Устройство для измерения скорости вращения

 

ОПИСАНИЕ „ы щм

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. саид-ву !е 949503 (22) Заявлено 060781 (2!) 3313087(18-10 с присоединением заявки ¹ (23} Приоритет (51) М. Кл.з

G 01 Р 3(46

Государствеииый комитет

СССР ио делан изобретеинй и открытий

)53) УДК621. 317. .39:531.7 (088.8) Опубликовано 150383. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 150383 (72) Авторы изобретения

В.П. Сисев, А ° Н. Маркелов-, И.Н. Зрожевский и А.П. Овсиенко г

A г г!

" г,: г г!

Ворошиловградский филиал Государственного пр конструкторского и научно-исследовательского института по автоматизации угольной промышле

"Гипроуглеавтоматиэацин" (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации параметров вращательного движения различных 5 приводов и объектов, например в качестве измерительных датчиков скорости и ускорения в системе автоматического управления скоростью движения рудничного электровоза. !О

По основному авт. св. 9 949503 известно устройство, содержащее генератор трехфазного тока, три компаратора, три нуль-органа, сумматор, дифференциатор, дешифратор, устройство выделения полярности сигналов, ключи и запоминающие конденсаторы.

О величине и направлении скорости вращения судят.по величине и знаку . напряжения на запоминающих конденсаторах, которые поочередно подключа, ются к фазам генератора в моменты достижения фаэными напряжениями максимальных значений 51/.

Однако известное устройство характеризуется ограниченными функциональными воэможностями.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей эа счет дополнительного измерения угловых ускорений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два блока возведения в квадрат, дополнительный ключ и RS-триггер, причем . входы RS-триггера соединены с управляющими входами выходных ключей. выходы которых соответственно через первый и второй блоки возведения в квадрат подключены к входам элемента сравнения, а средняя точка конденсаторов соединена с нулевыми клеммами блоков возведения в квадрат через дополнительный ключ, управляющИй вход которого подключен к выходу RS-триггера.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство для измерения скорости вращения содержит. генератор 1 трехфазного тока, первый, второй и третий нуль-органы 2, 3 и 4, сумматор 5, дифференциатор 6, блок 7 выделения полярности сигналов, первый, второй и третий ключи (фаэные) 8, 9 и 10, первый, второй к третий компараторы 11, 12 и 13, дешифратор 14,, RS-триггер 15, четвертый и .пятый ключи (выходные) 16 и 17, запоминающие конденсаторы 18 и 19, шестой ключ (дополнительный) 20, первый и второй,1004882 блоки 21 и 22 возведения в квадрат и элемент ?3 cðàâíåíèÿ.

Принций-действйя устройства следующий.

При пр6вом (левом) вращении генератора 1 трехфазного тока мгновениые значения генерируемых фазных напряжений рави@

UA«UA К (no+St) s III(w t — ) ег 0 — )

271

3 — )

2У

15

,г

U «Ut- К(ы +Et) s i II (w t I—

А о о 2 2

13 «ПВ -K(w + Kt) s l II(W t+ — + с — в о О 2 где k — коэффициент пропорциональности;

6зо- начальная угловая скорость вращения; углбвое ускорение;

20 время.

К первой-второй (А-8), второйтретьей (В-С) и третьей-первой (С-А) фазам генератора подключены нуль-органы 2, З,и 4, которые при совпадении величин двух фазных напряжений переключаются из одного устойчивого состояния в другое. Выходные напряжения с нуль-органов поступают на сумматор 5, в котором они алгебра- 30 ически складываются. Суммарное напряжение подается на дифференциатор б, который напряжение прямоугольной формы преобразует в импульсы положитель,ной и отрицательной полярности,которыеф5 в Свою очередь, в блоке выделения по А лярности сигналов 7 разделяются на серию положительных и серию отрицательных импульсов. К фазам генератора подключены также фаэные ключи

8, 9 и 10 и компараторы 11, 12 и 13, выходые сигналы которых через дешифратор 14 поочередно управляют фаэными ключами. В компараторах сравнение соответствующего фазного нап- 4 ряжения производится относительно нулевого сигнала (вторые входы подсоединены к нейтральной точке генератора). В дешифраторе из трех поступающих к компараторам напряжений осуществляется операция "эквивалентность" двух сигналов. Серии импульсов с устройства выделения полярности сигналов поступают на входы

RS-триггера 15 и на управляющие входы выходных ключей 16 и 17, кото- 55 рые по входу соединены последовательно с фазными ключами, а их выходы подсоединены к последовательно включенным запоминаюцим конденсаторам 18 и 19. 60

Управление ключами производится таким Образом, что запоминающие конденсаторы через два одновременно открытых клйча (один фазный и один выходной) поо Iерепно подклю 1аются к 65 фазам генератора в следующей последовательности: В.А,С.В.А.С,B. — при правом вращении и С.A,В.С.А.В.С при левом вращении (А.В,С. и А.В.С. — соответственно положительные и отрица- тельные полуволны фазных напряже-.. ний).

