SU754398A1

SU754398A1 - Преобразователь угла поворота вала в код 1

Info

Publication number: SU754398A1
Application number: SU772503994A
Authority: SU
Inventors: Viktor D Aksenenko; Sergej Ya Barmenkov; Vadim N Vasilev; Aleksej N Dorofeev
Original assignee: Viktor D Aksenenko; Sergej Ya Barmenkov; Vadim N Vasilev; Aleksej N Dorofeev
Priority date: 1977-07-04
Filing date: 1977-07-04
Publication date: 1980-08-07

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в устройствах измерения и кодирования угловых величин.

Известны преобразователи угла поворота вала в код на основе электромеханичес- ₅ких следящих систем, содержащие двухполюсный и многополюсный датчики угла, фазовращатели и фазовые детекторы [1].

Недостаток известного преобразователя — большие габариты и вес, обусловленные применением электромеханических эле- ю ментов, а также низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухполюсный фазовращательный датчик угла, один выход которого через первый ¹⁵фазовращатель подключен к одному входу первого фазового дискриминатора, другой вход которого соединен с другим выходом фазовращательного датчика угла, первый преобразователь напряжения в частоту, вы- 20 ходы которого подключены к входам первого реверсивного счетчика, выходы старших разрядов первого реверсивного счетчика подключены к управляющим входам перво2

го фазовращателя, многополюсный фазовращательный датчик угла, один выход которого через второй фазовращатель подключен к одному входу второго фазового дискриминатора, выход которого через второй преобразователь напряжения в частоту подключен к входам второго реверсивного счетчика, выходы второго реверсивного счетчика подключены к управляющим входам второго фазовращателя, суммирующий блок, входы которого соединены с выходами реверсивных счетчиков [2].

Недостатком этого преобразователя является сравнительно низкая динамическая точность при больших скоростях и ускорениях движения входного вала. Это явление обусловлено тем, что указанный преобразователь является астатической следящей системой с астатизмом, равным 1, которой присущи ошибки по скорости и высшим производным закона движения входного вала.

Цель предлагаемого изобретения — повышение динамической точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что

в преобразователь угл’а поворота вала в код

введены дополнительный фазовращатель,

3

754398

преобразователь кода в напряжение и сумматор, вход дополнительного фазовращателя подключен к другому выходу многополюсного фазовращательного датчика угла, а выход подключен к другому входу второго фазового дискриминатора, выходы младших разрядов первого реверсивного счетчика подключены к управляющим входам дополнительного фазовращателя и к преобразователю кода в напряжение, выход которого и выход первого фазового дискриминатора подключены к входам сумматора, а выход сумматора подключен к входу первого преобразователя напряжения в частоту.

На чертеже, представлена блок-схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит двухполюсный фазовращательный датчик 1 угла, непосредственно и через фазовращатель 2 соединенный с входами фазового дискриминатора 3, который через сумматор 4, второй вход которого подключен к выходу преобразователя 5 кода в напряжение, соединен со входом преобразователя 6 напряжения в частоту, выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика 7, выходы старших разрядов реверсивного счетчика 7 соединены с управляющими входами фазовращателя 2, а выходы младших разрядов — с управляющими входами дополнительного фазовращателя 8 и входами преобразователя 5 код в напряжение. Вал двухполюсного фазовращательного датчика 1 кинематически связан с валом многополюсного фазовращательного датчика 9 угла, выходы которого через фазовращатели 8 и 10 подключены ко входам фазового дискриминатора 11, выход которого через преобразователь 12 напряжения в частоту подключен ко входам реверсивного счетчика 13, выходы счетчика 13 соединены с управляющими входами фазовращателя 10. Выходы реверсивных счетчиков 7 и 13 подключены ко входам суммирующего блока 14.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии датчики 1, 9 и фазовращатели 2, 8, 10 находятся в согласованном положении. Код на выходе суммирующего блока 14 соответствует угловому положению входного вала. При повороте входного вала на некоторый угол & фазовая следящая система основного канала отработает это возмущение, код реверсивного счетчика 7 изменится на соответствующую величину, тем самым изменяя фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 2, который управляется старшими разрядами реверсивного счетчика 7. В результате обработки выходное напряжение фазового дискриминатора 3 уменьшается. Однако, вследствие дискретности фазовращателя 2, полного согласования фаз входных сигналов фазового дискриминатора 3 не достигается и на его выходе остается некоторое напряжение, вызывающее колебание кода реверсивного счетчика 7 на единицу разряда, являющегося младшим управляющим разрядом управляемого фазовращателя 2. Увеличение разрешающей способности основного канала посредством увеличения разрядности фазовращателя 2 связано с значительным усложнением его конструкции, поэтому увеличение разрешающей способности основного канала достигается компенсацией выходного напряжения фазового дискриминатора 3 с помощью преобразователя 5 кода в напряжение, управляемого младшими разрядами реверсивного счетчика 7.

