Двухканальная следящая система

 

ДВУХКАНАЛЬНАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА , содержащая задатчик, выходной вал которого кинематически соедине.н с входным валом первого датчика, вход которого подключен к выходу источника переменного напряжения, выходы - к соответствующим входам -первого приемника , а выходной вал через первый редуктор подключен к входному валу датчика, соединенного входом с выходом источника переменного напряжения , а выходами - с соответствующими входами второго приемника, подключенного выходом к первому входу синхронизирующего устройства, соединенного первык выходом через усилитель мощности с первым входом электродвигателя , подключенного вторым входом к вьпсоду источника переменного напряжения, а валом, кинематически, через второй редуктор - к валам первого и второго приемников и отсчетного устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введен i преобразователь напряжения, соединенньШ первьм входом с выходом первого (Л С приемника, вторым входом - с вторым выходом синхронизирующего устройства,, а выходом - с вторым входом синхронизирующего устройства, подключенного третьим и четвертым входами к первому и второму выходам первого датчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0INf СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

l10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 3677376/24-24 (22) 22.12.83 (46) 23.12 ° 85 Бюл. И 47 (72) В.А.Шишкин (53) 62-50 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 452804 ° кл. С 05 В 11/12, 1973

Авторское свидетельство СССР

У 1019394, кл, G 05 В 1/01, 1981.

Ахметжанов А.А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М.: Энергия, 1975, с.190198, рис.9-.6. (54)(57) ДВУХКАНАЛЬНАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, содержащая задатчик, выходной

BsJI которого .кинематически соединен с входным валом первого датчика, вход которого подключен к выходу источника переменного напряжения, выходы — к соответствующим входам первого приемника, а выходной вал через первый редуктор. подключен к входному валу второго датчика, соединенного входом

„.,SU,122236 А (д) 4 G 05 В 11/12 с выходом источника переменного напряжения, а выходами — с соответствующими входами второго приемника, подключенного выходом к первому входу синхронизирующего устройства, соединенного первым выходом через усилитель мощности с первым входом электродвигателя, подключенного вторым входом к выходу источника переменного напряжения, а валом, кинематически, через второй редуктор — к валам первого и второго приемников и отсчетного устройства, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введен преобразователь напряжения, соединенный первым входом с выходом первого приемника, вторым входом - с вторым выходом синхронизирующего устройства, а выходом — с вторым входом синхронизирующего устройства, подключенного третьим и четвертым входами к первому и второму выходам первого датчика.

Блок управления работой каналов состоит из ограничителя 15 сверху, вход которого является вторым входом

l синхронизнрующего устройства 14, усилителя 16, выпрямителя 17, преоб10 разователя 18 и выходных ключей 19 (грубый канал) и 20 (точный канал).

Вход ключа 20 является первым входом синхрониэирующего устройства 14. Выходы ключей 19 и 20 являются первым

ll5 выходом синхронизирующего устройства

14. В зависимости от величины выходного напряжения первого приемника 3, поступающего на вход ограничителя 15 сверху и проходящего через усилитель

20 16, выпрямитель 17 и преобразователь

18 на управляющие входы первого 19 и второго 20 ключей, открывается один из них, например ключ 19 (20), н на первый выход синхронизирующего уст25 ройства 14 поступает выходное напряжение грубого канала 1 слежения (точного канапа 4 слежения).

Блок выработки напряжения, пропорционального крутизне характеристики

30 датчик 2 — приемник 3 грубого канала слежения состоит иэ повторителей 21 и 22, детекторов 23 и 24, сумматора

25, блока 26 чзвлечения квадратного корня, выпрямителя 27, блока 28 сравнения, сумматора 29, источника 30 эталонного напряжения и источника 31 опорного напряжения. В качестве детекторов 23 и 24 применяются квадратичные детекторы.

