3. Выбор чувствительного элемента –датчика обратной связи

С помощью чувствительного элемента в следящей системе осуществляется сопоставление выходной величины с входной , в результате чего формируется ошибка замкнутой системы.

Рассматриваемый в работе чувствительный элемент в этом случае представляет собой блок, состоящий из двух вращающихся трансформаторов (ВТ), включенных по схеме синхронной связи. На одной из машин механически задается угловое положение (датчик), а на другой (приемник) формируется ЭДС ошибки рассогласования.

В качестве чувствительного элемента выберем конструкцию вращающегося трансформатора (ВТ) с неограниченным углом поворота ротора. Согласование ВТ приемника с последующими элементами системы осуществим с помощью операционного усилителя (ОУ), имеющего большое входное сопротивление.

Для нашей системы возьмём вращающийся трансформатор ВТ-7 в синусно-косинусном режиме работы.

Тип	Режим работы	Частота, Гц	Коэффициент трансформации,	Напряжение питания, В	Rвых Ом	Мощность, Вт
ВТ–7	СКВТ	400	0,53	110	1000	0,5

На рисунке 3 приведена схема трансформаторной синхронной передачи с механическим заданием угла поворота следящей системы и использованием вращающегося трансформатора как датчика угла поворота выходной оси следящей системы.

Рисунок 3 Синусно-косинусный вращающийся трансформатор

Коэффициент передачи чувствительного элемента в этом случае определяется по формуле

где ^θ – угол рассогласования в градусах, ^{θ = θi − θн} . В случае линейного представления коэффициента передачи ЧЭ, максимальное значение угла рассогласования выбирается не более 30 градусов.

𝑲чэ = √𝟐𝑼пит = √𝟐 ∗ 𝟏𝟏𝟎 = 𝟏𝟓𝟓, 5

Согласование вращающегося трансформатора с элементами схемы системы управления осуществляется с помощью операционных усилителей.

Рисунок 4 Схема согласования ВТ.

В качестве операционного усилителя DA1 возьмём К153УД2 c характеристиками:

• Напряжение питания U_пит = ±15 В

• Максимальное выходное напряжение U_{вых max} = ±10 В

• Максимальный входной ток I_{вх max} = 1,5 мА

• Коэффициент усиления напряжения K_U > 20 000

• Входное сопротивление R_вх = 0,3 МОм

• Максимальное входное напряжение U_{вх max} = ±15 В

В дальнейшем, в целях унификации, будем использовать только этот тип ОУ Рассчитаем номиналы резисторов:

Uвх может быть равен 110 В, следовательно, необходимо взять номиналы резисторов R0, R1, R3 так, чтобы входное напряжение ОУ не превышало 15 В, а входной ток – 1,5 мА:

R0 = 150 кОм,

R1 = 30 кОм,

R3 = 15 кОм;

Пусть коэффициент усиления будет 1, т. е. R2 = R1 = 30 кОм, тогда определим напряжение на выходе