Устройство для преобразования перемещений в фазу электрического сигнала

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность преобразования линейных или угловых перемещений в фазу злектрического сигнала при использовании индукционного преобразователя перемещений , возбуждаемого током треугольной формы и вырабатывающего синусный и .косинусные выходные сигналы. Устройство содержит блок питания, вьшолненный в виде генератора и подключенных к нему последовательно соединенных счетных триггеров, и индукционный преобразователь перемещений,, к выходам которого подключен фазосдви- . гающий блок. Для исключения высшюс гармонических временных составляющих в него введены включенные между выходом блока хштания и обмоткой возбуждения индукционного преобразователя последовательно соединенные интегратор и блок преобразования напряжения в ток, а фазосдвигающий блок вьшолнен на хщфроаналоговых преобразователях , дешифраторах и сумматоре,причем выходы триггеров блока питания через последовательно соединенные дешифратор синусной функции и первый ,. 1щфроаналоговый преобразователь соединен с одним из входов сумматора, а через последовательно соединенные дешифратор косинусной функции и второй цифроаналоговый преобразователь - с другим входом сумматора, выход которого представляет собой выход преобразователя , причем знаковый вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом предпоследнего триггера блока питания. При работе устройства благодаря пространственной модуляции выходного сигнала индукционного преобразователя в функции sinoi и cosci, - величина линейного или углового перемещения, и последующей временной модуляции в фазосдвигающем блоке, принцип работы которого основан на цифроаналоговом преобразовании входных сигналов,полу . чают на выходе устройства сигнал, фаза которого пропорциональна перемещению контролируемого объекта.3 ил. i (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) SU

С Оl В 7/ОО; 7/3Î

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТЖ СНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3838974/25-28 (22) 04.01.85 (46) 15.07.86.Áþë. 926 (72) В.Т.Лузинский, Н.В.Петропольский, В.К.Цаценкин и П.H.Øæ áèðåâ (53) 621.317.39.531.71 (088.8) (56) Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. — Л.: Энергия, 1974, с.86.

Там же, с.94 и 156. (54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ФАЗУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

СИГНАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность преобразования линейных или угловых перемещений в фазу электрического сигнала при использовании индукционного преобразователя перемещений, возбуждаемого током треугольной формы и вырабатывающего синусный и косинусные выходные сигналы. Устройство содержит блок питания, выполненный в виде генератора и подключенных к нему последовательно соединенных счетных триггеров, и индукционный преобразователь перемещений„ к выходам которого подключен фазосдвигающий блок. Для исключения высших гармонических временных составляющих в него введены включенные между выходом блока питания и обмоткой возбуждения индукционного преобразователя последовательно соединенные интегратор и блок преобразования напряжения в ток, а фазосдвигающий блок выполнен на цифроаналоговых преобразователях, дешифраторах и сумматоре,при-, чем выходы триггеров блока питания через последовательно соединенные дешифратор синусной функции и первый цифроаналоговый преобразователь соединен с одним из входов сумматора, а через последовательно соединенные дешифратор косинусной функции и вто- . рой цифроаналоговый преобразователь с другим входом сумматора, выход которого представляет собой выход преобразователя, причем знаковый вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом предпоследнего триггера блока питания. При работе устройства благодаря пространственной модуляции выходного сигнала индукционного преобразователя в функции sino<è cosM; гдето — величина линейного или углового перемещения, и последующей временной модуляции в фазосдвигающем блоке, принцип работы которого основан на цифроаналоговом преобразовании входных сигналов, получают на выходе устройства сигнал, фаза"которого пропорциональна перемещению контролируемого объекта.3 ил.

1244477

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных или угловых перемещений при использовании синусно-косинусных первичных преобразователей перемещения индукционного типа.

Цель изобретения — повышение точности преобразования перемещения в фазу путем уменьшения высших временных гармонических составляющих в сигнале возбуждения первичного преобра, зователя перемещения индукционного типа, а также в цепи формирования информативного сигнала на выходе этого преобразователя, благодаря исключению блоков фильтрации, элементы которых вносят временную и температурную нестабильность в выходной сигнал устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для преобразования перемещений в фазу электрического сигнала; на фиг. 2 и 3 — временные ди-аграммы, поясняющие еro работу.

Устройство содержит блок 1 питания, состоящий из высокочастотного .генератора 2 импульсов и присоединенного к нему блока 3 и последовательно включенных триггеров для формирования сетки прямоугольных импульсов, частота которых линейно убывает. Выход блока 1 питания подключен к входу интегратора 4, служащего для преобразования сигнала прямоугольной формы в треугольную.Последовательно с интегратором 4 включен блок 5 преобразования напряжения в ток, выход которого подключен к обмотке возбуждения индукционного преобразователя 6 перемещений, например, типа СКВТ для измерения линейных или угловых перемещений,выходные синусная и косинусная обмотки которого соединены с входами фазовращающего блока 7. Блок 7 служит для преобразования амплитуд выходных сигналов индукционного преобразователя 6 в фазу электрического сигнала и содержит два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП) 8 и 9, которые модулируют аналоговый входной сигнал с выхода преобразователя 6 в функции управляющего цифрового сигнала. Для обеспечения этого цифровые входы первого ЦАП 8 соединены с соответствующими выходами дешифратора 10, преобразующего сет45

S

ЭО

Э5

40 ку прямоугольных импульсов, представляющих линейно изменяющийся во времени код Q U (фиг.2) на выходе блока 3 в сетку прямоугольных импульсов с синусоидально изменяющимся во времени кодом X U (фиг.2). Цифровые входы второго ЦАП 9 соединены аналогичным образом с выходами дешифратора

11, вырабатывающего сетку прямоугольных импульсов с косинусоидально изменяющимся во времени кодом ЕЦ„(фиг.2).