На вход повторителя 21, являющегося третьим входом синхрониэирующего устройства 14, поступает напряжение с косинусной обмотки первого датчика 2, т,е. напряжение, пропорциональное косинусу угла поворота вала датчика 2, на вход повторителя 22, являющегося четвертым входом синхронизирующего устройства 14, — напряжение с синусной обмотки первого датчика 2, т.е. напряжение, пропорциональное синусу угла поворота вала датчика 2. В результате на выходе выпрямителя 27 устанавливается напряжение постоянного тока, пропорциональное крутизне характеристики датчик 2 — приемник 3 грубого канала 1 слежения.

Повторители 21 и 22 служат исключительно для согласования выходов

1 120

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано, например в двухотсчетных высокоточных измерителях углов с дистанционным управлением.

Цель изобретения — повышение точности системы путем автоматического регулирования величины сдвигающего напряжения в зависимости от крутизны характеристики датчик - приемник грубого канала слежения.

На чертеже показана функциональная схема системы.

Система содержит грубый канал 1 слежения, первый датчик 2, первый приемник 3, точный канал 4 слежения, второй датчик 5, второй приемник 6, первый 7 и второй 8 редукторы, отсчетное устройство 9, преобразователь

10 напряжения, электродвигатель 11, третий повторитель 12, усилитель

13 мощности, синхрониэирующее устройство 14, ограничитель 15 сверху, усилитель 16; первый выпрямитель 17, преобразователь .18, первый 19 и второй 20 ключи, первый 21) и второй

22 повторители, первый 23 и второй

24 детекторы, первый сумматор 25, блок 26 извлечения квадратного корня, второй выпрямитель 27, блок 28 сравнения, второй сумматор 29, источник 30 эталонного напряжения, источник 31 опорного напряжения, конденсатор 32, выходной повышающий трансформатор 33; резистор 34 - 36, терморезистор 37, резисторы 38 и 39, транзисторы 40 и 41, резисторы 42 — 44, конденсатор 45, входной понижающий трансформатор 46, резистор 47, тран- зистор 48, резистор 49, общую шину

50, источник 51 переменного напряжения, источник 52 постоянного напряжения, источник 53 переменного напряжения, задатчик 54.

Грубый канал 1 слежения состоит из первого датчика 2 и первого приемника 3. Точный канал 4 слежения состоит иэ второго датчика 5 и второго приемника 6. Первый 2 и второй 5 датчики и первый 3 и второй б приемники могут быть реализованы на базе синусо-косинусных вращающихся трансформаторов.

Синхронизирующее устройство 14 функционально состоит Hs блока управления работой каналов слежения и блока выработки напряжения, пропорционального крутизне характеристики датчик 2 — приемник 3 грубого канала

0236 2

1 слежения. Эти блоки синхронизирующего устройства 14 на чертеже структурно невыделены, но их можно легко различить по их внутреннему составу.

3 12 первого датчика 2 и входов детекторов 23 и 24 по сопротивлению и мощности и не несут в предлагаемом техническом решении никаких функциональных нагрузок.

В качестве источников питания первого 2 и второго 5 датчиков и электродвигателя 11 применяется один и тот же источник 53 переменного напряжения.

Преобразователь 10 напряжения содержит входной понижающий трансформа" тор 46, источник 51 переменного напряжения, выходной каскад, включающий в себя конденсатор 32, выходной повышающий трансформатор 33 и резистор

34, термоцепочку, составленную из резисторов 35 и 36 и терморезистора

37, управляемый аттенюатор, состоящий из резисторов 38 и 39 и транзисторов 40 и 41, мостовую фазосдвигающую цепь, выполненную на резисторах

42-44 и конденсаторе 45, повторитель

12, содержащий резисторы 47 и. 49, транзистор 48, являющийся основным элементом повторителя 12, и источник

52 постоянного напряжения. Повторитель 12 аналогичен по своему назначению повторителям 21 и 22 и служит для согласования второго выхода синхронизирующего устройства 14 и входа аттенюатора, преобразователя 10 напряжения, состоящего из резисторов

