Магнитомодуляционный преобразователь угла

 

Изобретение относится к бесконтактным датчикам положения, к датчикам положения ротора вентильных электродвигателей, преимущественно магнитомодуляционного типа. .Устройство может быть использовано в системах контроля и автоматики различного назначения. Целью изобретения является увеличение зоны линейности выходной характеристики датчика и за счет этого расширение функциональных возможностей устройства . Для этого введены два селектора импульсов, сумматор, схема задержки импульсов , счетчик с элементом памяти. Это позволяет расширить практически неограниченно зону однозначного измерения угла и расширить области применения данного устройства. 2 ил. ьэ со 4 1чЭ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COILHAJlHCTVHECHHX

РЕСПУБЛИК

„SU„„1234721 (511 4 G 01 В 7 30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "3

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3836459/24-28 (22) 28.12.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (71) Дальневосточный ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (72) А. С. Суляев и В. Ф. Филаретов (53) 621.317.39:531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 551563, кл. G 01 В 7/30, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 920365, кл. G 01 В 7/80, 1982. (54) МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА (57) Изобретение относится к бесконтактным датчикам положения, к датчикам положения ротора вентильных электродвигателей, преимущественно магнитомодуляционного типа.

Устройство может быть использовано в системах контроля и автоматики различного назначения. Целью изобретения является увеличение зоны линейности выходной характеристики датчика и за счет этого расширение функциональных возможностей устройства. Для этого введены два селектора импульсов, сумматор, схема задержки импульсов, счетчик с элементом памяти. Это позволяет расширить практически неограниченно зону однозначного измерения угла и расширить области применения данного устройства. 2 ил.

1234721

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений, Цель изобретения — расширение зоны линейности характеристики.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — график зависимости длительности импульсов от измеряемого угла

Ма гнитомодуляционный преобразователь угла содержит ротор 1 в виде постоянного магнита, чувствительные элементы 2 и 3, релейные элементы 4 и 5, включенные на выходе чувствительных элементов 2 и 3, первый

6 и второй 7 формирователи импульсов, элемент 8 ИЛИ, первый элемент 9 И, последовательно соединенные первый 10 и второй 11 одновибраторы, элемент 12 2-2И-ИЛИ, первый триггер 13, третий формирователь импульсов 14, второй триггер 15, второй 16 и третий 17 элементы И, сумматор 18, элемент 19 задержки, первый селектор 20 импульсов, четвертый 21 и пятый 22 элементы

И, третий триггер 23, второй селектор 24 импульсов, инвертор 25, реверсивный счетчик 26, и элемент 27 памяти.

Магнитомодуляционный преобразователь угла работает следующим образом.

При повороте ротора с чувствительных элементов 2 и 3 магнитомодуляционного типа поступают широтно-модулированные последовательности (ШИМ) импульсов, относительная длительность которых (скважность) изменяется по гармоническому закону (синусоиды 28 и 29, фиг. 2) с относительным фазовым сдвигом 90, соответствующим пространственному сдвигу чувствительных элементов 2 и 3 около ротора 1.

Сигналы с чувствительных элементов 2 и 3 проходят через релейные элементы 4 и 5, улучшающие форму импульсов, и формирователи 6 и 7 импульсов, которые формируют короткие импульсы по информационному фронту LllHM. Последние сигналы через элемент 8 ИЛИ поступают на первый вход первого элемента 9 И, на второй вход которого поступает стробирующий импульс 30 (фиг. 2), формируемый относительно неподвижного фронта ШИМ с первого релейного элемента 4 с помощью последовательно соединенных двух одновибраторов 10 и I.

Длительность импульса и его расположение в периоде Т несущей частоты ШИМ соответствует участкам 31 — 34 синусоид 28 и 29, близким к линейным. В данном случае протяженность этих участков по 90 (сплошные участки синусоид 28 и 29, фиг. 2).

Триггер 13 устанавливается по первому входу через третий формирователь 14 импульсов по моменту неподвижного фронта

ШИМ и устанавливается по второму входу тех коротких импульсов информационных фронтов ШИМ, положение которых в периоде совпадает с импульсом строба 30. На одном выходе первого триггера 13 получается близкий к линейному закон изменения скважности ШИМ, отличный от пилообразного. Преобразование участков 31 — 34 синусоид 28 и 29 в пилообразные 31, 32, 35 и 36 производится путем инверсии участков 33 и 34 в диапазоне 180 †3 угла а.

