Измеритель скорости вращения

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ , содержащий генератор трехфазного тока, к фазам которого в сочета НИИ из трех по два подключены три нуль-органа, выходы которых через последовательно соединенные сумматор , дифференциатор и блок определения полярности сигналов подключены к первым входам двух ключей, вторые входы которых объединены, а выходы зашунтированы последовательно ,л) }3 ,. ««чым О ,4 диненными конденсаторами, два блока возведения в квадрат, три компаратора , первые входы которьк подсоединены к фазам генератора, а вторые входы объединены с общей точкой конденсаторов и подключены к нейтральной точке генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения fr переходных режимах, в него введены третий блок возведения в квадрат, -второй и третий сумматоры, блок извлечения квадратного корня и релей ньй элемент, управляющий вход которого подключен к выходам ключей, выходы компараторов через второй сумматор соединены с вторыми входами (Л ключей, фазы генератора подключены к входам блоков возведения в квадС . рат, выходы которых через последова тельно соединенные третий сумматор и блок извлечения квадратного корня подключены к входу релейного элемента , причем общие входные клеммы оо 00 блоков возведения в квадрат подсоединены к нейтральной точке генератора .

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1083118

3459 С 01 P 346

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3545948/18-10 (22) 31. 01. 83 (46) 30.03.84. Бюл. Ô 12 (72) В.П. Сисев, И.А. Карев, И.Н. Зрожевский и А.П. Овсиенко (71) Ворошиловградский филиал Государственного проектно-конструкторско. го и научно-исследовательского инсти тута "Гипроуглеавтоматизация" (53) 621,317.39.531.77(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ф 600446, кл. G 01 P 3/46, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 662866, кл. G 01 Р 3/46, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3313087, 1980 (прототип) (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащий генератор трехфазного тока, к фазам которого в сочета нии из трех по два подключены три нуль-органа, выходы которых через последовательно соединенные сумматор, дифференциатор и блок определения полярности сигналов подключены к первым входам двух ключей; вторые входы которых объединены, а выходы эашунтированы последовательно соединенными конденсаторами, два блока возведения в квадрат, три компаратора, первые входы которых подсоединены к фазам генератора, а вторые входы объединены с общей точкой конденсаторов и подключены к нейтральной точке генератора, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения в: переходных режимах, в него введены третий блок возведения в квадрат, второй и третий сумматоры, блок извлечения квадратного корня и релей ный элемент, управляющий вход которого подключен к выходам ключей, выходы компараторов через второй сумматор соединены с вторыми входами ключей, фазы генератора подключены к входам блоков возведения в квадрат, выходы которых через последова тельно соединенные третий сумматор и блок извлечения квадратного корня подключены к входу релейного элемента, причем общие входные клеммы блоков возведения в квадрат подсоединены к нейтральной точке генератора.

1 1

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано в качестве датчика величины скорости и направления вращения различных обьектов в системах контроля или . управления, например, в системе. автоматического управления скоростью движения рудничного электровоза.

Известен датчик скорости вращения которым решается изменение скорости вращения с помощью сельсинга-датчика (генератора трехфазного тока), компараторов, дешифратора, дифференциатора, ключей и запоминающих конденсаторов путем фиксации напряжения во всех трех фазах (11.

Недостатком известного устройства является значительная динамичес— кая погрешность из-за наличия в канале измерения полезного сигнала дифференцирующего устройства и запаздывающих элементов (фильтров).

Известен также бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока, о величине скорости которого судят по величине напряжения, полученного путем суммирования выпрямленных и ограниченных фазных напряжений. Для этого фазные напряжения преобразуются блоками сигнатуры в прямоугольные импульсы, по которым путем попарного перемножения фор мируются управляющие сигналы для ограничителей (2 ).

