Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано , например, в системах управления антеннами спутниковой связи и в других системах, к которым предъявляются жесткие требования к температурному режиму работы датчика угла, удаленного на значительное расстояние. Изобретение обеспечивает повышение температурной стабильности и помехоустойчивости преобразователя Преобразователь содержит фазовращатель 1, генератор 2 импульсов, компараторы 3-6, RS-триггеры 7 и 8, сумматоры-вычитатели 9 и 10, генератор 11 синусного и генератор 12 косинусного сигналов, Элементы И 14 и 13. счетчики тока 15 и 16, датчики тока 17-20, термокомпенсирующие элементы 21 и 22, дифференциальные усилители 23 и 24, сумматор 25 и выходную шину 26. Использование в качестве опор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 03 М 1/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4781692/24 (22) 12.01.90 (46) 23.06.92. Б.юл. М 23 (71) Тернопольское конструкторское .бюро опытных работ (72) Я.В.Бучинский, В.П.Блинов, Ю.Б.Гладьо, А.С,Пальчик, Н,И.Микита и

П,И.Шевченко (53) 681.325 (088.8) (56) Домрачев В.Т, и др, Схемотехника цифровых преобразователей .перемещений.—

М .: Энергоатомиэдат. 1987, с. 76, рис.5.2.

Авторское свидетел ьство СССР

N 1162045, кл. Н 03 M 1/50, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ис„„5U„„1742996 А1

2 пользовано, например, в системах управления антеннами спутниковой связи и в других системах, к которым предъявляются жесткие требования к температурному режиму работы датчика угла, удаленного на значительное расстояние. Изобретение обеспечивает повышение температурной стабильности и помехоустойчивости преобразователя, Преобразователь содержит фазовращатель 1, генератор 2- импульсов, компараторы 3 — 6, RS-триггеры 7 и 8, сумматоры-вычитатели 9 и 10, генератор 11 синусного и генератор 12 косинусного сигналов, элементы И 14 и 13, счетчики тока 15 и 16, датчики тока 17 — 20, термокомпенсирующие элементы 21 и 22, дифференциальные уси- 3 лители 23 и 24, сумматор 25 и выходную, шину 26. Использование в качестве опорФ

1742996

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, например, в системах управления антеннами спутниковой связи и в других системах, в которых предъявляются жесткие требования к температурному режиму работы датчика угла, удаленного на значительное расстояние.

Целью изобретения является повышение температурной стабильности и помехоустойчивости преобразователя, На фиг,1 представлена схема преобразователя угла. поворота вала в код; на фиг.2 — эквивалентная схема замещения фазовращателя. 1

Преобразователь угла поворота вала в

: код содержит фазовращатель 1, генератор 2 импульсов, первый 3, второй 4, третий 5 и четвертый 6 компараторы, первый 7 и второй 8 RS-триггеры, первый 9 и второй 10 сумматоры-вычитатели, генератор 11 пара фазных синусных сигналов, генератор 12 парафазных косинусных сигналов, первый

13 и второй 14 элементы И, первый 15 и второй 16 счетчики, первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20 датчики тока, пер. вый 21 и второй 22 термокомпенсирующие элементы, первый 23 и второй 24 дифференциальные усилители, сумматор 25 и выходную шину 26.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образам.

Импульсы генератора 2 тактовых импульсов подаются на входы генераторов синусного 11 и косинусного 12 сигналов.

Сформированные. сигналы с их выходов через датчики 17-20 тока соответственно подаются с помощью симметричной линии на одни и другие входы входных обмоток фа: зовращателя 1. С датчиков 17 и 18 тока сигнал, пропорциональный току одной обмотки, поступает на входы первого сумматора-вычитателя 9, а сигнал с датчиков 19 и 20 тока, пропорциональный току другой . обмотки, поступает на входы второго сумматора-вычитателя 10. С выходов суммато5

20

30 устранить погрешности преобразователя, связанные с неравенством амплитуд и нео35 ртогональностью фаз. напряжений, запитывающих фаэовращатель 1.