38 и 39 и транзисторов 40 и 41. При подаче напряжения с выхода источника

51 переменного напряжения на входной трансформатор 46 на его выходной обмотке устанавливается требуемая величина напряжения. Мостовая фазосдвигающая цепь, состоящая из резисторов 42 -44 и конденсатора 45, позволяет получить на ее выходе напряжение, фаза которого совпадает с фазой выходного напряжения первого приемника 3. Управляемый аттенюатор, состоящий из резисторов 38 и 39 и транзисторов 40 и 41 позволяет регулировать величину сдвигающего напряжения в зависимости от изменения крутизны К характеристики датчик 2— приемник 3. С увеличением крутизны К выходное напряжение аттенюатора возрастает и, наоборот, с уменьшением крутизны — падает. Подбором величин сопротивления резистора 39 и коэффициента усиления транзистора 41 устаг навливается примерно пропорциональная зависимость величины сдвигающего напряжения на выходе преобразова00236 4 теля 10 напряжения от крутизны характеристики датчик 2 - приемник 3.

Термоцепочка, состоящая из резисторов 35 и 36 и терморезистора 37, позволяет стабилизировать величину сдвигающего напряжения на выходе преобразователя 10 напряжения при изменении температуры окружающей среды. Трансформатор 33 служит для

10 согласования выхода приемника 3 с входом преобразователя 10 напряжения. Конденсатор 32 служит для настройки преобразователя 10 напряжения на частоту полезного сигнала, а резистор 34 — для уменьшения влияния выходного напряжения приемника

3 на характеристики преобразователя

10 напряжения.

Напряжение с выхода выпрямителя

27, являющегося вторым выходом синхронизирующего устройства 14 через повторитель 12 поступает на затворы транзисторов 40 и 41, управляет коэффициентом передачи аттенюатора, состоящего из транзисторов 40 и 41 и резисторов 38 и 39, и изменяет величину напряжения на выходе преобразователя 10 напряжения в зависимости от крутизны характеристики датчик 2 — приемник 3 таким образом, чтобы фазовые сдвиги напряжений на выходах приемника 3 и преобразователя 10 напряжения были равны, а их алгебраическая сумма равнялась нулю.

Благодпря этому на входе ограничителя 15 сверху достигается минимальная величина напряжения и тем. самым исключается нарушение синхронизации переключения каналов 1 и 4 слежения.

Кроме того, измерение крутизны характеристики датчик 2 — приемник 3 синхронизирующим устройством 14 позволяет стабилизировать угол (точнее зону углов), при котором осуществляется переключение каналов 1 и 4 сле45 жения и который задается величиной напряжения на выходе источника 30 эталонного напряжения . Указанную функцию стабилизации угла выполняет совокупность блоков, состоящая из

50 . блока 28 сравнения, суматора 29, источника 30 эталонного напряжения и источника 31 опорного напряжения.

В блоке 28 сравнения сравниваются напряжения, поступающие с выходов источника 31 опорного напряжения и выпрямителя 27. При оптимальной крутизне характеристики "датчик 2 — приемtt ник 3 напряжение на выходе источни236 Ь

% 1200 ка опорного напряжения 31 выбирается равным напряжению на выходе выпрямителя 27. В этом случае напряжение на выходе блока 28 сравнения равно нулю и оно не влияет на выходное напряжение сумматора 29. При изменении (увеличении или уменьшении) крутизны характеристики датчик 2 — приемник 3 изменяется величина напряжения иа входе ограничителя 15 сверху 1О и, следовательно, на выходе выпрямителя 17. Однако, изменение угла (т.е. зоны углов) переключения каналов 1 и

4 слежения под действием выходных напряжений преобразователя 18 не про- 15 изойдет по следующим причинам.

