книги из ГПНТБ / Филимонов Г.А. Основы цифровых устройств систем управления учебное пособие

С приходом следующего импульса разрешения описанный процесс циклически повторяется. Бремя одного цикла 7J рав­ но времени полного оборота барабана. Оно определяется толь­

В течение интервала между импульсами И? и ИЗ /интер­ вала преобразования/ в накапливающем счетчике будет зафик­

Из этого уравнения видно, что угол поворота ведущего вала пропорционален числу импульсов, зафиксированных счет­ чиком в течение полного цикла. Из уравнения следует также, что пропорциональность между ы. и N не зависит от скоро­ сти вращения барабана. Отметим, что за нулевое положение ведущего вала следует принять такое его положение, когда расстояние мекду головками 2 и 3 равно нулю.

Ошибка дискретности 8 рассматриваемого преобразова­ теля определяется количеством намагниченных участков на первой дорожке

' {60

/ 2 6 0 /

Из последнего уравнения видно, что и точность преоб­ разования не зависит от скорости вращения барабана. Основ­

у которых отсутствует указанный недостаток. В основе пос­ троения этого преобразователя лежит идея замены механиче­

260

при подключении индукционного фазовращателя к сети переме! ного тока в его зазоре образуется вращающееся магнитное ш ле. Если выполнены условия кругового вращающегося поля, ф< за э .д .с ., наведенной во вторичной обмотке, будет изменят ся пропорционально величине угла поворота ротора. Количес венное изменение фазы э .д .с . вторичной обмотки при поворо те ротора на некоторый угол можно определить при сравнени этой э .д .с . с напряжением сети.

В синусоидальных кривых э .д .с . вторичной обмотки и н пряжения сети можно фиксировать точки перехода напряжения через нуль от отрицательного значения к положительному.

Образуются две смещенные одна относительно другой системы импульсов /р и с .148,б /. Первая система, полученная из сину соидального напряжения сети, не зависит от изменения по ложения ведущего вала и жестко связанного с ним ротора фа зовращателя.

Вторая система импульсов, полученная из синусоидаль ной э .д .с . вторичной обмотки, будет смещена во времени от носительно первой системы в зависимости от угла поворота ротора. Условимся, что за нулевое положение ротора прини мается случай совпадения импульсов обеих систем, а за по­ ложительное направление - направление, совпадающее с вект ром скорости вращения магнитного поля. При одинаковых уг­ ловых скоростях вращения магнитного поля в зазоре фазовра щателя и барабана в преобразователе, выполненном в соотве ствяи с рис.148, первая и вторая системы импульсов эквива лентны соответствующим системам импульсов, выдаваемых гс ловками 2 и 3. Как и в случае преобразователя с механиче­ ским барабаном, импульсы первой системы будем называть иь пульсами разрешения, а второй - системы - импульсами за­ прещения.

Таким образом, для полной аналогии между рассматри­ ваемыми преобразователями необходимо, чтобы в преобразо­ вателе, основанном на электромагнитном принципе, имелась также система импульсов, эквивалентная системе, выдавае­

261

"жесткого" умножения. Это означает, что при частоте пита­ ющей сети f гц частота выходного напряжения умножителя должна быть равна точно kf во всем диапазоне допустимых колебаний частоты сети. При этом постоянный коэффициент пропорциональности к характеризует кратность умножения частоты.

На рис. 148,6 показана блок-схема такого преобразова­ теля. Напряжение сети поступает на формирователь импуль­ сов Ф^,а э .д .с . со вторичной обмотки фазовращателя §В - на формирователь Фг .Импульсы ИЗ, импульсы ИР и выходное напряжение с умножителя частоты УЧ поступают на РЗУ, ре­ гулирующее поступление импульсов частоты к f в счетчик

Сх.

Рассмотрим основные соотношения преобразователя, вы­ полненного в соответствии с этой блок-схемой. Как следует из принципа его работы, при угловой скорости магнитного поля

получить связь между углом поворота ведущего вала и чис­ лом импульсов, зафиксированных в накапливающем счетчике

262

Полученное уравнение тождественно с уравнением /2 6 0 / для преобразователя с механическим вращением. Из уравнения

вращения магнитного поля не зависит и ошибка преобразовате­

сюда ошибка преобразователя за счет дискретности

т .е . приходим к выражению /2 6 0 /. Таким образом, данный преобразователь является полным электромагнитным аналогом преобразователя с механическим вращением. Отметим, что вы­ ражения /2 6 4 / и /265/ справедливы лишь для кругового вра­ щающегося поля. При этом в указанные формулы не входит час­ тота сети. Это объясняется тем, что угловая скорость маг­ нитного поля и частота первой гармоники выходного напряже­ ния УЧ жестко связаны с частотой сети. Изменение частоты приводит к пропорциональному изменению скорости вращения магитного поля и одновременно с этим к пропорциональному изменению количества импульсов, поступающих в единицу вре­ мени с УЧ на вход РЗУ. Поэтому число импульсов, фиксируе­ мых в счетчике, при данном угле поворота ротора фазовраща­ теле остается постоянным. В этом смысле можно говорить, что работа данного преобразователя не критична к измене­ нию частоты сети.

