Импульсный датчик малых угловых скоростей

 

ь ИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК тпш УГЛОВЫХ .СКОРОСТЕЙ по авт. св. М°504Э71 отли чающий ся тем, что, с целью расширения апазона измерения , в него введены последовательно соединенные пороговый элемент и диф ференцирующая цепь, выход которой подключен к входу выпpя t1тeля, вход порогового элемента соединен с обмоткой шагового двигателя, а шаговый двигатель снабжен демпфером. 2. Дат чик по п. 1, отл ич а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введено реле частоты, вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, а выход - с демпфером.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК мдо G 01 P 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

;61) 5О4971 (21 ) 33553711 18 -10 (32) 13. 11 . 81 (46) 07.04.83 ° Бюл. Г 13 (72) В.С.Росланас, К.Н.Рюхин и

6. И.Соколов (71) Ленин градс кий ордена Лени на институт Инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцо:ва (53) 531. 77 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ь" 504971, . G 01 P 3/46, 1976. (54) (57) 1 иипульсный Мтцик иАлых

УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ по авт. св. 11" 504971 отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введени последовательно соединенные пороговый элемент и дифференцирующая цепь, выход которой подключен к входу выпрямителя, -вход порогового элемента соединен с обмоткой шагового двигателя, а шаговый двигатель снабжен демпфером.

2. Датчик по n. l, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введено реле частоты, вход которого соединен с выходом ждущего мульти вибратора, а выход - с демпфером.! 010565

Изобретение относится к автомати ке и измерительной технике и может быть использовано, например, для кон. троля скорости вращающихся валов. .По основному авт. св. 504971 известен импульсный датчик малых уг- . ловых скоростей, содержащий связанный с исследуемам валом преобразовател ь с корост и - в частоту следова ни я импульсов в виде шагового двигателя с активным многополюсным ротором, об. мотки статора. которого подключены через выпрямитель к входу ждущего мул ьтивибратора, причем вал шагового двигателя соединен с исследуемым . валом через водило и вилку, ширина

О паза которой больше углового шага шагового двигателя.

Устройство осуществляет измерение малых угловых скоростей исследу емого вала путем преобразования угла поворота вала в импульсную посл ед о в ат ел ь ност ь (1 ).

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон измеряемых скоростей. Это объясня-. ется тем, что информация на выходе дат чи ка предст авляет ся и мпул ьса е, имеющими длительность, определяемую параметрами мультивибратора и формой импул ь сов напряжения, сформированных в обмотках статора шагового двигателя при скачкообразном перемещении ротора на один шаг в результате изменения сил притяжения ма гнит ных полей соседних полюсов.

Цель изобретения - расширение ди апазона измерения и повышение точности измерения угловой, скорости при больших скоростях вращения исследуемого вала.

Поставленная цель дости гается тем, что в,устройство введены последовательно соединенные пороговый элемент и дифференцирующая цепь, выход которой подключен к входу выпрямителя, вход порогового элемента соединен с обмоткой шагового двигаTeflR а шаговый двигатель снабжен демпфером, Кроме того, для обеспечения необходимой точности измерения на больших скоростях путем устранения отрицательного влияния нагрузки, создаваемой демпфером, на исследуемый вал в устройство введено реле частоты, вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, а выход - с демпфером.

На фи г. 1 при ведена структурная схема импульсного датчика угловой скорости, на фиг. 2 - диаграммы работы датчиков при измерении угловой скорости исследуемого вала.

Импульсный датчик угловой скорости содержит водило 1 с вилкой, ша говый двигатель 2, активный ротор 3

10 и статорную обмотку 4, пороговый элемент 5, дифференцирующую цепь б, выпрямитель 7, мультивибратор 8, реле

9 .частоты и демпфер 10.

Вилка, ширина паза которой больше углового шага шагового двигателя, 15 соединена с исследуемым валом. В паз вилки входит водило, укрепленное на роторе 3 шагового двигателя 2. Обмотка 4 шагового дви.гателя 2 через пороговый элемент 5, дифференцирую2О шую цепь 6 и выпрямитель 7 подключена к входу мультивибратора 8. Выход мул ьт и ви бр ат ор а 8 с оеди не н с р ел е

9 частоты, выход которого соедине, с входом демпфера 10.

На диаграмме 11 (фи г. 2) изображены напряжения, сгенерированные в обмотке статора шагового двигателя датчика-прототипа, при постепенном увели— чении скорости вращения исследуемоЗО го вала, На диаграмме 12 изображены и мпул ьсы напряжения, сгенериро ванного в обмотке статора датчика-прототипа после прохождения через выпрямитель.

На диаграмме 13 показаны импульсы

З5 напряжения, сформированные ждущим муль тивибратором импульсного дат.чика малых угловых скоростей, принятого за прототип. На диаграмме 14 показаны им- пул ьсы напряжения, сгенерированные

40 в обмотке 4.статора шагового двигателя 2 при воздействии демпфера 10 на ротор 3 шагового двигателя 2. На диаграммах 15-17 изображены импульсы напряжения соответственно на выхо45. дах порогового элемента 5, дифференцирующего звена 6 и выпрямителя 7. На диаграмме 18 показаны импульсы напряжения на вмходе импульсного датника угловых скоростей, сформированные мулътивибратором 8 при измерении угловой скорости исследуемого вала.

