Устройство для передачи на расстояние угла поворота вала
DEVICE FOR TRANSMISSION TO THE DISTANCE OF THE ANGLE OF THE SHAFT TURN

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для систем передачи угла поворота вала, например, для синхронной регулировки уровня усиления для двух или более блоков, находящихся на удалении друг от друга.
Для оценки новизны заявленного решения, рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.
Известен преобразователь угла поворота вала в код по патенту РФ №2210184, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, подключенные ко входам коммутатора, выходы которого подключены ко входам интеграторов непосредственно и через попарно соединенные пороговые элементы - ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя напряжения в код и управляющим входом интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя напряжения в код, отличающийся тем, что в него введены задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, источник эталонного напряжения, ключевые элементы, счетчик, элемент И, блок формирования эталонного кода, цифровой компаратор и D-триггер, причем выход источника эталонного напряжения через параллельно соединенные ключевые элементы подключен к другим входам коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика, вход которого соединен с одним из входов формирователя контрольного интервала времени и подключен к выходу блока запуска и остановки интеграторов, выход задатчика команд подключен к другому входу формирователя контрольного интервала времени, выход которого подключен к управляющим входам ключевых элементов и к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к управляющему выходу функционального преобразователя напряжения в код, а выход подключен ко входу записи D-триггера, выходы функционального преобразователя напряжения в код подключены к одним из входов цифрового компаратора и одновременно являются первым выходом преобразователя, выходы блока формирования эталонного кода подключены к другим входам цифрового компаратора, выход которого подключен ко входу D-триггера, выход которого является вторым выходом преобразователя.
Известен преобразователь кода в угол поворота вала по патенту РФ №2310985, содержащий первое, второе и третье постоянные запоминающие устройства, входы которых объединены и подключены к шине входного кода преобразователя, выходы знаковых разрядов первого, второго и третьего постоянных запоминающих устройств подключены к управляющим входам первого, второго и третьего усилителей мощности соответственно, а выходы информационных разрядов подключены ко входам первого, второго и третьего преобразователей код-напряжение соответственно, выходы которых подключены к информационным входам первого, второго и третьего усилителей мощности соответственно, выходы которых подключены к выводам одноименных обмоток синхронизации сельсин-приемника, обмотка возбуждения которого подключена к выходу источника опорного напряжения, отличающийся тем, что в него введены блок сравнения, источник порогового напряжения и сумматор, входы которого подключены к выходам первого, второго и третьего усилителей мощности, а выход - подключен к одному из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу источника порогового напряжения, а выход - является управляющим выходом преобразователя кода в угол поворота вала.
Известно устройство для дистанционной трансляции угла поворота вала по патенту РФ №2319214, содержащее вращающийся трансформатор - датчик, вращающийся трансформатор - приемник, соединенные цепями синхронизации, источник переменного напряжения, подключенный к одной из входных обмоток датчика, преобразователь сигнала рассогласования, синхронный с частотой источника и подключенный к одной из выходных обмоток ток приемника, отличающееся тем, что добавлены второй источник переменного напряжения с отличной от частоты первого источника частотой, подключенный к свободной обмотке датчика, второй синхронный с частотой второго источника напряжения преобразователь сигнала рассогласования, подключенный к свободной обмотке приемника, два компенсатора, постоянных по уровню переменных напряжений, причем компенсатор напряжения с частотой первого источника подключен и компенсирует напряжение на входе второго преобразователя, а компенсатор напряжения с частотой второго источника подключен и компенсирует напряжение на входе первого преобразователя, и сумматор выходных напряжений преобразователей.
Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа.
Недостатком данного устройства является неэффективное потребление электроэнергии во время неподвижного состояния валов. Кроме того, устройство создает дополнительные акустические и электрические помехи. Связь между приемным и передающим устройствами осуществляется по силовым проводам с помощью переменного напряжения, что также создает нежелательные помехи.
Задачей заявляемого изобретения является снижение потребляемой устройством электроэнергии за счет резкого снижения потребления энергии во время неподвижного состояния валов, перевод проводов связи на малые токи и уменьшение помех, создаваемых устройством, а также снижение конструктивной сложности устройства, что расширяет область его применения.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Согласно изобретению устройство для передачи на расстояние угла поворота вала, содержащее соединенные между собой приемный и передающий блоки с приемным и передающим валами, блок питания характеризуется тем, что блок питания выполнен с возможностью обеспечения двух равных, но противоположных по знаку постоянных напряжений питания с общим нулевым проводом, а передающий блок снабжен передающим потенциометром, движок которого механически связан с передающим валом, приемный блок снабжен моторизованным потенциометром с реверсивным мотором, движок которого механически связан с приемным валом через редуктор, кроме того, устройство снабжено подключенным к блоку питания операционным усилителем, при этом первый вывод реверсивного мотора подключен к выходу операционного усилителя, а второй его вывод подключен к нулевому проводу блока питания, причем выводы передающего и моторизованного потенциометров через ограничительные резисторы подключены к блоку питания, движок передающего потенциометра подключен к положительному входу операционного усилителя, а движок моторизованного потенциометра через резистор подключен к отрицательному входу операционного усилителя, подключенному через резистор к выходу операционного усилителя.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:
- выводы передающего потенциометра и вывод его движка могут быть подключены к нескольким приемным блокам, поключенным к блоку питания и к нулевому проводу.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что во время неподвижного состояния валов устройство резко снижает потребление энергии и не создает дополнительных акустических и электрических помех, связь между приемным и передающим устройствами осуществляется по постоянному напряжению малосигнальными проводами, что также снижает уровень помех.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема заявленного устройства.
