SU922848A1 - Преобразователь угла поворота вала в код 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобразователям угловых перемещений в цифровой код и может быть использовано в измерительной технике и автоматике.

Известен преобразователь угла по^ ворота вала в код, содержащий послевательно включенные генератор опорного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, цифровой синусно-косинусный делитель напряжег ния, блок управления и реверсивный Ν-разрядный счетчик, выход которого подключен к разрядному (цифровому) входу цифрового синусно-косинуского делителя напряжения. В этом преоб-, разователе выходные напряжения синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) с помощью цифрового синусно-косинусного делителя напряжения (ЦСКДН), фазочувствительного выпрямителя, блока управления и кодового регистра преобразуется в цифровой код, пропорциональный в идеальном случае (при отсут2

ствии различных погрешностей) измеряемому углу СП.

Однако на практике по технологическим. конструктивным и эксплуатационным причинам появляются пог- ·· решности преобразования.

Цель изобретения - повышение точности измерения угла за счет уменьшения влияния погрешностей СКВТ и ЦСКДН на точность измерения.

• Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь поворота вала в код, содержащий генератор опорного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, цифровой синусно-косинусный делитель напряжения, фазочувствительный· выпрямитель, блок управления и кодовый регистр, введены три ключа, блок коммутационных напряжений, дешифратор, цифровой сумматор, а роторные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора выполнены трехфазными, при этом выход генератора опор3 922848

ного напряжения через соответствующие ключи подключен к роторным обмоткам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, статорные синусные и косинусные обмотки которого 5 соединены с первым входом синуснокосинусного делителя напряжения, выход которого соединен с входом фазо-. чувствительного выпрямителя, выход которого через блок управления под- >0 ключей к входу кодового регистра, выходы блока коммутационных напряжений подключены к управляющим входам соответствующих ключей и к входу дешифратора, выход которого подключен ко^е 15 второму входу цифрового сумматора, первый вход которого подключен к выходу кодового регистра, а выход цифрового сумматора подключен к второму ВХОДУ цифрового синусно-косинус- 20 ного делителя.напряжения,

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу 25

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)

I - датчик с трехфазной роторной обмоткой; цифровой синусно-косинус- 30 ный делитель напряжения ГЦСКДН) 2,’ избирательный фазочувствительный выпрямитель 3; блок 4 управления; кодовый регистр 5, Ν- разрядный цифровой сумматор 6; Ν-разрядный дешиф- ₃₅ ратор 7; блок 8 коммутационных напряжений, ключи 9~ 11, генератор 12

опорного напряжения. ^г

СКВТ 1 состоит из трех роторных обмоток, сдвинутых относительно друг ₄₀ друга по углу .на^оУр, где Р - число пар полюсов. Роторные обмотки СКВТ 1 подключены через ключи .9II к выходу генератора 12. Блок 8 ₄$

коммутационных напряжений содержит три выходные сигнальные клеммы, которые подключены к управляющим входам соответствующих ключей 9“11 и к входным шинам дешифратора 7. Разрядные шины дешифратора 7 подключе- ⁵⁰ ны к разрядным шинам второго входа цифрового сумматора 6, разрядные шины первого входа которого подключены

к соответствующим разрядным шинам выхода кодового регистра 5. Раз- ⁵⁵ рядные шины выхода цифрового сумматора 6 подключены к соответствующим разрядным шинам цифрового входа ЦСКДН 2.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

На трех выходах блока 8 формируется, система импульсных напряжений и_и(ь), ϋ^(ί ) ,υ_3κ(ί ) .следующих с частотой ω^, длительность и фазовый (временной) сдвиг которых относительно друг друга определяется из уравнения

где “ Д^{лительность} прямоугольных импульсных напряжений, сформированных на выходах блока 8;

^ = ^ = ^---^-==120?

где4,^,4^относительные фазовые сдвиги прямоугольных напряжений, сформированных на выходах блока 8.

С помощью выходных импульсных напряжений блока 8, поступающих на управляющие входы ключей 9-17 , выходной сигнал (опорное напряжение) генератора 12 последовательно во времени с частотой ^поступает на запитку роторных обмоток СКВТ-1, В результате 'коммутации роторных обмоток вектор пульсирующего поля в них будет дискретно поворачиватьмя во времени на угол равный при Р=1 120^б(фиг.2 а),т.е.

где Ар (ΐ) - угловое положение вектора Р пульсирующего поля в роторных обмотках СКВТ 1, - начальное угловое положение вектора Г пульсирующего поля, равное измеряемому угловому положению ротора СКВТ 1, - угловое перемещение вектора пульсирующего поля, происходящее вследствие коммутации роторных обмоток СКВТ 1

140°

Одновременно с поворотом вектора пульсирующего поля в роторных обмотках СКВТ 1 дискретно с шагом, равным ДЧ_К= 120°, изменяется Ν-разрядный код сформированный на выходе дешифратора. При появлении импульсного напряжения на первом выходе бло922848

ка 8 коммутационных напряжений в интервале времени

Οί ί

код на выходе дешифратора 7 будет равен 0, т.е. <^=0.

При появлении импульсного напряжения на втором выходе блока' 8 коммутационных напряжений в интервале времени ,

10

-хт_к<и-| \

код на выходе дешифратора 7 будет равен 120°, т.е. Цд^20°.

При появлении импульсного напряг. !жения на третьем выходе блока 8 ком15

мутационных напряжении в интер- · ί вале времени -г-Т<Е^Т код на выходе

Э Ν Ν» / 0

дешифратора 7 будет равен 2ч0, т.е.

