1.2 Обоснование метода преобразования.

В качестве измерительного элемента используется линейный индуктосин. В связи с тем, что планшет проводит измерение по 2-м координатам, необходимо построить индуктосин, чувствительный к перемещению головки считывания по каждой из координат. Обращая внимание на то, что индуктосин имеет диапазон измерений 300мм300мм, в индуктосине используются обмотки с шагом 100мм, т.к. построить обмотки с шагом 300мм можно, но диаметр чувствительного элемента будет иметь ½ шага обмотки. Это неизбежно ведет к увеличению размеров самого чувствительного элемента. Поэтому для уменьшения его диаметра шаг делается 100мм, тогда диаметр мышки будет составлять 50мм и на линии координатX и Y укладывается 3 периода обмотки индуктосина. В виду того, что код в пределах шага индуктосина повторяется 3 раза периодически, необходимо сформировать грубый отсчет который бы имел изменения кода в пределах от 0 до 300мм с меньшей точностью чем бы требовалось. Таким образом у нас образовалась двухотсчетная система измерения которую можно построить различными методами. Мы используем две печатные обмотки (2 индуктосина) с шагами отличающимися на 10%, тогда коэффициент электрической редукции получается равный 1/10. При прохождении одной из обмоток перемещения на полный период равный 100мм, вторая обмотка проходит 0.9 своего периода. При перемещении по всему полю на 300мм – разница между обмотками прохождения составит 30мм по фазе функции модуляции.

Следовательно отсчет по каждой из координат будет состоять из двух индуктосинов.

По первой координате два индуктосина :

1. индуктосин для точного отсчета;

2. индуктосин для формирования грубого отсчета с шагом большим основного индуктосина.

По другой координате точно такая же пара. Следовательно планшет будет состоять из четырех линейных индуктосинов с шагами около 100мм.

Линейный индуктосин может работать в 2-х режимах. В режиме амплитудном и в режиме фазовращателя. Для режима фазовращения необходимо использовать n – фазную запитку, тогда с роторной обмотки будет сниматься сигнал сдвинутый по фазе в функции перемещения чувствительного элемента.

Если устройство делать в режиме фазовращателя, тогда необходимо каждый из 4-х индуктосинов возбуждать многофазной системой переменного тока (n – фазной), т.е. необходимо было бы иметь 4 различных по частоте системы, а чувствительный элемент должен был снимать эти 4 частоты, а затем на фильтрах селектировать свои каналы и мерить фазовый сдвиг. Организация многофазной системы достаточно сложна и построение таких фильтров стабильных по температуре и по частоте и т.д. тоже является сложной задачей. Поэтому принят вариант решения : возбуждение производить с обмотки возбуждения диаметром 50мм всех четырех индуктосинов. Головка возбуждения круглая, поэтому вращательное движение головки не сказывается, на точности измерения перемещения. Центром измерения является центр обмотки возбуждения.

Рассмотрим построение одной координаты. Возможны различные варианты построения фазового режима. Так как индуктосин работает в амплитудном режиме, можно было бы построить в амплитудном режиме следящую систему, но в данной ситуации, для повышения точности измерения используется в точном отсчете 4-х фазная система со сдвигом обмоток на 45, для образования грубого отсчета используется 3-х фазная система со сдвигом обмоток на 60.

Для следящей системы использовать многофазную систему затруднительно, требуется n – преобразователей АЦП для синусно-косинусного классического преобразования. В данном случае проще перевести амплитудный режим в режим фазовращателя. Для этого необходимо иметь n – фазную систему несущей частоты аналогичную n – фазной системе модулирующих функций, т.е. требуется довернуть в соответствующих фазах сигналы на определенный угол, кратный сдвигу фаз обмоток, образующих данный индуктосин. Таким образом будет построен фазовращатель гониометрического типа.

Возможны два варианта его построения:

1. Сдвиг осуществляется на элементах R-C цепей, что является простой реализацией заключающейся в расчете элементов R-C цепей. Однако этот метод страдает недостатком: малой температурной стабильностью, сложностью настройки при изготовлении данного прибора для подбора сдвигов компенсаций.

2. Более перспективным является метод с использованием демодуляции и последующей модуляции с переносом сигнала на более низкую частоту. Демодулируется сигнал несущей частоты снимаемый с индуктосина, переводится в область нулевых частот, с последующей модуляцией на более низкой частоте импульсами сдвинутыми по фазе на необходимый угол, определенный ранее. При этом модулировать можно более низкой частотой 400Гц, выигрывая в разрешающей способности до 14 разрядов. Дальнейшее преобразование такое же как и в R-C цепях. С той лишь разницей, что в R-C цепях сигнал сдвинут по фазе на высоких частотах порядка 6кГц, здесь же приходится работать на 400Гц.