Для реальных индукционных фазовращателей без предъяв­ ления чрезмерных требований к питающим напряжениям можно создать надежно работашие преобразователи с точностью пре­ образования, соответствующей восьми двоичным разрядам. Ес­ ли же к преобразователю предъявляются требования значи­ тельно более высокой точности, то целесообразно применять

263

многоотсчетные преобразователи. Они характерны тем, что несмотря на высокую точность их работы, не предъявляется каких-либо особых требований ни к фазовращателям, ни к режиму их питания.

I.Многоотсчетные преобразователи

смеханической редукцией

Воснову построения многоотсчетных преобразующих ус­ тройств положен принцип совместной работы нескольких од-

ся к системе грубого отсчета ГО, а фазовращатель, распо­ ложенный на выходе повышающего механического редуктора,- к системе точного отсчета ТО.

тройство с учетом передаточного отношения между соответ­ ствующими отсчетами.

При построении таких преобразователей необходимо ис­ ключить возможность недопустимо больших ошибок за счет неточного согласования чисел, накопленных в счетчиках раз­ личных отсчетов. Известно, что числа во всех счетчиках фиксируются с точностью до единицы. Такая ошибка в счетчи­

приводит к ошибке на единицу в одном из старших разрядов

264

копленных в счетчиках, происходит скачками. Этим и обус­ ловлена специфика проблемы согласования отсчетов. Задача согласования отсчетов может быть решена с помощью специ­ ального согласующего устройства, логика работы которого рассматривается ниже. При этом показания счетчика одного отсчета корректируются в зависимости от показаний счетчи­ ка другого, более точного отсчета. В дальнейшем будем рассматривать двухотсчетный преобразователь, но это не ограничит общности рассуждений, так как многоотсчетные преобразователи можно свести к ряду двухотсчетных систем.

Система точного отсчета в схеме рис.149 принципиаль­ но не отличается от рассмотренного выше одноотсчетного преобразователя. Количество разрядов счетчика здесь так­ же выбирается в соответствии с той точностью, которую мо­ жет обеспечить электромеханическая часть. Однако при этом налагается одно дополнительное требование, а именно: чис­ ловой эквивалент Nmax максимального значения величины,

преобразуемой системой ТО, должен быть таким, чтобы обес­ печивалось полное заполнение всех разрядов счетчика ТО

ванные в счетчиках ГО и ТО, являются неразрывными частями одного и того же числа.

265

количество которых соответствует числу полных полуоборотов вала ТО, будут выдаваться в окрестности точек

где к - количество полных полуоборотов, сделанных валом ТО.

Ширина зоны, в которой может быть выдан импульс, за­ висит от технологических допусков, принятых при изготовле­ нии электромеханической части преобразователя, режиме его работы, точности установки нулевого положения и других при­

Таким образом, как это следует из графика

/2 7 1 /

возможны два значения N{

Mi = k или N1 = к + I .

Неоднозначность функции Nt в зонах неопределенности создает возможность появления грубых ошибок преобразова­ ния в этих интервалах. Устройство согласования в конечном счете предназначено для исключения такого рода неоднознач­ ности. Пройдя через РЗУ£ /р и с .150/, импульсы поступают на первый вход узла Б. Его второй вход соединен с выходом уз­ ла А.

267

что на выходе узла А возможно только два дискретных значе­ ния потенциала, можно условно принять, что высокий потенци­ ал соответствует "I" , а низкий - "О".

Так как величина числа, зафиксированного в счетчике, пропорциональна углу поворота вала ТО, то наличие на выхо­ де узла А единицы свидетельствует о том, что значение угла поворота вала ТО лежит в первой половине окружности шкалы ТО, а наличие нуля свидетельствует, что это значение лежит во второй ее половине.

В соответствии со сказанным выше на рис.150 представ­ лено в виде графика изменение величины A/g на выходе узла

видируется все четные импульсы, поступающие на этот вход. Таким образом, число импульсов Л/^ на выходе узла В вдвое

нос оси ординат на единицу вверх. Кривая изменения импуль­ сов выходе узла Г показана на том же рисунке в

268

ла ТО, а зоны неопределенности принципиально исключены.

В качестве примера практической реализации изложенно­ го метода согласования отсчета рассмотрим 13-разрядный двухотсчетный преобразователь, блок-схема которого предста лена на рис.151. Напряжение сети формируется в импульсы с помощью формирователя Ф 1 .Отрицательные импульсы с выхода

сказанного следует, что время одного цикла такого преобра­ зователя равно двум периодам напряжения сети. Так как мак­ симальный интервал преобразования не может превышать од­ ного периода напряжения сети, то в течение времени, равно­ го разности между временем полного цикла и интервалом пре­ образования, ни в одном из счетчиков преобразователя не бу дет происходить накопления импульсов. Это время использует ся для производства операций согласования величин чисел, записанных в счетчиках, выдачи их в вычислительное устрой­ ство и последующей установки счетчика в нулевое положение.

Триггеры Т15 и Ti6 управляют схемами совпадения В{

и8 г ,через которые в течение соответствующих интервалов преобразования проходят импульсы с частотами следования j*

иf , Импульсы, проходящие через 6 п накапливаются непосред

ственно в счетчике . Импульсы, проходящие через Q воздействуют на один из раздельных входов триггера Т1ви на

объединенный вход Т{?, Первоначальная установка этих триг-

269