Преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов

 

Со1оз Советских

СОцивлистииеских

Республик (т1) 545999

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (О1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 - Ho 06.10.75(21) 2178681124

- (51) М. K.":

С 08 С 9/08

I с присоес!инением заявки %

I !231 Приоре ее

Государствеикь и комитет

Совета Министров Cl;Ca по релаи изооретеиии и откри;ткй

3 (53), (43) Опубликовано 05.02.77Б1оллететть ¹ 5 !-1Б) Дата опубликовачия описания 04.04.77

УДтК 681.325 (088.8) Л. 11. Гарин, И. Ф. Островский, E. Ф. Трифонов и В. Л. Вырыпаева (72) Авторы изобретения (7 ) Зеявит- - —Пензенский филиал Всесоюзного научно-исследовате;ьского технологического института приборостроения (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

B ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНе-)Я ИМПУЛЬС С .В

Изобретение относится к области автоматики и предчазначено для применения в информационных системах, используюших потенциометрические датчики в качестве первичных преобразователей угла поворота

Ва11 B.

Известны преобразователи угла повороTB вала в частоту следования импульсов, использующие гринцип развертывающего пре— образователя „"1) . О

Известен также преобразователь угла поворота вала B частоту следования импульсов, содержащич потенциометрический дат—

ЧИК, СОЕДИНЕН1СЫй ОДНИМ КОНЦОМ С ОДНИМ ИЗ входов интегратора, а другим ко1птом — с шиной нулевого потенциала, другой вход интегратора соединен с выходом основного двухпозиционного переключателя, первый сигнальный вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход интегратора 20

ПодКЛЮе!ЕН К ОдНОМу ИЗ ВХОДОВ бЛОКа CpGBнения (2).

Основным недостатком известного устройства является низкая точность преобразования, так как для данного преобразователя ха-25 раКТЕрЧа МЕТОдИЧЕСКая ПО ° рЕШН-еСТЬ НЕЛИНЕйности характеристики преооразования, обусловленная конечным временем разряда интегратора, Ероме :ого огределенную состаьляюшу10 нел1!нейности характерпстик1! Вносит то Обстоятельство, что !!нтетратор В известной схеме преобразователя реализован на базе апериодическо, о звена 1 — го порядка, в результате чего на выходе т.нтегратора напряжение изменяется по закону, близкому к экспоненциальному. Кроме того, в известном преобразователе предъявляются весьма жесткие трсоования к стабнльност!! у ровней срабатывания схем сравнения напряжений.

Крутизну футцйции преобразования устройства определяют значения напряжений опорных источников и источника для создания зарядного тока, а также значение емкости интегрирующе"о конденсатора. Временная и температурная стабильность характеристик преобразователя определяется стабильностью характеристик указанных источников напряжения и пассивных элементов схемы. Можно также Отмет! -ь и то обстоятельство„что в преобразователе не предусматривается возможность лпнеаризации

545999 общей характеристики преобразования в случае нелинейности характеристики преобразования потенциометрического датчика.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя. 6

Это достигается тем, что в преобразова тель угла поворота вала в частоту следования импульсов введены формирователь импульсов cràáèëbíoé длительности, масштабирующее устройство, источник напряжения, )р делитель напряжений, блок резисторов и дополнительный двухпозиционный переключатель, выход источника напряжения соединен с первым сигнальным входом дополнительного двухпозиционного перекгпочателя, че- 16 рез масштабирующее устройство — с другим входом блока сравнения и через дслитель напряжения — со вторыми сигнальными входами дополнительного и основного двухпозиционных переключателей, выход блока срав-М нения через формирователь импульсов стабильной длительности соединен со входом источника напряжения и с управляющими входами двухпозиционных переключателей, потенциометрический датчик через блок резис- 6 торов соединен с выходом дополнительного двухпозиционного переключателя.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг, 2 — эпюры напряжений на выходах отдельных узлов преобразователя. В состав преобразователя входит переключаемый источник

1 разнополярного напряжения, подключенный ко входу делителя 2 напряжений, и через масштабирующее устройство 3 — ко второму З6 входу блока 4 сравнения напряжений, дополнительный двухлозиционный переключатель

5, подсоединенный через блок 6 резисторов к потенциометрическому датчику 7 и ко второму входу интегратора 8, основной двухпо- зиционный переключатель 9, выход которого подключен к первому входу интегратора

8, и формирователь 10 импульсов стабильной длительности, подсоединенный к выходу блока 4 сравнения напряжений.

Процесс формирования периода выходных колебаний преобразователя состоит в следующем. Рассмотрим момент времени, когда на выходе переключаемого источника 1 имеет место положительный уровень напряжения U3 „(см. фиг. 2), причем выход ne3blX реключателя 5 подключен к выходу делителя 2, а выход основного переключателя 9— к шине "Земля" (как показано на фиг. 1).