Импульсы с первого релейного элемента 4 поступают на один вход второго элемента 16

И, на второй вход которого поступают импульсы информационного фронта ШИМ, которые проходят через элемент 16, если он открыт импульсом 28, т. е. при т 28)т 29, где т — длительность импульса ШИМ. Аналогично на выходе третьего элемента 17 И импульс появляется при т 29)т 28. Второй триггер !5 устанавливается в положение, индуцирующее 728 ) 29 или f29 ) K 28 своими выходными сигналами разрешая прохождение через элемент 12 2-2И-ИЛИ прямого сигнала с первого триггера 13 или инверсного — с инверсного выхода триггера 13. Таким образом, на выходе последнего получают пилообразный закон изменения относительной длительности ШИМ.

Шим-сигнал с выхода элемента 12 2-2ИИЛИ поступает на один вход сумматора 18, на второй его вход — через элемент 19 задержки на период ШИМ Т

При движении ротора в сторону увеличения угла последующий импульс ШИМ, длиннее предыдущего, поэтому разностный импульс с выхода сумматора 18 положителен, при движении ротора 1 в обратную сторону импульс с выхода сумматора 18 отрицателен. Полярность импульса с сумматора 18 показывает направление вращения ротора 1. Импульсы сумматора 18 имеют малую длительность, так как частота ШИМ

2 — 20 Гц, а за период Т ротор 1 даже при высокой скорости его вращения, например

5000 об/мин проходит не более 10, что соответствует относительной длительности

0,1. Именно на такую максимальную длительность (или относительную длительность, так как Т = const) настроен первый селектор 24 импульсов, пропускающий только короткие импульсы.

При переходе с одного участка «пилы» на другой, например с 31 на 32; с 32 на 33 и т. д., разностный импульс с сумматора 18 имеет длину размаха пилы. Появление такого длительного сигнала показывает, что датчик перешел на следующий участок «пилы».

В преобразователе угла производится и расчет участков «пилы» реверсивным счетчиком 26 с запоминанием результата в элементе 27. Причем при движении в одном направлении третий триггер 23 находится в соответствующем положении, разностные импульсы через второй селектор 20, пропускающий сигналы длительностью не менее

0,8 — 0.9 от длительности 1;30, проходят через один из элементов 21 или 22 и суммируются счетчиком 26. При движении ротора 1 в обратном направлении открывается вычитаю1234721

Формула изобретения

Диг.!

NO

rao (Диг. 2

Составитель В. Николаев

Редактор Л. Повхан Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 2699/45 Тираж 670 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щий вход счетчика, число участков «пилы» уменьшается.

Таким образом, состояние выходных шин счетчика 26 в двойчном коде показывает номер участка пилы, на котором в данный момент находится ротор 1. Количество оборотов, которое может быть перекрыто данным преобразователем угла, определяется разрядностью P счетчика 26. Так при P =

= 3 зона однозначного измерения угла составляет 630, при P = 4 — 1350 и т. д.

На первом выходе преобразователя формируется код с выхода элемента 27 памяти, показывающий номер участка «пилы», а на втором — ШИМ-сигнал с выхода элемента 12 2-2И-ИЛИ, длительность которого определяет положение внутри одного участка «пилы».

Магнитомодуляционный преобразователь угла, содержащий ротор в виде постоянного магнита, вокруг которого с угловым сдвигом в 90 расположены два чувствительных элемента магнитомодуляционного типа с релейными элементами на выходе, элемент ИЛИ, первый элемент И, первый и второй формирователи импульсов, входы которых соединены с выходами первого и второго релейных элементов, а выходы, соответственно, с первым и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого через последовательно соединенные два одновибратора подключен к выходу первого релейного элемента, первый триггер, элемент 2-2ИИЛИ, нечетные входы которого подключены к выходам первого триггера, первый установочный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а второй — через третий формирователь импульсов с выходом первого релейного элемента, и сумматор, отличающийся тем, что, с целью расширения зоны

10 линейности, он снабжен реверсивным счетчиком с элементом памяти, вторым и третьим триггерами, вторым и третьим элементами И, первые входы которых соединены с выходами первого и второго релейных элементов, вторые входы — с выходами второго и первого формирователей импульсов соответственно, а выходы подключены к входам второго триггера, выходы которого соединены с четными входами элемента 2-2И-ИЛИ, выход которого соединен с первым входом сумматора, элементом задержки, включенным между выходом элемента 2-2И-ИЛИ и вторым входом сумматора, четвертым и пятым элементами И, выходы которых соединены с входами реверсивного счетчика, первым селектором импульсов, включенным между выходом сумматора и первыми входами четвертого и пятого элементов И, к вторым входам которых подключены выходы третьего триггера, инвертором и включенным на выходе сумматора вторым селектором импульсов, выход которого подключен к перЗ0 . вому входу третьего триггера непосредственно, а к второму — через инвертор.