со стабильностью опорного напряжения
U
оп
нерегулируемого высо-
ковольтного источника питания. Применение современных схемотех-
нических методов проектирования нерегулируемых источников, на-
пример многоконтурной стабилизации, позволяет поддерживать это
напряжение на уровне не менее 0,01%, обеспечив высокостабильные
характеристики датчика.
Высокая собственная крутизна характеристики датчика перемеще-
ний позволяет реализовать цифровой подвес без промежуточного уси-
лителя в контуре стабилизации, т.е. подвес, разность напряжений с
электродов в котором поступает после делителя непосредственно на
АЦП с дальнейшей цифровой коррекцией в микроконтроллере и фор-
мированием управляющих импульсов ШИМ на его выходных пор-
тах. Существующие в настоящее время 14- и 16-разрядные АЦП с
временем преобразования 1. . . 2 мкс обеспечивают (в пересчете через
масштабный коэффициент импульсного датчика) дискретность пре-
образования не менее 0,001 мкм. В качестве примера можно привести
16-разрядное АЦП AD7980 с максимальной частотой выборки 1 мГц
и опорным напряжением от 2,5 В или 14-разрядное АЦП AD7946 с
частотой 500 кГц и опорным напряжением от 0,5 В. Их применение
в датчике с масштабным коэффициентом
k
д
= 100
мВ/мкм обеспечи-
вает минимальный шаг преобразования около 0,0003 мкм, что суще-
ственно меньше уровня шумов в аналоговых подвесах. Использование
16-разрядных микроконтроллеров с тактовой частотой 20 мГц и более
позволяет на практике реализовать цифровой подвес с частотой ШИМ
до 20 кГц.
Законы управления потенциалами и вынужденные колебания.
В подвесах с ШИМ возможны два основных варианта управления по-
тенциалами. В первом варианте регулирование длительности импуль-
сов на диаметрально противоположных электродах 1 и 2 (рис. 2,
а
,
б
)
осуществляется по задним фронтам импульсов. Приращение длитель-
ности импульса ШИМ
Δ
τ
(
nT
)
формируется в контуре обратной связи
подвеса. Минимизация индуцированного потенциала ротора на всем
периоде ШИМ достигается за счет подачи на другую пару электро-
дов (3 и 4) этой же оси импульсов той же длительности, но про-
тивоположной полярности. Следует отметить, что применение этого
варианта ограничено конструкциями с разрезными электродами. Во
втором варианте (рис. 2,
в
,
г
) регулирование длительности импульсов
происходит по заднему фронту на одном, и по переднему — на вто-
ром, диаметрально противоположном электроде. Сумма напряжений
на электродах каждой пары в любой момент времени постоянна и
равна опорному напряжению. Это позволяет за счет выбора знака и
опорных напряжений обеспечить равенство нулю мгновенной суммы
напряжений на всех электродах и минимизировать таким способом
22 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 1
