Устройство для преобразования углового перемещения в напряжение
(н)640347
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соввтоиии
Социалистических
Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.01.77 (21) 2444397/18-24 (51) М. К .
G 08С 9/04 с присоединением заявки №
Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень ¹ 48 (53) УДК 681.325 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.12.78 (72) Авторы изобретения
В. С. Пронин, В. А. Русинов и Э. Ю. Макаров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В НАПРЯЖЕНИЕ
Предлагаемое устройство может быть использовано в системах автоматики и контрольно-измерительной техники и предназначено для преобразования углового перемещения в пропорциональное ему напряжение постоянного тока.
Известно устройство для преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, два усилителя-ограничителя, две дифференцирующих цепи, подклю- 10 ченные ко входам триггера, и фильтр.
Фазные обмотки сельсина подключены к усилителям, один из которых подсоединен к фазочувствительной цепи (1).
Однако этот преобразователь имеет ограниченный диапазон измеряемых угловых перемещений (от 0 до 120 ) и обладает низкой точностью. Это объясняется тем, что напряжение в измерительном канале пропорционально междуфазному напряжению 20 сельсина, а его амплитуда зависит от углового положения ротора и может быть близкой к нулю.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для 25 преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, обмотка возбуждения которого через первый усилитель-ограничитель соединена с первым входом триггера, второй усилитель-ограничи- З0 тель, выход которого соединен со вторым входом триггера, и фильтр нижних частот (2).
Однако это устройство также имеет ограниченный диапазон измерения угловых перемещений (от 0 до 360 ), что объясняется неоптимальным вь)бором фазовращающих цепей, обеспечивающих сдвиг фазы между напряжениями измерительного и опорного каналов. Кроме того, точность измерения угловых перемещений ограничена погрешностью перехода с одного опорного напряжения на другое, что обусловлено несимметричностью фазных напряжений сельсина, а также нестабильностью амплитуды импульсов триггера и влиянием сопротивлен))я нагрузки на коэффициент псредачн выходного каскада.
Целью изобретения является расширение диапазона преобразуемых угловых перемещений и повышение точности измерения.
С этой целью устройство содержит три трансформатора, делитель напряжения, суммирующий резистор, фазосдвигающий мост, третий усилитель-ограничитель, два переключателя и источник опорных напряжений, фазные обмотки сельсина подключе. ны к первичным обмоткам трансформаторов, вторичные обмотки двух трансформаторов включены последовательно и встреч640347
50
Е, Д вЂ” Е2 Е О, 55
3 но между собой и подключены к одной диагонали фазосдвигающего моста, вторичная обмотка третьего трансформатора через делитель напряжения и суммирующий резистор — к другой диагонали моста, вход второго усилителя-ограничителя подключен параллельно суммирующему резистору, выход триггера через третий усилитель-ограничитель подключен к управляющим входам переключателей, силовые цепи которых включены между выходами источника опорных напряжений и входом фильтра нижних частот.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит сельсин (датчик) 1, трансформаторы 2, 3, 4, делитель напряжения, состоящий из резисторов 5, 6, суммирующий резистор 7, фазосдвигающий мост 8, второй усилитель-ограничитель 9. первый усилитель-ограничитель 10, триггер
11, третий усилитель-ограничитель 12, переключатели 13 и 14, источник опорных напряжений 15 и фильтр нижних частот 16.
Устройство работает следующим образом.
К обмотке возбуждения 17 сельсина 1 и ко входу усилителя-ограничителя 10 подводится опорное напряжение
U, (t) =- Е, sin t, где Е1 — амплитуда, а о1 — частота опорного напряжения, Междуфазные напряжения 1Ав, Uac, УсА с фазных обмоток 18, 19, 20 сельсина 1 поступают на первичные обмотки трансформаторов 2, 3, 4, причем величина их зависит от угла поворота О ротора сельсина:
УАВ (): К,U, (/) $1п 8: Е $1п8 ° $1п u t>
Ь вс (/) = К,У, (1) sin (0 + 120 ) =
= E sin (О + 120 ) sin в/, ь"сА () = К,U, (t) sin (Π— 120") =-= Esin(8 — 120 ) sin t.