С целью исключения температурного дрейфа выходного кода преобразователя, вызванного дрейфом фазы между входным

40 напряжением фазовращателя и током в обмотках возбуждения, в качестве опорных сигналов использованы не напряжения возбуждения, а токи, протекающие в обмотках возбуждения фазовращателя. Для любого

45 произвольного угла поворота вала фазовращателя между напряжением возбуждения и ных сигналов токов возбуждения фазовращателя 1, сформированных с помощью датчиков 17 — 20 тока, а также введение в схему конденсаторов 21, 22 позволяет в совокупности достичь температурной стабильности преобразователя, практически равной нулю, а наличие симметричных выходов генераторов 11 и 12 парафазного синусного и парафазного косинусного сигналов в сочетании с симмет ричными линиями как на стороне возбуждения, так и со стороны выхода фазовращателя с использованием дифференциальных усилителей позволяет существенно повысить помехоустойчивость преобразователя 2-11-9-3-7-13 — 15-25, 212-10-4-8-14-16-25, 1 1-17-1-18 — 11, 1219-1-20-12, 19-10, 20-10, 17.-9, 18-19, 1-23-5-7, 1-21-1, 1 — 24 — 6 — 8, 1-22, 3 — 15, 3—

16, 2-14, 2-13. 2 ил, ров-вычитателей 9 и 10 сигналы одного и другого каналов, являющиеся опорными, подаются на нуль-компараторы 3 и 4 соответственно. Нуль-компараторы 3 и 4 формируют импульсы при переходе опорных сигналов через ноль и подают их íà S-входы

RS-триггеров 7 и 8 соответственно. Сигналы двух других обмоток фазовращателя, являющиеся выходными, с помощью симметричной линии передаются также на дифференциальные усилители 23 и 24 одного и другого каналов соответственно. С помощью компараторов 5 и 6 при переходе через ноль выходных сигналов, поступающих с выходов дифференциальных усилителей 23 и 24 формируются импульсы, адресуемые на R-входы RS-триггеров 7 и 8 одного и другого каналов. В результате на выходах RS-триггеров 7 и 8 формируются сигналы, длительность которых пропорциональна углу поворота вала фазовращателя

1. С помощью элементов И. 13 и 14 и счетчиков 15 и 16 производится преобразование длительности этих импульсов в цифровой код. Цифровые коды каждого из каналов (одного и другого) с выходов счетчиков 15 и 16 суммируются в сумматоре 25, на выходе 26 которого образуется цифровой код, равный полугумме входных кодов одного и другого каналов и пропорциональный углу поворота вала фазовращателя 1, причем применение двух каналов (одного и другого) позволяет

1742996

S током в обмотках возбуждения существует фазовый сдвиг, обусловленный наличием индуктивности и активного сопротивления

)Г обмотки, причем этот фазовый сдвиг изменяется при изменении активного сопротив- 5 ления обмотки возбуждения. Поскольку

ЭДС, наводимая на выходных обмотках фазовращателя, является следствием тока возбуждения, то между напряжением возбуждения и ЭДС присутствует темпера1О турный дрейф фазы, При использовании сигналов, пропорциональных току возбуждения, в качестве опорных удается частично устранить температурный дрейф кода преобразователя, вызванный изменением ак- IS тивного сопротивления обмоток. возбуждения фазовращателя, Для практически полного устранения температурного дрейфа кода преобразователя в его схему введены термокомпенсирующие элементы — конденсаторы 21 и 22. Для

Хн— аЯ, — агяг Rг+Хг «+. Фй .,й, Х о Хг, 2а,Я,Х, лов в сочетании с симметричными линиями как на стороне возбуждения, так и со стороны выхода фазовращателя с использовани @ ем дифференциальных усилителей 23 и 24 дает возможность существенно повысить помехоустойчивость преобразователя.

Таким образом, предлагаемое схемное решение преобразователя угла поворота вала в код позволяет значительно повысить его

3S температурную стабильность и помехоустойчивость, Так, например, при использовании в качестве фазовращателя датчика типа ВТ-5 температурная погрешность в диапазоне. температур +50 C равна нулю при 16-раэряд4Ц ном выходном коде, а помехоустойчивость при длине линии связи с датчиком, равной 12 м, такова, что разрешающая способность преобразователя составляет половину младшего разряда 16-разрядного выходного кода

45 без усреднения..