Входы обоих дешифраторов 10 и 11 объединены и соединены с соответствующими выходами блока 3 триггеров, причем выход предпоследнего триггера этого блока соединен со знаковым входом 12 ЦАП .9. Выходы ЦАП 8 и 9 соеди-. нены со входами сумматора 13, выход которого является выходом фазовращающего блока 7.

Устройство работает следующим образом.

Частота генерируемых импульсов с генератора 2 делится с помощью блока 3 триггеров до частоты возбуждения индукционного преобразователя 6 перемещений. Прямоугольные импульсы

V< на выходе блока 1 питания, т.е. на выходе последнего триггера блока

3, преобразуются в импульсы напряжения треугольной формы с помощью интегратора 4 и затем с помощью блока 5 преобразуются .в аналогичные по форме импульсы Е< тока, которыми запитывается обмотка возбуждения индукционного преобразователя 6. На выходных обмотках индукционного преобразователя 6, являющегося дифференцирующим звеном, формируются два синфазных прямоугольных импульсных сигнала Ч с частотой возбуждения.Амплитуда этих сигналов изменяется в зависимости от положения подвижной части индукционного преобразователя

6 по закону синуса и косинуса, соответственно. Сигналы с выходных обмоток индукционного преобразователя 6, в каждйй из полупериодов имеющие постоянную амплитуду, поступают на аналоговые входы,ЦАП 8 и 9.- ЦАП 8 модулирует сигнал косинусной обмотки преобразователя 6 временной синусоидальной функцией Sin ut, поступающей с выхода дешифратора 10 (код 7V„, фиг.2.). С помощью дешифратора ll аналогичным образом сигнал синусной выходной обмотки индукционного преобразователя . 6 модулируется косинус1244477

Ч Созе sincot»

Ч sing. cos G) t з ной временной функцией Cos u t (код с 0„, фиг ° 2). Для получения на выходе ЦАП 8 непрерывной функции выходного сигнала U его выход инвертиру8 ется каждую вторую половину полупериода частоты возбуждения путем изменения знака на входе 12 (0,z, фиг.З). Таким образом на выходах .ЦАП 8 .и 9 формируются сигналы 08и 0 вида: где Ч вЂ” максимальное значение амплитуды, Я вЂ” круговая частота напряжения возбуждения, к — величина перемещения подвижной части преобразова.теля 6, которые после сложения их в сумматоре 13 преобразуются в сигнал Ч

{фиг.3):

V, = Ч sin (уС + oc),. .. фаза которого пропорциональна перемещению gC подвижной части индукци.онного преобразователя 6.

Применение в предлагаемом устройстве источника тока с импульсным сигналом треугольной формы в качестве источника возбуждения индукционного преобразователя перемещений позволило выполнить фазосдвигающий блок на основе ф Л» выполняющего одновременно функции умножителя и фильтра. Кроме того, модулирование выходных сигналов-индукционного преобразователя перемещений, а не сигнала возбуждения, как это имеет место в известных технических решениях, позволяет обойтись без применения нестабильных и сложных в настройке фильтров временных гармонических составляющих. Благодаря этому точность данного устройства зависит только от точности ЦАП, что при современной элементной базе составляет величину порядка 14 и более двоичных разрядов ° в то время как в известной конструкции преобразователя перемещений в фазу достижимая точность составляет не более 12 двоичных разрядов.

Формула из обретения

1О

Устройство для преобразования перемещений в фазу электрического сигнала, содержащее блок питания, выполненный в виде генератора и присоединенного к нему блока последо. вательно включенных счетных триггеров, индукционный преобразователь перемещений с синусной и косинусной выходными обмотками и присоединен2О ныи к ним фазосдвигающий блок» о т .— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, оно снабжено последовательно соединенными интегратором и блоком

2 преобразования напряжения в TGK вход интегратора соединен с выходом блока питания, а выход преобразователя напряженйя в ток соединен с обмоткой возбуждения индукционного преобразователя, а фазосдвигающий блок

30 выполнен в виде двух цифроаналоговых преобразователей (ЦАЛ), двух дешифраторов с синусной и косинусной функциями нреобраэования и сумматора,аналоговые входы ЦАП являются входами

35 фазосдвигающего блока, цифровые входы обоих ЦАП соединены через дешифраторы синусной и косинусной функции с соответствующими выходами триггеров блока питания, выход предпослед4О него триггера подключен к знаковому входу ЦАЛ, который присоединен аналоговым входом к косинусной обмотке индукционного преобразователя, а выходы обоих ЦАЛ соединены с входами сум45 матора, выход которого является выхо» дом фазосдвигающего .блока.

1244477

Фиг. 2

1244477

Составитель С.Скрыпник

Редактор Л.Пчелинская Техред И.Гайдощ

Корректор А.Зимокосов

Заказ 3903/42 Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4