Таким образом, в счетчике 7 находится код Nсоответствующий углу поворота входного вала с ошибкой основного канала, т. е.

N1 = а + Δ а₀.

Младшими разрядами этого кода управляется фазовращатель 8, который производит фазовый сдвиг опорного сигнала датчика 9 на величину, соответствующую углу ( а₀ -Т + Δ»ο), где

а₀ = ^п' к~·

Угол а о равен входному углу а за вычетом целого числа зон η многополюсного датчика 9 (К — коэффициент электрической редукции датчика 9). Знак вносимого фазового сдвига соответствует знаку фазового сдвига фазовращательного датчика 9. В результате разность фаз сигналов, подаваемых на вход фазовой следящей системы корректирующего канала (между выходом фазовращателя 8 и входом фазовращателя 10) пропорциональна ошибке основного канала Δαο- Эта разность фаз компенсируется фазовращателем 10 с точностью корректирующего· канала.

Таким образом код N г реверсивного счетчика 13 соответствует (Δ«ο + Δα*.). Выходной код N суммирующего блока 14, являющийся суммой кодов реверсивных счетчиков 7 и 13, пропорционален α+ Δα,., т. е.

Ν = Ν, + Ν₂ = а + Δ а_Л.

При движении входного вала по закону α(ί) = α·ί основной канал отрабатывает это воздействие с динамической ошибкой

η , ^{Рок =}

ГДеЦо — добротность по скорости основного канала.

Эта ошибка является постоянной при неизменной скорости вращения входного вала и полностью отрабатывается корректирующим каналом в то время, как ошибка известного преобразователя в таком, режиме равна

<3 п|> = Азт^-,

где С)_т— добротность по скорости канала точного отсчета.

Таким образом, астатизм предлагаемого преобразователя равен сумме астатизмов основного и корректирующего каналов, т. е. равен 2.

При вращении входного вала по закону

степенной функции вида Λ(ί) = ··α-ί², ос754398

новной канал отрабатывает это воздействие с динамической ошибкой

Ω ох — —= Ω ОК 1 Корректирующий канал отрабатывает ошибку основного канала с динамической ошибкой.

ГТ _ ок _ _<Х

С'кх- - Ож-Оо ’

где — добротность по скорости корректирующего канала, в то время, как ошибка известного преобразователя при таком законе движения входного вала равна

Таким образом, вследствие повышения астатизма преобразователя до 2, скоростная ошибка преобразования равна нулю. Ошибка от ускорения значительно снижается по сравнению с известным преобразователем.

Применение предлагаемого преобразователя позволит значительно повысить точность преобразования угла поворота вала в код в широком диапазоне скоростей и ускорений входного вала, расширить область использования преобразователей угла поворота вала в код в устройствах автоматики и вычислительной техники и расширить сферу решаемых ими задач.

Claims

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухполюсный фазовращательный датчик угла, один выход которого через первый фазовращатель подключен к одному входу первого фазового дискриминатора, другой вход которого соединен с другим выходом фазовращательного датчика угла, первый преобразователь напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам первого реверсивного счетчика, выходы старших разрядов первого реверсивного счетчика подключены к управляющим входам первого фазовращателя, многополюсный фазовращательный датчик угла, один выход которого через второй фазовращатель подключен к одному входу второго фазового дискриминатора, выход которого через второй преобразователь напряжения в частоту подключен к входам второго реверсивного счетчика, выходы второго реверсивного счетчика подключены к управляющим входам второго фазовращателя, суммирующий блок, входы которого соединены с выходами реверсивных счетчиков, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности преобразователя, в него введены дополнительный фазовращатель, преобразователь кода в напряжение и сумматор, вход дополнительного фазовращателя подключен к другому выходу многополюсного фазовращательного датчика угла, а выход — к другому входу второго фазового дискриминатора, выходы младших разрядов первого реверсивного счетчика подключены к управляющим входам дополнительного фазовращателя и к преобразователю кода в напряжение, выход которого и выход первого фазового дискриминатора подключены к входам сумматора, а выход сумматора подключен к входу первого преобразователя напряжения в частоту.