Преобразователь угла поворота вала в ..щ код, содержащий фаэовращатель, генератор импульсов, два генератора парафазнрх синусоидальных напряжений, входы которых соединены с выходом генератора импульсов, первый и второй нуль-компараторы, выход

SS первого нуль-компаратора соединен с S-вхо дом первого RS-триггера, третий и четвертый нуль-компараторы, выходы которых соедине. ны с R-входами соответственно первого и втоI где Хв — расчетная величина необходимого реактивного сопротивления;

- Ro, R>, Йг, Xo, X>, Хг — активные и реактивные сопротивления холостого хода и обмоток фазовращателя; ао и аг —.модули температурных коэффициентов изменения сопротивления холостого хода и обмотки возбуждения.

На практике величина Хн всегда получается отрицательной, что свидетельствует о необходимости емкостной нагрузки.

Емкость конденсатора определяют по формуле

Ск=

NXe где в — частота тока возбуждения.

Поэтому именно с целью обеспечения термостабилизации в схему предлагаемого преобразователя введены конденсаторы 21 ,и22.

Использование в качестве опорных сигналов токов возбуждения фазовращателя, сформированных с помощью датчиков 1720 тока, а также введение в схему преобразователя конденсаторов 21 и 22, включенных параллельно выходным обмоткам фазовращателя, позволяют в совокупности достичь температурной погрешности преобразователя, практически равной нулю, В свою очередь, наличие симметричных выходов генераторов парафазного синусно-. го t1 и парафазного косинусного 12,сигна6 доказательства этого рассмотрим зквивален ную схему фазовращателя по одному из каналов (фиг.2). Эквивалентная схема другого канала является аналогичной.

Экспериментально установлено, что с увеличением температуры индуктивные параметры изменяются незначительно, в то время как активное сопротивление обмоток

R< и йг увеличивается, а активное сопротивление потерь холостого хода Ro уменьшается.

Записав согласно законов Кирхгофа в комплексной форме распределение токов и

ЭДС, получим отношение выходного напряжения и входного тока в фаэовращателе..

Поставив в него переменные значения Ro, R> и Йг, линейно зависящие от температуры, и приравняв производную этого соотношения по температуре к нулю, получим равенство для определения необходимого реактивного сопротивления элемента, шунтирующего обмотку возбуждения

Формула изобретения

1742996

Составитель Т.Теребус

Техред М.Моргентал Корректор В.Ревская

Редактор С,Пекарь

Заказ 2295 ..Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина; 101 рого триггеров, выходы которых соединены с одними входами первого и второго элемента И соответственно, другие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы соединены со счетными входами первого и второго счетчиков соответственно, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого является выходом преобразователя, входы обнуления первого и второго счетчиков соединены с вы: ходом первого нуль-компаратора, о т л и - ч а ю шийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности и помехоустойчивости преобразователя, в него введены четыре датчика тока, два сумматора-вычитателя, два термокомпенсирующих элемента, выходы генераторов синусоидальных напряжений через соответственно первый и второй датчики тока соединены с одними входами соответствующих входных обмоток фазовращателя. а другие выходы генераторов синусоидального напряжения через соответственно третий и четвертый датчики тока соединены с другими входами соответствующих входных обмоток фазовращателя, выводы nepeoro датчика тока соединены с одними входами первой и второй групп входов первого сумматора-вычитателя, выводы второго датчика тока соединены с другими входами первой и второй групп входов первого сумматора5 вычитателя, выход которого соединен с входом первого нуль-компаратора, выводы третьего датчика тока соединены с одними входами первой и второй групп входов второго сумматора-вычитателя, выводы четвер10 того датчика тока соединены с другими входами первой и второй групп. входов второго сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом второго нуль-компаратора, выходы первой выходной обмотки фа15 зовра;цателя соединены с выводами

nepeoro термокомпенсирующего элемента и входами первого дифференциального уси- . лителя, выход которого соединен с входом третьего нуль-компаратора, выходы второй

20 выходной обмотки фазовращателя соединены с выводами второго термокомпенсирующего элемента и входами второго дифференциального усилителя; выход которого соединен с входом четвертого нуль25 компаратора.