При изменении (увеличении или уменьшении} крутизны характеристики датчик 2 - приемник 3 изменяется (увеличивается или уменьшается) напряже- 20 ние на выходе выпрямителя 27, и на выходе блока 28 сравнения появляется напряжение положительной (при увеличении крутизны) или отрицательной (при уменьшении ее) полярности. 25

Это напряжение складывается в сумматоре 29 с выходным напряжением источника 30 эталонного напряжения и изменяет величину выходного напряжения сумматора 29. При увеличении кру- 30 тизны напряжение на,выходе сумматора

29 увеличивается и, наоборот, при уменьшении крутизны уменьшается так, что появление напряжения на выходе преобразователя 18, управляющее рабо- з той ключей 19 или 20 происходит независимо от изменения крутизны харктеристики датчик 2 — приемник 3.

Следящая система работает следующим образом. 40

При изменении углового положения датчика 2 грубого канала 1.слежения через первый редуктор 7 изменяется угловое положение датчика 5 точного канала 4 слежения, причем угловые положения датчиков 2 и 5 каналов 1 и 4 слежения отличаются в число раз, соответствующее передаточному отно шению первого редуктора 7.

На выходах приемника 3 грубого ка- >0 нала 1 слежения и приемника 6 точного канала 4 слежения образуются напряжения, пропорциональные углам рассогласования в положениях датчика и приемника соответствующего канала слежения. Напряжение с приемника 3 грубого канала 1 слеженйя складывается с выходным напряжением преобразователя 10 напряжения. для исключения "ложного нуля", характер-. ного для двухканальной следящей системы с четным передаточным отношением редукторов. Это суммарное напряжение и выходное напряжение приемника 6 точного канала 4 слежения поступают на входы синхронизирующего устройства 14, которое в зависимости от уровня выходного напряжения грубого канала 1 слежения (от угла рассогласования в грубом канале слежения) подключает к входу усилителя 13 мощности суммарное напряжение грубого канала 1 слежения для напряжения точного канала 4 слежения.

Усилитель 13 мощности усиливает поступившее напряжение и подает его на электродвигатель 11, который через второй редуктор 8 изменяет угловое положение валов приемников

3 и 6 грубого и точного каналов 1 и 4 слежения до нулевого рассогласования их с положениями валов датчиков 2 и 5.. Одновременмо устанавливается в определенное положение вала отсчетное устройство 9. При малом угле рассогласования, не превышающем определенный угол, работа электродвигателя 11 осуществляется по сигналу точного канала 4 слежения, в другом случае — по сигналу суммарного выходного напряжения грубого канала 1 слежения. Угол переключения каналов слежения выбирается в зависимости от параметров следящей системы.

Синхронизирующее устройство 14 через повторитель 12, служащий для согласования электрических характеристик преобразователя 10 напряжения и синхрониэирующего устройства

14, подает на второй вход преобразователя 10 напряжения управляющее напряжение, величина которого изменяется пропорционально крутизне характеристики датчик 2 - приемник 3.

С увеличением (уменьшением) крутизны характеристики датчик 2 — приемник 3 увеличивается (уменьшается) величина напряжения управляющего и соответственно увеличивается (уменьшается) величина сдвигающего напряжения. Одновременно, с изменением крутизны характеристики датчик 2приемник 3 грубого канала слежения синхронизирующее устройство 14 erne и стабилизирует величину угла (т.е.эоны углов) переключения грубого и точного каналов 1 и 4 слежения по укаэанному алгоритму.

Составитель Ю. Гладков

Техред A. Войко Корректор 8 ° Ó

Редактор P.Öèöèêà

Заказ 7865/52 Тираж 862 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

7 120

С табилизация угла пере ключе ния каналов слежения и регулирование величины сдвигающего напряжения способствует сохранению минимального остаточного сигнала в системе и исключению положения ложного нуля, а это

0236 8 исключает возможность нарушения синхронизации следящей системы при изменениях крутизны датчика 2 грубого канала слежения, что в свою очередь в 3 раза повышает точность следящей снстемыпо сравнению с известными.