15 управлени  реверсивного счетчика. Первый выход кварцевого генератора 26 соединен с другим входом синхронизатора 14, второй выход с входами первого и второго делителей 24 и 25 частоты. Выход старших разр дов реверсивного счетчика 19 через блок 21 ввода кода, первый делитель 24 частоты, первый дешифратор 27 соединен с двум  формировател ми 29 и 30 синусоидальных сигналов. Выход первого формировател  29 синусоидальных сигналов через преобразователь 16 код-напр жение соединен с одним из входов сумматора 13, ко второму входу подключен выход второго формировател  30 синусоидальных сигналов, второй вход блока преобразовани  код-напр жение 16 подключен к младшим разр дам реверсивного счетчика 18. Первый выход второго делител  25 частоты соединен с другим входом блока 21 ввода кода, второй выход через второй дешифратор 28 подключен к входам третьего и четвертого формирователей 31 и 32 синусоидальных сигналов, третий выход второго делител  25 частоты подключен к другому входу блока 23 считывани  кода грубого отсчета. Выходы третьего и четвертого формирователей 31-32 синусоидальных сигналов через усилители 33 и

34тока подключены к первым выводам синусной и косинусной обмоток каналов грубого и точного отсчетов, вторые выводы обмоток канала точного отсчета подключены к соответствующим вторым входам усилителей 33 и 34 тока, а вторые выводы обмоток канала грубого отсчета заземлены. Выход сумматора 13 через управл емый делитель напр жени  подключен к одному из входов блока 4 сравнени , ко второму входу подключена выходна  обмотка канала точнрго отсчета синусно-косинусного врашаюш .егос  трансформатора 1. Выход блока 4 сравнени  через избирательный усилитель

5соединен с входами синхронных детекторов

6и 7, вторые входы которых подключены к

выходам первого дешифратора 27. Выход первого синхронного детектора 7 через интегрирующее блок 8 подключен ко второму входу управл емого делител  9, выход второго синхронного детектора 6 через параллельно включенные блок 11 преобразовани 

напр жение-частота и пороговый блок 12 соединен с блоком управлени  15.

Стабильные по частоте импульсы с генератора 26 подаютс  на устройства питани  датчика и преобразователь двоичного кода в фазовый сдвиг. Устройство питани  датчика состоит из делител  частоты 25, дешифратора 28, формирователей 31 и 32 синусоидальных сигналов и усилителей 33 и 34 тока. Преобразователь двоичного кода в фазовый сдвиг реализован совокупностью следующих блоков: реверсивным счетчиком 17, блоком 21 ввода кода,делителем 24 частоты , дешифратором 27, формировател ми 2930 синусоидальных сигналов, блок 16 преобразовани  код-напр жение, сумматором 13.

0

Устройство питани  датчика предназначено дл  формировани  и усилени  синусоидальных напр жений, сдвинутых по фазе между собой на 90° с точностью ±30 с. В

5 спектре формируемых сигналов присутствуют 15 и 17, 31 и 33 и т.д. гармоники и относительными амплитудами, равными соответственно 0,44% и 0,34% ... и т.д., что позвол ет обойтись при формировании сигналов без избирательных цепей, и что в СЕОЮ

очередь обеспечивает температурную стабильность фазового сдвига не хуже ±20угл. Принцип формировани  синусоидальных сигналов основан на аппроксимации синусоиды вписанной ломаной. Весь период напр жеJ ни  разбиваетс  дешифратором 28 и 16 равных по длительности участков. Каждый формирователь 31-32 синусоидальных сигналов состоит из восьми источников тока с ключами , обеспечивающих зар д-разр д конденсатора . Число источников тока ограничено восемью, и каждый источник за период включаетс  дважды, так как за период два участка ломаной имеют равные наклоны. Источники 33-34 тока предназначены дл  усилени  по мощности сформированных напр жений и компенсации посто нных состав5 л ющих, возникающих при формировании. Основной причиной по влени  посто нной составл ющей на выходе формирователей 31-32  вл етс  неравенство токов зар да и разр да конденсатора за период. Из-за

Claims (5)

1.Преснухин А. Н. и др. Д- уаровые растровые датчики положени  и их применение.

0 М., «Машиностроение, 1969, с 155-159.

2.Л1 сников В. А. и др. .Дискретна  часть двухотсчетного преобразовател  уго.ькод высокой точности. Сб. «Элементы цифровых систем управлени . Л., «Наука, 1971, с. 202-204.

i

3.Максимов В. П. и др. Исследование принципов построени  отсчетной части пара .метричсского многополюсного фазовращател . Сб. «Эле.менты цифровых систем управлени . Л.. «Наука, 1971, с. 153-160.

4.Хрущев В. В. Электрические микрома0 шины автоматических устройств. ,., «Энерги , 1976, с. 264-265.

5..Авторское свидетельство СССР

jYo 526932, кл. G 08 С 9/04, 1975 (прототин).