Устройство характеризуется тем, что введенная в него операция ограничения при переходных процессах (разгоне, замедлении) приводит к существенным искажениям формы суммируемых после ограничения напряжений (в виде изломов и пиков), а следовательно, к ассиметрии в самих фазных напряжениях. Появление высокочастотных составляющих в выходном напряжении отрицательно влияет на точность и надежность тахогенератора как измерительного устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения скорости, в котором посред ством компараторов и дешифраторов по фазным напряжениям генератора формируются управляющие сигналы для трех фазных ключей, а посредством трех нуль-органов, сумматора, дифференциатора и блока определения полярности сигналов формируются управляющие сигналы для двух ключей, управляющих зарядом накопительных

Ф (18:31 t8 2

55 конденсаторов. Поочередная коммута— ция ключей обеспечивает подключение к фазам генератора конденсаторов и фиксацию двух соседних амплитуд генерируемых фазных напряжений по величине, пропорциональной скорости вращения, и с полярностью, соответствующей направлению вращения. Дополнительно по величине и знаку разности квадратичных напряжений значений на каждом конденсаторе определяют и знак углового ускорения (3 .

К недостаткам известного устройства следует отнести малую точность измерения скорости вращения в переходных режимах движения (ускорении, замедлений), когда амплитудные значения фазных напряжений генератора в течение этого времени изменяются.

Напряжение, пропорциональное мгновенной скорости вращения, измеряется в устройстве в моменты достижения напря жением амплитудного значения,а эта . информация запоминается до следующего момента достижения напряжением максимума. Следовательно, выходное напряжение с устройства соответству. ет истинному значению скорости вращения только в моменты измерения. В промежутках же между ними, когда скорость вращения в действительности изменяется, устройство выдает напряжение предыдущего измерения, т. е. выдает неточную информацию

Цель изобретения — повышение точности измерения при переходных режимах движения.

Поставленная цель достигается тем что в измеритель скорости вращения, содержащий генератор трвхфазного тока, к фазам которого в сочетании из трех по два подключены три нульоргана, выходы которых через последовательно соединенные сумматор, диф ференциатор и блок определения поляр ности сигналов подключены к первым входам двух ключей, вторые входы которых объединены, а выходы зашунтированы последовательно соединенными конденсаторами, два блока возведения в квадрат и три компаратора, первые входы которых подсоединены к фазам генератора, а вторые входы объединены с общей точкой конденсаторов и подключены к нейтральной точке генератора, введены третий блок возведения в квадрат, второй и третий сумматоры, блок изн.влечения квадратного корня н ре.тейный эле1 08 3118

3 мент, управляющий вход которого подключен к выходам ключей, выходы компараторов через второй сумматор соединены с вторыми входами ключей, фазы генератора подключены к входам блоков возведения в квадрат, выходы которых через последовательно соединенные третий сумматор и блок извлечения квадратного корня подключены к входу релейного элемента, причем общие входные клеммы блоков возведения в квадрат подсоединены к нейтральной точке генератора.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства; на фиг.2диаграммы выходных напряжений элементов устройств.

Устройство содержит генератор 1 трехфазного тока, первый, второй и третий нуль-органы 2, 3 и 4, первый сумматор 5, дифференциатор 6, блок 7 выделения полярности сигналов, первьф,второй и третий компараторы 8, 9 и 10, второй сумматор

11, первый и второй ключи 12 и 13, конденсаторы 14 и 15, первый, второй и третий блоки 16, 17 и 18 возведения в квадрат, третий сумматор

19, блок 20 извлечения квадратного корня и релейный элемент 21.

На фиг. 2 представлены диаграммы выходных напряжений элементов устрой ства:мгновенные фазные напряжения генератора трехфазного тока при равноускоренном вращении 0 напряжеЭ

3 ния на выходе первого, второго и третьего нуль-органов о, В и ъ,. на-. пряжение на вьжоде первого сумматора д, напряжение на выходе дифференциатора Е, напряжения на выходе первого второго и третьего компараторов, З и и, напряжение на выходе второго сумматора к, напряжение на выходе устройства л

Измеритель скорости вращения рабо тает следующим образом.

При вращении генератор 1 трехфазного тока генерирует фазные напряжения, равные т

13А 3(А1K(W<+ $ t) sin(Wpt+ 2

2У

U =U =K(W + pt) sin(W + — — — );

В (c} О 0 2 3

27!