На выходе делителя, образованного посредством образцового резистора 6 и потенциометрического датчика 7, имеет место полой. жительный уровень напряжения Uo К— о д+р где Up — номинальное значение напряжения на выходе переключаемого источника 1 напряжения;

K — коэффициент передачи делителя

2;

Яр — значение сопротивления образцового резистора блока 6;

Rg, — значение выходного сопротив ления потенциометрического датчика 7.

В результате интегрирования вышеуказанного напряжения интегратором 8 на выходе последнего формируе ся линейно изменяющееся развертывающее напряжение, ско1 рость изменения которого 0< характеризуется выражением:, v.ê о где T — постоянная времени интегратора 8.

По истечении интервала времени „(исчисляемого от момента установки переключателей 5 и 9 в указанное положение) линейно изменяющееся возрастающее напряжение на выходе интегратора 8 достигнет положительного опорного уровня, сформированного на выходе устройства 3. При этом срабатывает блок 4. сравнения напряжений и выдает управляющий сигнал на формирователь

10 импульсов стабильной длительности. На выходе последнего формируется прямоугольный импульс управления длительностью 1р.

В результате на .время действия указанного импульса выход переключателя 5 оказывается подключенным к выходу переключаемого источника 1, а выход основного переключателя 9 — к выходу делителя 2 напряжений.

При этом (на время действия указанного импульса) изменяется знак крутизны линейно изменяющегося напряжения на выходе интегратора 8(0 ц„,,)(см. фиг. 2), причем скорость изменения этого напряжения равна о к о R+ Ч„

По истечении длительности временного интервала, равного ta, второй вход интегратора 8 через образцовый резистор блока 6 оказывается подключенным к выходу делителя 2 напряжений, а первый вход интегратора 8 — к шине "Земля", и начинается процесс формирования нового периода выходных колебаний преобразователя. В отличие or предшествующего периода вновь формируемый характеризуется тем, что на выходе переключаемого источника 1 меняется IIoJIBpHocrb выходного напряжения. В остальном же прсцесс формирования нового периода выходных колебаний происходит аналогично.

505999

Установившийся режим работы преобразо вателя характеризуется уравнением сК

U.Ê я„ м -л

U,К-И. б

2+р Т о ° где Т вЂ” длительность периода выходных колебаний преобразователя.

После простейших преобразований с учетом того, что E=

Из последнего выражения следует,что рассмотренный преобразователь при К = 1/2 имеет линейную характеристику преобразования, причем стабильность крутизны преобразования не определяется стабильностью времязадающей цепи интегратора и стабильностью опорных источников напряжения. При выборе коэффициента передачи К Р 1/2пред- ставляется возможным обеспечить нелинейный вид характеристики (с вогнутостью характеристики вверх или вниз в зависимости от того К) 1/2 или К(1/2) и тем самым

30 линеаризовать общую характеристику преобразования "угол-частота" в случае нелинейной характеристики потенциометрического датчика, Улучшения качественных показателей преобразователя достигнуто за счет уменьшения мультипликативной и аддативной составляющих погрешности и обеспечения возможности плавной регулировки линейности общей характеристики преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в частоту следования импульсов, содержащий потенциометрический датчик, соединенный одним концом с одним из входов интегратора, а другим концом — с шиной нулевого потенциала, другой вход интегратора соединен с выходом основного двухпозиционного переключателя, первый сигнальный вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход интегратора подключен к одному из входов блока сравнения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя,в него введены формирователь импульсов стабильной длительности, масштабирующее устройство, источник напряжения, делитель напряжения, блок резисторов и дополнительный двухпозиционный переключатель, выход источнпка напряжения соединен с первым сигнальным входом дополнительного двухпозиционного переключателя, через масштабирующее устройство — с другим входом блока сравнения и через делитель напряжения — со вторыми сигнальными входами дополнительного и основного двухпозиционных переключателей, выход блока сравнения через формирователь импульсов стабильной длительности соединен со входом источника напряжения и с управляющими входами двухпозиционных переключателей, потенциометрический датчик через блок резисторов соединен с выходом дополнительного двухпозиционного переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лвт. св. СССР № 364956, С 08 С

9/00, 16.07.70.

2. Авт, св. № 395877, G 08 С 9/00, 22.03.71 (прототип).

545999

/ыкg /ых

Ь ых /Кых „

Составитель И. Назаркина

РедактоР Л. Лепилина Текред М Ликовиц КоРРектоР В. Салка

Заказ 237/2 ТиРаж 869 Подписное

ЯНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4