Согласно принятому условию формирования сигналов, управляющих ключами, конденсаторы подключаются. при 0А-Us=0 — .к фазе С; при U -U<=0— к фазе A при U -UA=O — к фазе В и заряжаются до следующих напряжений: при подключении к фазе В(С)

"в« "{с) при подключении к фазе А(А)

0 «0 «К при подключении к фазе С(В)

"с«ов к u> + (6n+5), 2 Ж

0 где п=0, 1, 2, 3 ... полупериоды генерируемых напряжений, индексы

A.В.С(A), (.В),(С) — соответственно для правого и левого вращения генератора.

Измерение угловых ускорений производится следующим образом. Параллельно каждому запоминающему конденгсатору через дополнительный ключ 20, управляемый от RS-триггера, подключены соответственно первый и второй блоки 21 и 22 возведения в квадрат.

С выходов устройства выделения полярности сигналов импульсы на входы

RS-триггера, как и на управление выходными ключами, поступают поочередно, а поэтому с момента каждого прихода импульса на выход S до момента прихода импульса на вход R на выходе триггера будет состояние логической 1 (единицы) и дополнительный ключ замкнут. Таким образом, триггер совместно с ключом выполняет функцию коммутатора, который в каждом такте поступления сигналов сначала на вход и затем на вход R, т.е..после каждых двух последовательных зарядов одного и другого конденсатора, подключает конденсаторы к блокам возведения в квадрат. (Например: ... импульс на входе R - ключ размыкается) заряд

С19, импульс на входе S — ключ замыкается (заряд С18 и С18 — С19 подключаются к 21 и 22, импульс на входе цикл закончен, ключ размыкается ... и т.д.).

Квадратичные значения каждых двух фазных напряжений поступают на элемент 23 сравнения, в котором между двумя напряжениями определяется разность, равная с уч том чередования

1004882 (подключаемых фаэ и полупериодов пов торения: при правом вращении

0Ä -08 =08 -0 -0 -0„0> — О

1 2 2 2 2 С о . о с 2 82 — УК Е,, и

3 при левом вращении

0 -Од 06 — Ос Од — 0 0 — 0 „

2 и 2 2 2 2 о 2

К Е

2 где индексы О, 1, 2 ... — полупериоды повторения. (Выражения приведены при условии вычитания из сигнала с 21 сигнала с 22 при правом вращении при чередовании ВА заряжается сначала С19, затем — С18, а при левом вращении при чередовании СА первым заряжается С18,. а затем — С19, в результате при перемене направления вращения меняется полярность выходного сигнала с конденсаторов).

Из приведенным выражений для выходного напряжения с элемента сравнения определяется параметр углового ускорения: при правом вращении

Е- -У (Од -Оев),(ОВ -ОС?, Г i (U л >,(.ю, -((в,>,. ), при левом вращении 3К (<ОСО ">O) ° (ОЕВ ОС1)

1 5 Г 2 2 2 (0 -08 ), (Осч — Оя1 ) ((1

Следовательно, сигнал с выхода элемента сравнения характеризует величину и направление вектора углового ускорения.

Таким образом, введение в известйое устройство дополнительных RSтриггера, ключа, двух блоков возведения в квадрат и элемента сравнения и соответствующее их включение позволяет помимо измерения величины и направления скорости вращения изме» рять угловые ускорения объектов с указанием его знака и величины, т.е. предлагаемое устройство по срав нению с известным обладает функциями и тахометра и акселерометра, причем

10 измерение ускорений осуществляется не прямым дифференцированием параметра скорости, а операциями и средствами, которые практически реализуются существенно проще и дают меньшую

15 погрешность измерения.

Формула изобретения устройство для измерения скорос ти вращения по авт. св. 9 949503, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью-расширения функциональных воэможностей эа счет дополнительного измерения угловых ускорений, в него введены два блока. воэ".åäåíèÿ в квадрат, дополнительный ключ и

RS-три-гер, причем входы RS-тригге- ра соединены с управляющими входами выходных ключей, выходы которых соответственно через первый и второй. блок и возведения в квадрат подключены к входам элемента сравнения, а средняя точка конденсаторов соединена с нулевыми клеммами блоков

З5,возведения в квадрат через дополнительный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу RS-триггера.

Источники информации, 40 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3234001/18-10, кл. G 01 P 3/46, 05.01.81 (прототип).

1004882

Составитель N. Хаустов

Редактор М. Бандура Техред E.Xàðèòoí÷èê Корректор В. Бутяга

Заказ 1874/56 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4