Способ преобразования угла поворота вала воздушного поворотного трансформатора в амплитуду переменного напряжения

 

О тт И C А Н И Е 734501

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскии

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнтт-ву— (22) Заявлено 22.08.77 (21) 2523473/18-24 (51)М. Кл.

GО1В 730

Н 02 К 24/00 с прнсоеттнненнем заявки,%—

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 15,05.80. Ьктллетень .% 18 до делам изобретений и открытий (53) УДК 621. .314,24 (088.8) Дата опубликования опнЧания 18.05.80. (72) Ав ор изобретения

О. А. Хайнацкий (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА

BA JlA ВОЗДУШНОГО ПОВОРОТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

В АМПЛИТУДУ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в частности для автоматического измерения линейных и угловых перемещений.

Известен способ автоматического измерения перемещений при котором измеряемая величина (перемещение) предварительно за счет аналогового датчика угла преобразуется в один из параметров электрического сигнала, например ампли туду переменного напряжения, который затем за счет электронного измерительного устройства преобразуется в код, пропорциональный измеряемому перемещеЕ11

Недостатком способа является низкая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ пре- то образования угла поворота вала воздуш. ного поворотного трансформатора (ВПТ) (идуктосина) в амплитуду переменного напряжения, основанный на формировании в первичной обмотке ВПТ синусоидального пульсирующего: поля;с частотой опорного напряжения питающей сети, при этом во вторичной обмотке (ВПТ) индуктирует ся переменное напряжение амплитуда которого изменяется в зависимости от угла поворота ротора ВПТ P2) Недостаток известного способа преобразования, не позволяющий реализовать высокие точностные характеристики ВПТ в различных аналого-цифровых преобразователях перемещения, - малая величина амплитуды (напряжения) выходного сигнала ВПТ, большая потребляемая мощность от генератора опорного напряжения, обусловленная низким (малым) входным сопротивлением первичной обмотки ВПТ (индуктосина) и его малым коэффициентом передачи по напряжению, что снижает эиер« гетический коэффициент полезного действия ВПТ.

Gemü изобретения - повышение коэФ фацяента преобразования.

3 73450

Поставленная цель достигается тем, что, в процессе формирова шя в первичной обмотке трансформатора пульсиру а щего поля производят квантование опорного синусоидального нацряжения, формируют из полученного квантованного нацряжения опорные импульсы, изменяют.их полярность в направлении ступенчатого изменения амплитуды квантованного напряжения и полученной серией импульсов 10 запитывают первичную обмотку трансформатора, а из измеренного на еговторичной обмотке импульсного напряжения выделяют низкочастотные гармоники, которые используют в качестве выходного напряженияя.

На чертеже представлены временные диаграммы. о — опорное переменное напряжение на выходе питающей сети; E квантованное по амплитуде опорное пе- 20 ременное напряжение; Ь вЂ” сигнал, поступающий на запитку первичной обмотки

ВПТ; г — сигнал, сформированный на вторичной обмотке ВПТ Д вЂ” импульсные сигналы на выходе вторичной об,"-ки ВПТ возникающие в момент. ступенчатого изменения амплитуды квантованного напряжения; « — сигнал, сформированный на выходе вторичной обмотки ВПТ возникающий при за птке первичной обмотки кван-З0 тованным по амплитуде переменнь1м напряжением.

В соответствии "c споссбэ .. для формирования опорного сигнала. поступающего

Н8 запитку первичной обмотки (ВПТ), пред-35 варительно производят преобразование (синусоидального) напряжения питающей сети (за счет квантованйя этого напряжения по амплитуде) в синусоидальноступенчатое напряжение (5 ). Затем, в момент ступенчатого изменения амплитуды квантованного напряжения в преде лах каждого периода квантования Л Ь) производят формирование коротких опорных импульсов с длительностью с «Т — индуктивность ВПТ, 2 1 0ьГ.

ВПТ, как известно, выполняет функцию индуктивного дифференцируюшего элемента при этом на выходе вторичной обмотки

ВПТ сформированы пары импульсов положительной и отрицательной полярностей (г ), возникающих в момент ступенчатого изменения амплитуд импульсов, поступающих на запитку первичной обмотки

ВПТ причем длительность этих импульсов с учетом () равна

-6 (. — JT — }. Я. lO

en где Т „- постоянная времени электромагнитнои пепи ВПТ, полярность которых соответствует направлению ступенчатого N изменения амплитуды квантованного напряжения (b, 6 ). Полученные опорные импульсы поступают на запитку первичной обмотки ВПТ и образуют в этой обмотке импульсное пульсирующее поле. 5

При запитке первичной обмоткиВПТ импульсами с длительностью

:+: ЪТ впт

4 вью

К эквивалентное активное соаьм противление обмотки ВПТ„

Для формирования полезного сигнала из выходных импульсных игналов ВПТ выделяют только те импульсы, которые сформированы в момент ступенчатого изменения амплитуды . квантованного напряжения (в ). В результате образуется пжледовательность группы импульсов положительной (отрицательной) полярности возникающих в момент ступенчатого нарастания амплитуды синусоидально-ступенчатого напряжения и группы импульсов отрицательной (положительной) полярности, возникающих в момент ступенчатого уменьшения амплитуды синусоидально-ступенчатого напряжения.

