Выбор чувствительного элемента

Чувствительный элемент (ЧЭ) следящей системы по входному ₀ и выходному _i сигналам формирует сигнал ошибки замкнутой системы. В качестве измерителя углов могут использоваться потенциометрические и индукционные датчики. Точность потенциометрических датчиков (0,25…1), а индукционных (2…30)'. Для обеспечения заданной динамической точности _д = 0,4 град = 24', то выбираем датчики угла поворота индукционного типа.

В соответствие с методическими указаниями в качестве чувствительного элемента выбираем вращающийся трансформатор (ВТ).

Если вращающийся трансформатор используется в качестве измерительного элемента, то поворот ротора осуществляется посредством редукторного механизма высокой точности, который либо встраивается в корпус вращающегося трансформатора, либо монтируется отдельно от вращающегося трансформатора и механически соединяется с его валом. Если вращающийся трансформатор предназначен для работы в режиме поворота ротора в пределах определенного угла, то в качестве обмоток возбуждения и компенсационной используются обмотки статора, а в качестве вторичных — обмотки ротора.

В отличие от трансформаторной системы на сельсинах система на вращающемся трансформаторе обеспечивает более высокую точность, что объясняется большей точностью вращающихся трансформаторов по сравнению с сельсинами. Однако мощность на выходе ВТ-приемника меньше мощности на выходе сельсина-приемника, поэтому для трансформаторных систем на вращающемся трансформаторе требуются усилители мощности с более высоким коэффициентом усиления. Промышленность изготовляет вращающиеся трансформаторы, предназначенные для включения в сеть переменного тока обычно частотой 400 и 2000 Гц.

Схема включения синусно-косинусного ВТ в следящей системе представлена на рис. 4. На рисунке применены обозначения: ВТ_Д — ВТ-датчик, ВТ_П — ВТ-приёмник.

Тип ВТ выбираем из табл. 4 согласованным с напряжения питания ИД (равным 110 В). Воспользуемся ВТ-7 (рис. 5) с коэффициентом трансформации 0,53.

Таблица 4.

Основные технические данные вращающихся трансформаторов.

Рис. 5. Вид вращающего трансформатора

Коэффициент передачи пары ВТ-7 при максимальном рассогласовании =90 равен:

Согласование ВТ-приемника с последующими элементами системы осуществим операционным усилителем (ОУ), имеющим большое входное сопротивление.

ОУ имеет следующими характеристиками:

• — высокий коэффициент усиления по напряжению (в идеале стремится к бесконечности, К_U>?);
• — большое входное сопротивление (в идеале стремится к бесконечности, R_вх>0);
• — низкое выходное сопротивление (в идеале стремится к нулю, R_вых>0);
• — если входное напряжение равно нулю, то выходное напряжение также равно нулю (U_вх=0 > U_вых=0);
• — бесконечная полоса усиливаемых частот (f_в = ?).

Усилитель. Реализуем на операционном усилителе DA1 (см. принципиальную схему) типа К140УД12 (рис. 6, 7). Параметры К140УД8: K_U = 5010³; U_{вых max} = 10 В; I_вх = 0.2 нА; U_вх max = 10 В; I_{вых max} = 20 мА; U_{и п} = 15 В. Номиналы резисторов ОУ выберем так, чтобы коэффициент передачи был равен единице, К_оу = 1.

Рис. 6. Операционный усилитель в металлическом корпусе

Рис. 7. Схема включения усилителя

Выберем для VD1 и VD2 диод Д9 В с параметрами: средний прямой ток диода: I_{пр, ср max} = 20 мА; повторяющееся импульсное обратное напряжение выпрямительного диода: U_{обр, и, п max} = 30 В; постоянное обратное напряжение диода: U_{обр max} = 30 В; максимально допустимая частота f_max = 40 МГц; постоянное прямое напряжение диода U_пр = 1 В; постоянный прямой ток диода I_пр = 10 мА.

Конденсатор С1 — развязывающий, выбирается из условия минимальных искажений сигнала ошибки Если R1=10 кОм, тогда С1= 0,0012/10⁴ = 120 нФ.