Датчик угловой скорости работает следующим образом..

При вращении исследуемого вала движение через вилку и водило 1 передается на ротор 3 шагового двигателя 2. Ротор 3 вращается скачкообразно благодаря наличию зазора меж101056 мент 5, ограничиваеТся по амплитуде (фиг. 2, диаграмма 15), дифференцируется, проходя через дифференцирующую цепочку 6 (фиг. 2, диаграмма 16). и выпрямляется на выпрямителе 7 (фиг. 2, диаграмма 17) . Полученный сигнал в виде коротких положительных импульсов запускает ждущий мультивибратор 8, который вырабатывает прямоto угольные .импульсы малой длительности. (фиг. 2, диаграмма 18) .

При измерении больших угловых скоростей исследуемого вайа демпфер 10, воздействуя на ротор 3 шагового двигателя 2, отбирает част ь энер гии ротораа 3 и созд ает дополнител ьное сопротивление (нагрузку) вращению исследуемого вала, что приводит к уменьgo, шению его скорости вращения и, следовательно, точности измерения . Отрицательное влияние демпфера 10 При измерении больших скоростей исследуе-мого вала можно устранить путем от- ключения демпфера 1О и прекращения его воздействием на ротор .3 шагового двигателя 2. Отключение. демпфера 10 осуществляет реле 9 частоты, настроенное на определенную скорость вращения исследуемого вала, которая соответствует моменту перехода от шаготового вращения ротора 3 шагового двигателя 2 к непрерывному вращению.

35 Таки м образ ом, н а дли тел ь иост ь импульсов, выр абаты ваемых мульти вибратором 8 и несущих информацию о скорости вращения исследуемого вала, не н а кл ады вают ся о грани чени я, с вя зан40 ные с параметрами сигнала, сгенериро" ванного в обмотке 4 статором шагового двигателя 2.. Это позволяет выбрать импульсы, вырабатываемые мультивибратором 8, длительностью в несколько

45 р аз мен ьше, че M и мпул ьсы, не сущи е информацию о скорости- вращения ис3 ду вилкой и водилом и в резул ьт ате изменения сил. притяжения магнитных полей соседних полюсов. Скачки ротора вызывают генерирование импульсов напряжения в обмотке 4 ст.атора шагового дви гателя .2. Если демпфер не воздействует на ротор.3 шагового двигателя 2, то при угловой скорости исследуемого вала менее, чем скорость движения ротора 3 шагового двигателя 2, вызванного воздействи-, ем притяжения магнитного поля сосед. них полюсов, ротор 3, скачком перемещещаясь на один шаг, останавливается напротив следующего полюса, совершив несколько колебательных движений . Напряжение, сгенерированного в обмотке статора в соответствии с колебаниями ротора, имеет форму затухающих колебаний (и г. 2, ди— аграмма 11) . При достижении угловой скоростью исследуемого вала угловой скорости движения ротора 3, вызванного притяжением магнитных полей соседних полюсов, вил ка, закрепленная на исследуемом валу, .будет постоянно прижиматься к водилу, закрепленному на роторе 3 шагового двигателя 2, и перемещать его со скоростью вращающегося вала. На обмотке 4 статора шагового двигателя

2 будет генерироваться напряжение синусоидальной формы с периодом, пропорциональным скорости вращения исследуемого вала. (фиг. 2 диаграм- ма 11.) .

Рассмотрим процесс . обработки си гнала, формируемого в обмотке 4 шагового дви гателя: 2, датчиком угловых скоростей. При воздействии на ротор

3 шагового двигателя 2 демпфера. 10 характер движения ротора 3 под воздеиствием сил притяжения .магнитных полей соседних полюсов изменяется.

Демпфер 10 поглощает часть энергии ротора 3 и его движение при переходе от одного полюса к другому носит апериодический характер. При этом в обмотке 4 шагового двигателя

2 генерируется напряжение, форма которого. представлена на фиг. 2 диаграм-5О мой 14. При у вели че нии с коро сти вр ащения исследуемого вала на обмотке 4 шагового двигателя 2 будет" генерироваться напряжение синусоидальной фори4 с периодом следования импуль- ss сов, пропорциональным скорости вращения исследуемого вала. Полученный сигнал, проходя через пороговый элеследуемого вала, вырабатываемые на выходе мультивибратора в известном устройстве, что в свою очередь, дает возможность в несколь раз увеличить диапазон измеряемых угловых c êîростей в большую сторону ..

Таким образом, преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является то, что B результатее соот вет ст вующей обр абот ки си гнала, сгенерированного в обмотке дат% 1010565 4 чика, диапазон измеряемых скоростей ния позволяет расширить область приме, увеличивается в большую сторону в не- нения датчиков при исследовании врасколько раз. Использование изобрете- щающихся валов.

gug Г

Сост авител ь И . Мочарская

Редактор Л.Филь Техред Т. Маточка Корректор М.Шарови

Заказ 2482/35 Тираж 871 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиan ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4