О =240°.

20

Выходной Ν-разрядный код дешифратора 7 в сумматоре 6 суййируется с выходным N-разрядным Ходом 0. кодового регистра 5, т.е.

Цс

рового сумматора

где (λ - выходной Ν-разрядный 6

О при

код

(2) 25 циф110° при 4-Т., νΤ.

30

040° при

В результате синхронного изменения углового положения вектора пульсирующего поля и цифрового кода Ццс, 35 поступающего на цифровой вход ЦСКДН 2, на угол равный 120°(фиг. 2 а), уравнение сигнала рассогласования на выходе ЦСКДН 2 при идеально выполненных СКВТ

(й ( 1)

и (2)

(¾)

ных СКВТ (Р?1) представлено в

где

и ЦСКДН с учетом уравнений будет иметь вид

и_Ра^= $) 5ΐηω_οι

При этом при Цраё= 0, <£₀= ¢.

Однако на практике из-за погрешностей СКВТ 1 и ЦСКДН 2 уравнение сир нала рассогласования отличается от (3) и в общем случае для многополюспри4₀йО может быть виде

Ц,_о„- полезный сигнап, определяемый уравнением (3)

0) (5)

^П0Г9-си гнал-помеха, обусловленный погрешностями СКВТ и ЦСКДН

40

45

50

55

!λ>0 ^Δ^(^θ)

(6)

периодическая суммарная погрешность преобразования

Δ4£((1η)= X

*(Ш₀^(1н)^+йЧА⁵^^0^4н)+...],

ДЧ_гамплитуда периодической гармоники (погрешности) с периодом ЗбО®, обусловленная остаточным Напряжением л 1)о_Ст; амплитуда периодической гармоники с периодом 180°, обусловленная амплитудной и угловой неортогональностыо выходных сигналов СКВТ и коэффициентов передач синусного и косинусного каналов ЦСКДН; амплитуды периодических гармоник с периодом

%0°

4Р

3&0°.

ар

обусловленные несинусоидальностью (3,5,7... гармониками) выходных сигналов СКВТ 1 и несинусоидальностью (3,5,7... гармониками) функций пропускания синусного и косинусного каналов ЦСКДН 2.

Откуда следует, что при 1^,= 0 выходной цифровой код Ц будет отличать- ( ся от измеряемого угла Ро1о на величи-'ну угловой погрешности дЧ^Йо) , определяемой технологическими погрешностями СКВТ и ЦСКДН, т.е.

Р А θ=δ+Δ (ό-θ)

В предложенном устройстве за счет импульсного вращения вектора пульсирующего поля и синхронного изменения цифрового кода Ц_ис, поступающего на цифровой вход ЦСКДН 2, на угол, равный 120°, полезный сигнал

'останется без изменений,а сигнал-помеха, описываемый уравнением (6) и . определяющий суммарную погрешность преобразования, как следует из (3)"

(5) и фиг. 2 а, б принимает временной характер, проявляясь в виде гармонических колебаний, следующих с частотой Φ,ς.

Из фиг. 1 б видно, что первая (с периодом 360®), вторая (с периодом 180°) , четвертая (с периодом 90^σ) , восьмая (с периодом 45°) гармоники суммарной погрешности в предложенном устройстве принимают временной характер, проявляясь в виде гармонических колебаний, следующих с частотой

7 9228

В этом случае уравнение (4) сигнала рассогласования будет

Г

^рас” ί^ποΛ⁺^ηοΓΡ^] 51 η и) _οί., $

♦йЧДо)£+ '...]·5ΐη(«ω_κί+Δ^_Η):

Откуда следует, что при ц)_к«Р₀ком~ Ю бинационные гармоники с частотами (и»₀+ πω^), представляющие суммарную погрешность преобразования (6) , будут отфильтрованы избирательным фазочувствИтельным выпрямителем 3 как »5 помеха и, следовательно, не будут оказывать влияние на точность преоб'разования.

Благодаря этбму выходной сигнал блока 3 будет определяться толь- 20 ко полезным сигналом (5), т.е.

⁰Ραε=·^υηοΑ^{5;η ω}ο^ι= ν>₀ ε-ίη {.а,₀-а)еЯпиз₀Ъ, (7)

который, поступая через блок 4 управления в кодовый регистр 5,изменяет его?5 выходной код Ц до тех пор, пока си|—

•нал рассогласования(7) не станет равным нулю. При ирае,- 0 выходной код 0 преобразователя будет равен измеряемому углу. 30

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор опор-35 ного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, цифровой синусно-косинусный делитель напря48 8

   жения, фазочувствительный выпрямитель,блок управления и кодовый регистр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены три ключа, блок коммутационных напряжений, дешифратор, цифровой сумматор, а роторные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора выполнены трехфазными , при этом выход генератора опорного напряжения через соответствующие ключи подключен к роторным обмоткам синусно-косинусного вращающегося трансформатора , статорные обмотки которого соединены с первым входом синусно-косинусного делителя напряжения, выход которого соединен с входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого через блок управления подключен к входу кодового регистра, выходы блока коммутационных напряжений подключены к управляющим входам, соответствующих ключей и к входу дешифратора, выход которого подключен к второму входу цифрового сумматора, первый вход которого подключен к выходу кодового регистра, а выход цифрового сумматора подключен к второму входу цифрового синусно-косинусного делителя напряжения.