Способ преобразования угловых перемещений в фазу выходного сигнала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности способа преобразования угловых перемещений в фазу выходного сигнала и устройства для его осуществления. Способ заключается в том, что формируют из опорного напряжения постоянного тока два Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений или угла поворота вращающихся объектов. Целью изобретения является повышение точности измерения угловых перемещений с помощью синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) за счет регулирования одного из его входных параметров, а именно амплитуды одного из его сигналов возбуждения. квадратурных гармонических сигнала возбуждения , которые подаются на входные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора 4, где каждый из них модулируют в функции как синуса, так и косинуса от контролируемого перемещения и попарно алгебраически суммируют, определяя изменение фазы одного из суммарных сигналов относительно фазы одного из входных сигналов возбуждения. Это изменение фазы пропорционально конотролируемому угловому перемещению и определяется фазометром 5 с погрешностью , зависящей от неквадратурности сигналов возбуждения и неравенства их амплитуд. Уменьшение этой погрешности обеспечивается с помощью контура отрицательной обратной связи, содержащей фээочувствительный выпрямитель 6, подключенный входами к выходным обмоткам вращающегося трансформатора 4. интегратор 7 и сумматор 8, подключенный выходом к одному из блоков 3 формирования сигнала возбуждения, а входами - к интегратору 7 и источнику 1 опорного напряжения постоянного тока. 2 с.п.ф-лы, 1 ил. На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа преобразования угловых перемещений в фазу выходного сигнала. Устройство содержит опорный источник 1 напряжения Don постоянного тока и два блока 2 и 3 формирования квадратурных сигналов возбуждения переменного тока. На выходе, например, блока 2 формируется сигнал Von sin an , а на выходе блока 3 - сигнал Von cos о . где ш - угловая часточ« v И О ся о 8

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕ I+IblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4728018/28 (22) 26.06.89 (46) 23;05.91. Бюл. tk 19 (71) Научно-исследовательский физико-техн ческий институт при Горьковском государственном университете им. H.È;Ëîáý÷åâñêîãî и Особое конструкторское бюро Московского энергетического института (72) В.Т.Луэинский, В.П.Лычкин и В,И.Гоносков (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Зверев А.Е. и др. Преобразователи угповых перемещений в цифровой код. — Л.:

Энергия, 1974, с.86-89. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ФАЗУ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности способа преобразования угловых перемещений в фазу выходного сигнала и устройства для его осуществления. Способ заключается в том, что формируют иэ опорного .напряжения постоянного тока два

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений или угла поворота вращающихся обьектов.

Целью изобретения является повышение точности измерения угловых перемещений с помощью синусно-косинусного вращающегося трансформатора (CKBT) за

cv6T регулирования одного иэ его входных параметров, э именно амплитуды одного из

Ohio сигналов возбуждвмия.

„„50„„1651090 А1 квадратурных гармонических сигнала возбуждения, которые подаются нэ входные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора 4, где каждый из них модулируют в функции как синуса, так и косинуса от контролируемого перемещения и попарно алгебраически суммируют, определяя изменение фазы одного из суммарных сигналов относительно фазы одного иэ входных сигналов возбуждения. Это изменение фазы пропорционально конотролируемому угловому перемещению и определяется фазометром 5 с погрешностью, зависящей от неквадратурности сигналов возбуждения и неравенства их амплитуд. Уменьшение этой погрешности обеспечивается с помощью контура отрицательной обратной связи. содержащей фаэочувствительный выпрямитель 6, подключенный входами к выходным обмоткам вращающегося трансформатора 4, интегратор 7 и сумматор 8, подключенный выходом к одному иэ блоков 3 формирования сигнала возбуждения. а входами — к интегратору 7 и источнику 1 опорного напряжения постоянного тока. 2 с.п.ф-лы. 1 ил.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа преобразования угловых перемещений в фазу выходного сигнала, Устройство содержит опорный источник 1 напряжения U«постоянного тока и два блока 2 и 3 формирования квадратурных сигналов возбуждения переменного тока.

На выходе. например. блока 2 формируется сигнал V«sIn м, э на выходе блока 3— сигнал V«cos в t . где ь — угловая часто1651090

15 (а) (ь) (с) та, т — время, К выходам блоков 2 и 3 формирования сигналов возбуждения подключен своими соответствующими входными обмотками CKBT 4, который выполняет функци1о датчика угловых перемещений вращающегося объекта СКВТ и имеет также выходные обмотки, размещенные, например, на его подвижной части. Обмотки в каждой из пар входных и выходных обмоток

СКВТ размещены в пространстве со смещением одна относительно другой на 90 . К одной иэ входных и какой-либо из выходных обмоток СКВТ присоединен фазометр 5, который измеряет изменение фазы выходного сигнала СКВТ относительно фазы его входного сигнала, что является мерой контролируемого углового перемещения а.

К обеим выходным обмоткам СКВТ присоединен своими входами фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ) 6, который служит для определения отклонения от квадратуры выходных сигналов СКВТ. К выходу ФЧВ 6 присоединен интегратор 7, который обеспечивает сохранение сигнала, накопленного в нем за определенный промежуток времени, задаваемый его параметрами, Выход интегратора 7 присоединен к одному из входов сумматора 8, на второй вход которого подается опорное напряжение Up<. а выход которого подключен к входу второго блока 3 формирования квадратурного сигнала возбуждения. Вход первого блока 2 формирования сигнала возбуждения подключен к выходу источника 1 опорного напряжения непосредственно.