Из полученной последовательности групп импульсов положительной и отрицательной полярностей отфильтровывают высшие гармоники, а оставшиеся низкочастотные гармоники (Д ) используют в качестве полезного сигнала, несущего информацию об угле поворота ротора ВПТ.

На чертеже (a ), показан сигнал на выходе вторичной обмотки ВПТ, возникающий в том, случае, когда на вход первичной обмотки ВПТ поступает синусоидально-ступенчатое напряжение (6 ) близкое по форме к синусоидальному напряжению (которое используется при известном способе преобразования).

Так как ВПТ имеет малую постоянную времени, равную то при поступлении на вход первичной обмотки ВПТ синусоидально-ступенчатого напряжения на выходе вторичной обмот5 734 ки ВПТ сформированы группы импульсов положительной (отрицательной) полярности, возникающие в момент ступенчатого нарастания амплитуды квантованного напряжения, и группы импульсов отрицатель- 5 ной (положительной) полярности, возникающие в момент ступенчатого уменьше ния амплитуды квантованного напряжения (Ь и e).

Закон следования и форма импульсов, 10 сформированных в соответствии со спо собом преобразования, совпадают с законом следования и формой импульсов,s возникающих при запитке первичной обмотки ВПТ синусоидально-ступенчатым напряжением (Э и e. } близким по форме к синусоидальному напряжению причем

1 при 0н,а 0„ 1а (-В I5) амплитуды импульсов, сформированных в 20 соответствии с предложенным способом преобразования (д },.в, раэ, д, — число ступеней квантования синусоидального напряжения питающей сети, где

0 =U

max ач àх ., " а0 (2) превышают амплитуды импульсов (Ф ) сформированных на выходе ВПТ при за- 30 литке первичной обмотки ВПТ синусоидально-ступенчатым напряжением (Ь ).

Так как амплитуды основных (первых) гармоник, присутствующих в импульсных сигналах (0 и < ) пропорцио- 35 нальны амплитуде импульсов, то из (2) следует, что благодаря увеличению ампли-.- туды импульсных сигналов (b )), амплитуда основной гармоники, присутству ющей в этом сигнале:(д ), увеличива- 40 ется в о раз, т.е.

= i0

М.

on Ф с.

t де 0 „ ;„- амплитуда основной гармоI

45 ники в сигнале (Ь- ), 0 — амплитуда основной гармоI.vms ники в сигнале (e. ), Эго позволит повысить точность преобразователя, эа счет увеличения амплитуды выходного полезного сигнала ВПТ, а следовательно и отношения полезный

50 сигнал (помеха) и повысить энергетический коэффициент полезного действия

ВПТ (индуктосина).

n = к

Формула изобретения

1

trav гари . (3)

=n 0

Например если принять, что частота опорного напряжения питающей сети равна

fg =1000 Гц число ступеней квантования опорного напряжения:

vl= 6

501 6 длительность импульсов, поступающих на запитку первичной обмотки ВПТ

I <=6 10 с, то из (3) следует, что амплитуда основ-ной гармоники, присутствующей в сиги че д в6 раз превышает амплитуду основной гармоники, присутствующей в выходном сигнале BAT образованном при запитке первичной обмотки ВПТ в соответствии с известным способом преобразования (б и e ). Причем амплитуды сигналов (напряжений), поступающих на запитку первичной обмотки ВПТ принимаются рав-, ными друг другу, т.е. с

Мощность, потребляемая первичной обмоткой ВПТ, равна

Р =uhx Хср=2 0,2 = 0,4 BT (4) где -среднее значение тока импульсных сигналов, поступающих на запитку первичной обмотки ВПТ.

6 24 с 4 р .,„„T 1000 Д

Таким образом при одной и той же максимальной амплитуде сигнала, посту» пающего на запитку первичной обмотки

ВПТ, мощность, потребляемая первичнойобмоткой, по описываемому способу преобразования в 5 раз меньше мощности, потребляемой первичной обмоткой

ВПТ, запитанной в соответствии с иэвест

HbIM способом преобразования, IIpH этом, как следует из (2), амплитуда основной гармоникк увеличивается в 6 раз.

Способ преобразования угла поворота вала воздушного поворотного трансформатора в амплитуду переменного капря" 734801 8 жения, основанный на формйровании в тованного напряжения и полученной сепервичной обмотке трансформатора пуль- рией импульсов эапитывают первичную об

1 сирующего поля с помощью опорйого си- мотку трансформатора, а иэ измеренного нусоидального напряжения и измерении на его вторичной обмотке импульсного амплитуды выходного напряжения на его > напряжения выделяют низкочастотные гар вторичной обмотке, о т л и ч а ю щ и й- моники, которые используют в качестве с я тем, что, с целью повышения коеф- выходного напряжения. фициента преобразования, в процессе фор- Источники информации, мирования в первичной обмотке трансфор- принятые во внимание при экспертизе матора пульсирующего поля производят о l. Электрические измерения неелекквантование опорного синусоидального на- трических величин. Л., "Энергия, пряжения, формируют из полученного кван- 1975, с. 9, 10. тованного напряжения опорные импульсы 2. Бычатин ll. А. Поворотный индукиэменяют их полярность в направлении син. Л., Энергия", 1969, с. 13-15 ,ступенчатого изменения амплитуды кван- 15 (прототип).

UHHHIIH Заказ 2215/7

Тираж 801 Подписное

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