U =U =K. (W + Я t ) s in (W t+ — — — ), С (Ы о о 2 3 где К . — коэффициент пропорциональности;

W — начальная угловая скорость

0 вращения;

V =V =- К (w +И) ° <-cos2(w tt

2 2 2 2

А (А) o

4g 0 =0 = К (N лб1). <-COD) u) С+ ——

ft

8 (С1 2 0

О 2

-+)

so u =v <>--- к w +еФ1. (1-cas2(w t+

Далее квадратичные значения генерируемых напряжений суммируются в сумматоре 19

U> = — K> (W + g t)>

2 0 ф угловое ускорение; время.

К первой и второй (А-В), второй и третьей (В-С), третьей и первой

5 (С-А) фазам генератора подключены нуль-органы 2-4, которые при совпадении величин двух фазных напряжений переключаются из одного устойчивого состояния в другое. Выходные напряже. ния с нуль-органов алгебраически складываются в сумматоре 5. Суммарное напряжение поступает на дифференциатор 6, в котором напряжение прямоугольной формы преобразуется в последовательно чередующиеся положитель ный и отрицательные импульсы, которые в блоке 7. выделения полярности сигналов разделяются на две серии раэнополярных импульсов. К каждой из фаз генератора трехфазного тока подключены компараторы 8-10, изменяющие свде состояние в соответствии с полярностью фаэных напряжений. Выходным напряжением с сумматора 11, в котором алгебраически складываются выходные напряжения компараторов, коммутируются ключи 12 и 13. Ключи поочередно и в соответствии с направлением вращения генератора подключают к уст0 ройству выделения полярности сигналов конденсаторы 14 и 15, каждый иэ которых заряжается либо отрицатель- . ной, либо положительной серией импульсов, и таким образом полярность напряжения на них постоянно соответствует награвлению вращения генератора.

Для фиксации амплитуд генерируемых напряжений мгновенные значения всех фазных напряжений генератора в

40 блоках 16-18 возводятся в квадрат

1083118

25

"В=K "о 5("")

2 дП д„— — 0,749КГЕ.

uñ =K

0A A= и после операции извлечения квад. ратного корня в блоке 20 величина напряжения равна

U = — К(И + yt).

« 3 о

Знак выходному напряжению присваивается в релейном элементе 21, который напряжением с конденсаторов изменяет полярность выходного напряжения в соответствии с направлением вращения генератора (W) = + — K(W + Еt)

43

Вьж — " 2 ©

Более высокую точность измерения, 15 которой обладает данное устройство, можно охарактеризовать отсутствием в нем абсолютной погрешности измерения, которая имеет место в известном устройстве в переходных режимах дви- 20 жения.

Величины амплитуд фазных напряжений при фиксации в известном устройстве равны где К вЂ” коэффициент пропорциональности

W — начальная скорость вращения

35 о (угловая);

F — угловое ускорение; п=0,1,2,3- полупериоды генерируемых фаэных напряжений.

Погрешность .измерения при дискретном способе фиксации амплитуд в пере ходных процессах является величиной переменной и равна разности между напряжениями и-ro и и+1 измерений, поскольку в момент времени (t

hj j — д t) d t 0 выходное напряжение схемы равно направлению, измеренному в момент t>, При чередовании фаэ ВСА разность напряжений будет равна а01= Ue Ucij jд02 Uc Бд3

5 с1 В

Поскольку коэффициенты (бп+1), (бп+3) и (6n+5) образуют последовательность нечетных чисел, в общем виде при Wp = 0 абсолютная ошибка будет равна

DU = К

ЗЕ

3 (М 2n+3 — 2n+1). или в частном случае в начале переходного процесса она будет максималь ной и численно равна

Таким образом, предлагаемое устройство, в котором амплитудное значение генерируемого напряжения, пропорциональное скорости вращения, фик сируется непрерывно, обладает в переходных режимах движения большей точностью измерения скорости враще-: ния, чем известное устройство, в котором амплитуда напряжения фиксируется дискретно, 1083118

1083! 18 нАВ

Жвс

ЬнМ

Ujrc бык

t Л) Составитель М. Хаустов

Техред Т,Фанта Корректор Г. Решетник

Редактор О. Сопко

Заказ 1735/39 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130350 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. !иннал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

>) г) д)

e) ж)

3)

u)

n)