Напряжение на вторичных обмотках трансформаторов 2, 3, 4 имеет вид: — - АВ, U — >. ВС; >-> — >- СА °
К одной диагонали фазосдвигающего моста 8 подводится напряжение U< (t) = 13 () + .14 () >
U,(t) = Е sin (8+ 120 ) sinàt— — E sin (8 — 120 ) sin ut =—
— ЗЕ со$ О sin М = —. — E,cos8 sinu t.
Фазосдвигающий мост 8 сбалансирован на частоте о таким образом, что в другой его диагонали напряжение изменяется по закону:
U,(t) = — Е,cos8..cosЫ.
Ко вторичной обмотке тансформатора 2
Зо
4 подключен делитель напряжения, состоящий из резисторов 5 и 6. Напряжение на резисторе 5 имеет вид:
U, (/) = L, sin 8 sin Напряжение на суммирующем резисторе имеет вид: U, (t) = —. U.- (t) + U, (t) = Е,, sin 8 sin о/— — Е, cos 8 cos ut = — К,Е„cos (8 + t) == К,Е, sin(90+ 8+ u t). Если за начало отсчета угла поворота ротора сельсина принять фазу напряжения U (t), смещенную на 90 q>p=cp1+90, то сдвиг фаз напряжений будет определяться выражением: у, — „, = — (8 + 90 + в ) — (t + 90") = 8, т. е. прямо пропорционален углу поворота ротора сельсина. В моменты перехода напряжений U3(t) и U1(t) через нулевые значения, усилители-ограничители 9 и 10 вырабатывают положительные и отрицательные перепады напряжения, причем отрицательными осуществляется запуск триггера 11. Триггер вырабатывает прямоугольные 2-.. импульсы с периодом Т= и длительно8 стью т= —, пропорциональной углу поворота ротора сельсина. Амплитуда импульсов триггера увеличивается усилителем-ограничителем 12 до величины, необходимой для управления переключателями 13 и 14. Переключатели включены противофазно, поэтому если один из переключателей замкнут, то другой разом кнут. Поэтому вход фильтр а нижних частот 16 за время импульса оказывается подключенным к одному выходу источника опорного напряжения 15, а во время паузы — к другому выходу источника 15. На выходе фильтра 16 напряжение имеет вид: U (/) — 11U8(t)dt — 1 1Е т) т где Е1 и Е2 — напряжения на выходах источника опорных напряжений 15, т. е. пропорционально углу поворота ротора сельсина. При повороте ротора сельсина от 0 до 360 напряжение на выходе устройства изменяется пропорционально от Е1 до Е2. Предложенное техническое решение позволило расширить диапазон измеряемых угловых перемещений (от 0 до 360 ) и повысить точность линейного преобразования углового перемещения в фазу напряжения 640347 Формула изобретения 1 ! д Е с ) (Составитель Г. Антонова Редактор Ю. Челюканов Техред А. Камышникова Корректор Т. Добровольская Заказ 89/19 Изд. № 142 Тираж 721 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 измерительного канала, причем амплитуда выходного напряжения фазовращателя постоянна по величине и не зависит от угла поворота ротора сельсина. Устройство для преобразования углового перемещения в напряжение, содержащее сельсин, обмотка возбуждения которого через первый усилитель-ограничитель соединена с первым входом триггера, второй усилитель-ограничитель, выход которого соединен со вторым входом триггера, и фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности устройства, оно содержит три трансформатора, делитель напряжения, суммирующий резистор, фазосдвигающий мост, третий усилитель-ограничитель, два переключателя и источник опорных напряжений, фазные обмотки сель6 сина подключены к первичным обмоткам трансформаторов, вторичные обмотки двух трансформаторов включены последовательно и встречно между собой и подключены 5 с одной диагонали фазосдвигаюшего моста, вторичная обмотка третьего трансформатора через делитель напряжения и суммирующий резистор — к другой диагонали моста, вход второго усилителя-ограничителя 10 подключен параллельно суммирующему резистору, выход триггера через третий усилитель-ограничитель подключен к управляющим входам переключателей, силовые цепи которых включены между выходами ис15 точника опорных напряжений и входом фильтра нижних частот. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 468290, кл. Q 08С 19/48, 15.05.76. 2. Авторское свидетельство СССР № 475647, кл. G 08С 9/04, 15.10.75.
