7.2.3. Пфк с компенсацией погрешностей первичного преобразователя

Примером ПФК такого типа может служить ЦПУ на базе двухканального 'СКВТ с электрической редукцией типа СКТД-6465, функциональная схема ко­торого представлена на рис. 7.11 [49].

Электронный блок преобразователя представляет собой двухканальное устройство, одна часть которого оперирует с цифровыми дискретными сигна-лами, другая — с аналоговыми сигналами.

Отсчетная часть электронного блока типа фаза — временной интервал— код работает по принципу «бегущей стробирующей метки» с дополнительным делителем частоты, а согласование грубого и точного отсчетов осуществляется по методу «двойной щетки».

Аналоговая часть электронного блока преобразователя угол—код включа­ет: двухфазный синусно-косинусный генератор питания, состоящий из генера­тора импульсов ГИ, делителя Д, фильтра Ф, интегратора И, усилителей У; фильтры для выходных напряжений датчиков ГО и ГО; компараторы К грубого и точного каналов.

Для обеспечения режима фазовращателя СКВТ и получения требуемой точности от преобразователя угол — код к двухфазному генератору питания предъявляются жесткие требования в отношении стабильности частоты пита­ющего напряжения и минимального содержания высших гармоник. Эти требо­вания обеспечиваются при ограниченном применении высоковольтных, высоко­точных элементов за счет оригинальной структуры построения генератора пи­тания.

Благодаря питанию СКВТ источниками тока удалось устранить влияние из­менений температуры на уход фазы выходного напряжения СКВТ. Для обес­печения помехозащищенности преобразователя угол —код выходные напряже­ния СКВТ как грубого, так и точного канала подвергаются фильтрации интег­раторами на базе операционных усилителей, для этой же цели служит специ­альное включение компараторов.

Цифровая часть электронного блока преобразователя состоит из генера­тора импульсов ГИ, делителей Д, счетчика, ключей Кл, регистров ГО и ТО, линий задержка ЛЗ.

Надежное функционирование цифровой части электронного блока обеспе­чивается за счет применения для ее построения интегральных микросхем.

Для уменьшения времени старения информации на выходных регистрах преобразователя вместо одного регистра грубого отсчета установлены два регистра А и Б и специальные логические ЛС. Для исключения ложных сраба-тываний компаратора, т. е. для повышения помехозащищенности работы пре­образователей, в цифровой части используется линия задержки, обеспечиваю­щая определенную логику работы компаратора.

Стыковка грубого и точного отсчетов осуществляется по методу двойной щетки, причем запаздывающая линия считывания образуется не за счет исполь­зования аналоговой линии задержки, как это делается в известных преобразо­вателях, а с помощью цифровой линии задержки, обеспечивающей более ста­бильную по сравнению с аналоговой задержку.

Ниже приводятся краткие характеристики преобразователя угол —код на базе СКТД-6465:

Комплексный подход к созданию ЦПУ, предусматривающий достижение высоких точностных показателей устройства как путем улучшения параметров преобразователя, так и совершенствования отсчетной части, привел к построе­нию преобразователя, схема которого представлена на рис. 7.12 [а. с. 1088045 (СССР)].

Преобразователь содержит синусно-косинусные датчики грубого ГО и точ­ного ТО отсчетов, демодуляторы ДМ1—ДМЗ, аналоговый сумматор АС, преоб­разователи кода в ток ПКТ1 и ПКТ2, блок выбора каналов БВК, преобразо­ватель напряжение—частота ПНЧ, первый и второй ФЦАП, реверсивный счет­чик PC, цифровые сумматоры SM1 и SM2, источник опорных сигналов ИОС. При этом ИОС состоит из последовательно соединенных задающего генератора импульсов и счетчика — делителя частоты.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходные напряжения ИОС подключены к ФЦАП2, который вырабатыва­ет коды и Эти коды преобразуются в токи первичных обмоток

датчиков ГО и ТО с I7KT, что устраняет влияние температурных погрешностей датчиков. При необходимости в состав ПКТ могут быть включены фильтры нижних частот, подавляющие высшие гармоники в спектре выходных напряже­ний этих блоков. СКДУ используются в режиме фазовращателей с круговым полем. На вторичных обмотках датчика ГО находятся напряжения

В демодуляторах ДМ1 и ДМ2 эти напряжения умножаются на выходные сигналы ФЦАП1

где —начальная фаза, определяемаяm младшим разрядом кода, записан­ного в реверсивном счетчике.

В результате на выходе ДМ2 и ДМЗ получаем

После суммирования образуется сигнал

Поскольку напряжение второй гармоники невелико. Это напряжение подавляется фильтром нижних частот, входящим в состав аналогового сум­матора или демодуляторов. Тогда на выходе аналогового сумматора сформи­руется напряжение

В установившемся состояниичто возможно только при В результате асимметрии вторичных обмоток фазовращателя неравенство коэффи­циентов передачи демодуляторов не приводит к появлению ошибки.

В преобразователе отсутствует требование к подавлению синфазного сиг­нала, так как напряжения суммируются н в установившемся состоя­нии равны нулю.

Поскольку опорные напряжения демодуляторов изменяются по гармони­ческому закону, обеспечивается их абсолютная частотная избирательность, т. е. составляющие входного напряжения демодуляторов с частотами, отличными от частоты сигнала, подавляются.

Напряжение на вторичной обмотке датчика ГО имеет вид

Поскольку канал ГО необходим для исключения неоднозначности отсче­тов, к нему не предъявляется особых требований по точности. В канале ГО использован один демодулятор ДШ в режиме релейного синхронного детекти­рования. Для этого демодулятора опорное напряжение вида

вырабатывается в сумматоре. Начальная фаза опорного напряжения в ка-нале ГЦ должна быть меньше начальной фазы, соответствующей коду в счет-чике, в р раз. Для получения нужного соотношения междупри общем

количестве разрядов счетчика (п+т), причемк SM1 подключены п старших разрядов, а к SM2 — т. младших разрядов. Тем самым обеспечивается равенство посколькуОтбрасывание л старших разрядов в канале ТО ограничивает изменение пределами 0—360°, что соответствует изменению в в диапазоне

Выходное напряжение ДМ1 после фильтрации с помощью входящего в сос­тав демодулятора ФНЧ будет иметь вид

Напряжения поступают на входы блока выбора каналов. Переключение на ГО осуществляется, когда уровень превышает значение

Таким образом, в этом преобразователе уменьшаются погрешности фазо­вращателя и демодуляторов точного отсчета, что приводит к повышению точ­ности ЦПУ в целом.

Недостатком преобразователя является сложность построения отсчетной части, требующая четырех функциональных преобразователей кода — двух си­нусных и двух косинусных, двух сумматоров кода, источника опорных сигналов. Функциональные преобразователи кода должны быть согласованы между собой по точности, что приводит к дополнительному усложнению преобразователя. Квадратурная запитка синусно-косинусных датчиков также усложняет преобра­зователь, так как реализуется с помощью функциональных преобразователей синуса и косинуса и преобразователей кода в ток и требует наличия у датчиков грубого и точного отсчета квадратурных первичных обмоток, что не всегда возможно. Другим недостатком преобразователя является наличие динамической ошибки при изменении угла поворота датчика. Эта ошибка прямо пропорцио­нальна скорости изменения угла поворота и вызвана отсутствием корректирую­щего устройства (интегратора) в канале ошибки [3].