Способ преобразования перемещений в фазу выходного сигнала осуществляют с помощью данного устройства следующим образом.

При подключении источника 1 опорного напряжения формируют с помощью блоков

2 и 3 два квадратурных гармонических сигнала возбуждения, которые в общем виде могут быть представлены так;

V од1 ° sin й) t, V pqg cos c0 t, Эти сигналы поступают на выходные обмотки СКВТ 4, в котором осуществляется модуляция квадратурных сигналов возбуждения как в функции синуса, так и в функции косинуса от углового перемещения а ротора

СКВТ, связываемого в процессе измерения с контролируемым объектом, а также их алгебраическое суммирование.

Промодулированные в квадратуре сигналы возбуждения могут быть представлены в следующем аиде:

Ч» sin а з1п в ;

Чp>q cosа. sinаt;

Vppg slnQ саами;

Vppq cosa cosset; (d)

При попарном алгебраическом суммировании находящихся в квадратуре промодулированных сигналов а и d. а также Ь и с получают на выходах СКВТ следующие суммарные сигналы:

Vpp1 sinа slnвt+Vpp2 cosаx

X cos в t = (Vm + A> ) cos (м с — а — $1 );

V pp sin а . соз со t — Н Оп2 сов а X

X sin co t = (Vt + hp ) sin (e t — а + @ ), где h< и hp — амплитудная погрешность, обусловленная неравенством амплитуд суммируемых модулированных сигналов возбуждения; (1 и ф2 — фазовая погрешность, обусловленная отклонениями от квадратурности суммируемых модулированных сигналов возбуждения;

U> — амплитуда суммарного сигнала.

По фазе одного из суммарных сигналов, сравниваемого с фазой одного иэ сигналов возбуждения СКВТ, определяют величину углового перемещения а, отсчитываемого в виде пропорционально изменяющегося фазового угла по шкале фаэометра 5.

Уменьшение погрешности измерения, обусловленной неравенством амплитуд и отклонением от квадратурности сигналов возбуждения CKBT. обеспечивается с помощью контура обратной связи, содержащего ФЧВ 6, интегратор 7 и сумматор 8 и предназначенного для поддержания постоянства разности фаз обоих суммарных сигналов на выходных обмотках СКВТ, что осуществляется путем соответствующего регулирования амплитуды одного из квадратурных сигналов возбуждения. С помощью ФЧВ 6 измеряют текушее значение разности д фаз между обоими суммарными сигналами, равное д1 = (а+ (q )i — (а — Q )i, где i — 1,2,3....

Запоминают его в течение заданного промежутка времени и сравнивают с последующим запомненным значением текущей разности дн- фаз за такой же промежуток времени. В случае различия между ними, когда д; д +1 происходит изменение в соответствующую сторону (уменьшения или увеличения) амплитуды сигнала возбуждения, формируемого в блоке 3, путем алгебраического суммирования сигнала на выходе интегратора 7 и опорного напряжения Upp, поступающих на входы сумматора

8 и далее на вход блока 3. В частном случае текущая разность фаз предыдущего и последующего запомненных суммарных сигналов может поддерживаться на нулевом уровне, что имеет место в том случае. когда сигналы

ivy >univ возбуждения СКВТ точно взаимно перпендикулярны.

При выполнении указанного условия величина фазовой погрешности постоянна, вследствие чего преобразование угловых перемещений в фазу выходного сигнала осуществляется с более высокой точностью, Составитель С.Скрыпник

Редактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор M.Максимишинец

Заказ 1978 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж -35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Способ преобразования угловых перемещений в фазу выходного сигнала, заключающийся в том, что формируют два квадратурных гармонических сигнала возбуждения, каждый иэ которых модулируют в функции как синуса, так и косинуса контролируемого перемещения, алгебраически суммируют промодулированные сигналы попарно и измеряют фазу одного из суммарных сигналов, по которой определяют величину перемещения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности за счет регулирования амплитуды одного из сигналов возбуждения, измеряют текущую разность фаз между обоими суммарными сигналами, запоминают полученное значение, сравнивают его с последующим текущим значением разности фаз между этими же сигналами и изменяют амплитуду одно-, го иэ сигналов возбуждения в направлении обеспечения постоянства разности фаз- между каждым предыдущим и последующим значениями суммарных сигналов.

2. Устройство для преобразования yrno5 вых перемещений в фазу выходного сигнала, содержащее опорный источник напряжения постоянного тока, два блока формирования квадратурных сигналов возбуждения переменного тока, вход одного иэ

10 которых подключен к выходу опорного ис- точника, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), входные обмотки которого соединены с выходами соответст-: вующих блоков формирования сигналов возбуждения, присоединенный к одной из входных и какой-либо из. выходных обмоток

СКВТ фазометр и фаэочувствительный выпрямитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено

20 интегратором и сумматором, один из входов сумматора соединен с выходом интегратора, а другой его вход подключен к опорному источнику, выход сумматора соединен с входом второго блока формирования квадра25 турного сигнала возбуждения, а вход интегратора подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, входы которого присоединены к соответствующим выходным обмоткам СКВТ.