Динамо-машины  Прецизионные датчики, индукция 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Положим, что gl и /в he имеют нелинейные искажений, т. е. авг.=0 и agw=0 при VtZ и ш2, и ав=авш=1 при 1) = ш=1. Тогда

вт?

7--\ - шг) f + РФ] - sin [(со + РФ)]}.

-Таким образом, данная схема реализует ФВ, имеющий два

выходных напряжения: первое, на разностной частоте с прямо-вращающейся фазой, и второе - на суммарной частоте с обратновращающейся фазой. Если принять, что lt;d raquo;u)i, то о)-u)i laquo;:(o и со-й)( Ссо--сО(, и тогда устранить из выходного сигнала напряжение суммарной частоты путем простой фильтрации не представляет особых затруднений. Это позволяет использовать высокочастотный источник возбуждения и получить высокий коэффициент передачи индуктосина, что повысит выходной сигнал и снизит уровень помех, а преобразование фазы во временной интервал и цифровой код вести на низкой частоте со-со;, что дает возможность получить высокую разрешающую способность измерений. Прн необходимости с помощью фильтра высокой частоты (ФВЧ) можно выделить и высокую частоту, также несущую информацию об угле поворота. Для случая комбинированного ФВ с модуляцией проводимости выходной сигнал может быть получен с учетом формулы (8) в виде

{/ =

I . m \

amp; + У] Яг

тт aBtiOgffi. sin {vat - шщ1 + рф).

0=1 w=l

Как следует нз этой формулы, в выходном напряжении комбинированного ФВ в идеальном случае отсутствуют как составляющие с обратновращающейся фазой, так и составляющие с суммарной частотой.

Можно показать, что при малых нарушениях симметрии всех многофазных систем в выходном сигнале в общем случае появляются составляющие с обратным следованием фазы как на разностной, так и на суммарной частоте.

Первая из 1шх имеет второй порядок малости, вторая - первый порядок. При этом оказывается, что условие безошибочной работы фазовращателя на разностной частоте соответствует нулю сигнала на суммарной частоте.

Это позволяет получить удобный метод настройки ФВ, контроля его точности в процессе работы, а при необходимости -- и автоподстройки. Рассмотрим еще одно важное свойство ФВ с модуляцией проводимости. Положим, что напряжение возбуждения имеет малые нелинейные искажения, причем номер гармоник искажений не превосходит 7-9, как это обычно бывает на практике. Пусть то же самое имеет место н для функций модуляции. Если при этом сйсй( lt;(о, то отбросив комбинационные гармоники первого порядка малости с частотами, много большими

(7-9) со, формулу можно упростить, представив в следующей форме:

2 a-figw sin Ы (со - + РФ].

Из нее следует, что высшие гармоники проявляются как гармоники разностной частоты, причем их относительная амплитуда равна произведению относительных амплитуд соответствующих гармоник функций возбуждения и функций модуляции, т. е. составляет величину второго порядка малости.

Таким образом, при преобразовании частоты происходит мощная фильтрация высших гармоник; их энергия переносится на частоты, много большие рабочей разностной частоты. Если частота возбуждения и частота модуляции проводимости фаз получаются делением частоты одного генератора, причем коэффициенты деления равны ki и кг, то разностная частота

Подбирая соответствующим образом k\ и йг, можно получить различные цены кванта при заполнении временного интервала С частотой /г. Приводим краткую таблицу возможных значений дискретности фазовых преобразователей.

Таблица 5 Некоторые варианты ФВ с модуляцией проводимости

Так, выбрав fei=127 и 2=129, при р=256 мы получим 20-разрядный преобразователь с максимальной методической погрешностью 0,25 кванта при временных интервалах, близких к полному периоду разностной частоты. При построении преобразователя опорное напряжение разностной частоты формируется из многофазного напряжения возбуждения с помощью аналогичного преобразователя час-

Стоп-иМпулЬС

Старт-импульс

ТантоВые импульсы

Рис. 43. Структурная схема преобразователя угол -код с преобразованием частоты

тоты, что позволяет свести к нулю влияние нестабильности симметрии напряжения возбуждения.

Полная структурная схема точного отсчета преобразователя с разрешением О.ООГ представлена на рис. 43. На рис. 43 обозначено: 1 - кварцевый генератор частоты 5 МГц, 2, 3, 4 - делители; 5, б -двухфазное синусоидальное питание 16,667 кГц; 7, 8 - двухфазный синусоидальный гетеродин 16,000 кГц; Р - четырехобмоточ-ный индуктосин с р=180; /О - двухфазный модулятор - преобразователь частоты опорного сигнала; 13 - то же, для ФМ сигнала; 11, 14 - фильтры низкой частоты; 12, /5 - компаратор-формирователь фазовых импульсов. Прн большом числе лалов часть, обведенная пунктирной линией, является обшей для всех преобразователей. Схема не требует ни высокой симметрии напряжений, ни синусоидальности блоков 5-8, ни их фазовой стабильности по отношению к синхронизирующим сигналам от делителей 2 и 3.

На рис. 44 представлена принципиальная схема двухфазного диодного преобразователя частоты, построенная на балансном модуляторе, фазовая стабильность которого в диапазоне температур -1-1 Он--1-60 deg; С составляет около 2,5 эл. мин. В принципе блоки синусоидального питания 5-8 на схеме (см. рис. 43 ) могут быть заменены ключевыми схемами с ШИ-модуляцией по законам, обеспечивающим минимум низкочастотных гармоник. Однако при проектировании такой схемы следует тщательно изучить возможность появления низкочастотных комбинационных гармоник на выходах преобразователей частоты. Поскольку практически вся схема выполняется в этом случае на дискретных элементах, можно ожидать, что фазовая стабильность преобразователя будет высокой.

При равенстве частот возбуждения и модуляции проводимостей на выходе модулятора имеет место постоянное напряжение. При этом фильтрация остаточных переменных составляющих выходного сигнала, в том числе и шумов, предельно облегчается. Измерение угла поворота можно осуществлять, управляя цифровым способом фазами модулирующих напряжений системы так, чтобы сигнал постоянного тока был равен нулю. Аналогичный канал выполняется и для опорного напряжения. Итак, ФВ на индуктосине с модуляцией проводимостей выходных цепей имеет следующие положительное свойства.