Устройство для передачи на расстояние угла поворота вала содержит приемный блок 1, передающий блок 2, приемный вал 3, передающий вал 4, блок питания 5. Блок питания 5 выполнен с возможностью обеспечения двух равных, но противоположных по знаку постоянных напряжений питания с общим нулевым проводом. Передающий блок 2 снабжен передающим потенциометром 6, движок которого механически связан с передающим валом 4, а приемный блок 1 снабжен моторизованным потенциометром 7, движок которого механически связан с приемным валом 3. Устройство снабжено редуктором 8. Устройство снабжено реверсивным мотором 9 и операционным усилителем 10, при этом первый вывод реверсивного мотора 9 подключен к выходу операционного усилителя 10, в второй его вывод подключен к нулевому проводу. Выводы передающего потенциометра 6 и моторизованного потенциометра 7 через ограничительные резисторы 11 и 12 подключены к блоку питания 5. Движок передающего потенциометра 6 подключен к положительному входу операционного усилителя 10, а движок моторизованного потенциометра 7 через резистор 13 подключен к отрицательному входу операционного усилителя 10, подключенному через резистор 14 к выходу операционного усилителя 10. Выводы питания операционного усилителя 10 подключены к блоку питания 5. Устройство снабжено резисторами 11 и 12, снижающими напряжения на передающем потенциометре 6 и моторизованном потенциометре 7 до величин, обеспечивающих нормальную работу операционного усилителя 10. Выводы передающего потенциометра 6 и вывод его движка могут быть подключены к нескольким приемным блокам 1, подключенным к блоку питания 5 и к нулевому проводу.
Устройство для передачи на расстояние угла поворота вала работает следующим образом.
Блок питания 5 обеспечивает два равных, но противоположных по знаку постоянных напряжений питания с общим нулевым проводом. В передающем блоке 2 находится передающий вал 4. В приемном блоке 1 имеется моторизованный потенциометр 7, движок которого механически связан с приемным валом 3. Реверсивный мотор 9 через редуктор 8 вращает движок этого потенциометра 7 вместе с приемным валом 3. Редуктор 8 обеспечивает снижение мощности, требуемой от реверсивного мотора 9. Если существует разница между напряжениями на движках потенциометров 6 и 7, то на выходе операционного усилителя 10 возникнет напряжение, знак которого зависит от того, на каком из потенциометров 6 или 7 напряжение больше, а величина напряжения на выходе операционного усилителя 10 зависит от величины этой разницы. Появление напряжения на выходе операционного усилителя 10 приводит к вращению реверсивного мотора 9, который через редуктор 8 вращает приемный вал 3 и механически связанный с ним движок потенциометра 7. В зависимости от знака напряжения на выходе операционного усилителя 10, реверсивный мотор 9 моторизованного потенциометра 7 будет вращаться в ту сторону, которая приводит к уменьшению разницы между напряжениями на движках потенциометров 6 и 7. Вращение реверсивного мотора 9 будет происходить до тех пор, пока напряжения на движках потенциометров 6 и 7 не сравняются, а это произойдет тогда, когда углы поворота на передающем валу 4 и приемном валу 3 станут одинаковыми. Тем самым, образуется следящая система, отслеживающая угол поворота передающего вала 4 и обеспечивающая движение приемного вала 3 синхронно с передающим валом 4. С помощью резисторов 13 и 14 выбирается коэффициент усиления операционного усилителя 10. Он устанавливается из условия отсутствия переколебаний в следящей системе. От этого коэффициента усиления зависит и точность установки угла поворота валов. Резисторы 11 и 12 снижают напряжения па потенциометрах 6 и 7 до величин, обеспечивающих нормальную работу операционного усилителя 10. Выводы передающего потенциометра 6 и вывод его движка могут использоваться для подключения к нескольким приемным блокам 1, подключенным к блоку питания 5.
Заявленное устройство может быть реализовано с использованием известного оборудования, технических и технологических средств и предназначено для передачи на расстояние углового положения одного или нескольких кадок, например, для регулировки громкости и АЧХ моноблоков усилителей низкой частоты.