Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Изобретение позволяет повысить точность преобразователя путем снижения погрешности типа дрейфа нуля. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий источник возбуждения, датчик перемещения, два перемножителя, сумматор, фильтр, генератор, преобразователь напряжение-частота, преобразователь код-фаза, введены блок управления и фазоманипулятор. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известен преобразователь перемещения в код (Буянов А.С. и др. Высокоточный цифровой преобразователь угла следящего уравновешивания. - Приборы и системы управления, 1978, N 11, с. 20, 21), содержащий источник возбуждения (ИВ), синусный и косинусный выходы которого подключены к входам фазовращателя, два выхода которого подключены к фильтру обратной последовательности, выход которого соединен с первым входом перемножителя (ПМ), второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-фаза (ПКФ), синхронизированного с ИВ с помощью генератора (ГН).

Недостатком такого устройства является наличие погрешности типа дрейфа нуля и невозможность его использования для датчиков перемещения, имеющих одну обмотку возбуждения.

Наиболее близким к предлагаемому по своему техническому решению является преобразователь перемещения в код (Преснухин Л.Н. и др. Синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы в преобразователях угол-код. Электричество, 1979, N 9, с. 52-54), содержащий датчик перемещения (ДП) на основе синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), выходы которого соединены с первыми входами ПМ, выходы которых подключены к сумматору (СМ), выход которого через преобразователь напряжение-частота (ПНЧ) подключен к счетному входу ПКФ, оба выхода которого подсоединены к вторым входам ПМ.

Недостатком такого устройства является возникновение погрешности типа дрейфа нуля, вызванной, например, остаточными напряжениями ПМ, СМ.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в устранении погрешности типа дрейфа нуля.

Для этого в преобразователь перемещения в код, содержащий источник возбуждения, подключенный к входу датчика перемещения, два выхода которого соединен с первыми входами первого и второго перемножителей, выходы которых подключены к входам сумматора, выход которого через последовательно соединенные фильтр и преобразователь напряжение-частота подключен к счетному входу преобразователя код-фаза, косинусный выход которого подключен к второму входу второго перемножителя, и генератор, выход которого соединен с входом источника возбуждения и синхронизирующим входом преобразователя код-фаза, введены блок управления и фазоманипулятор, управляющий вход которого подключен к блоку управления, фазоманипулятор подключен между синусным выходом преобразователя код-фаза и вторым входом первого перемножителя.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя перемещения в код.

Преобразователь содержит источник 1 возбуждения (ИВ), датчик 2 перемещения (ДП), первый 3 и второй 4 перемножители, сумматор 5, фильтр 6, генератор 7, преобразователь 8 напряжение-частота, блок 9 управления, фазоманипулятор 10, преобразователь 11 код-фаза.

Преобразователь работает следующим образом.

При использовании в качестве ДП 2 СКВТ, на его выходах вырабатываются два сигнала U_2s и U_2c, которые можно представить в виде: u_2s= Usinα·sinωt, u_2c= U cosα·sinωt, где ω,U частота и амплитуда напряжения ИВ 1, α угол поворота ротора ДП 2.

При первом положении фазоманипулятора (ФМ) 10, создающим сдвиг фазы синусного выхода ПКФ 11 равным 0^o, на параллельном выходе ПКФ 11, который синхронизируется с ИВ 1 генератором 7, вырабатывается кодовый эквивалент К₁ угла поворота ротора a и на вторые входы первого 3 и второго 4 ПМ подаются напряжения: На выходе СМ 5 напряжение будет иметь вид Учитывая, что , высокочастотные составляющие сигналы U_5-1 вида sinωt·cosωt и cos 2ωt не пропускаются фильтром (Ф) 6 и на его выходе будет выделяться постоянная составляющая сигнала: u_6-1= U₆sin(α-K₁).
Так как два ПМ 3 и 4, СМ 5, Ф 6, ПНЧ 8 и ПКФ 11 образуют следующую систему, которая стремится установить сигнал и_6-1 на выходе Ф 6 равным 0, следовательно К₁ α.

При втором положении ФМ 10, состояние которого определяется блоком управления 9, создается дополнительный сдвиг фазы синусного выхода ПКФ 11 равным 180^o и на параллельном выходе ПКФ 11 вырабатывается кодовый эквивалент К₂ угла поворота ротора a. В этом случае на вторые входы первого 3 и второго 4 ПМ подаются напряжения:

u_4-2= U₁₁cos(ωt+K₂),
и на выходе СМ 5 напряжение будет иметь вид:

Постоянная составляющая сигнала на выходе Ф 6 будет иметь вид:
u_6-2= U₆sin(α+Κ₂)
В установившемся режиме И_6-2 0, следовательно, K₂= -α. Это означает, что при втором положении ФМ 10 увеличению угла поворота ротора α соответствует отрицательное приращение кода К₂.

При наличии остаточных напряжения у ПМ 3,4 и СМ 5 произойдет смещение кодов K₁ и K₂ на одну и ту же величину DK. В результате:

Взяв разность кодов K₁ и K₂ после окончания переходных процессов, вызванных изменением положения ФМ 10,
K = K₁-K₂= 2α,
получим, что устраняются погрешности, вызванные остаточными напряжениями ПМ 3,4 и СМ 5. Одновременно при этом увеличивается разрешающая способность в 2 раза.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий источник возбуждения, подключенный к входу датчика перемещения, два выхода которого соединены с первыми входами первого и второго перемножителей, выходы которых подключены к входам сумматора, выход которого через последовательно соединенные фильтр и преобразователь напряжение-частота подключен к счетному входу преобразователя код-фаза, косинусный выход которого подключен к второму входу второго перемножителя, и генератор, выход которого соединен с входом источника возбуждения и с синхронизирующим входом преобразователя код-фаза, отличающийся тем, что в него введены блок управления и фазоманипулятор, управляющий вход которого подключен к блоку управления, фазоманипулятор подключен между синусным выходом преобразователя код-фаза и вторым входом первого перемножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1