Устройство для измерения скорости вращения

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащее частотный датчик скорости, формирователь импульсов постоянной площади, вход которого соединен с выходом частотного датчика скорости, и фильтр нижних частот, вход которого соеди;Нен с выходом формирователя импульL . О © Фиг. сов постоянной площади, о т л и ч аю щ-е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен аналоговый датчик скорости, формирователь импульсов постоянной площади г.наdжe:I входом управления амплитудой и длительностью формируемых импуль-сов , соединенным с выходом аналогового датчика скорости. 2, Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что формирователь импульсов постоянной площади содержит интегратор, пороговый элемент и анапоговый ключ, через который выход аналогового датчика соединен с входом фильтра нижних частот (Л С иинформационным входом интегратора, вход сброса которого соединен с выI ходом частотного датчика скорости, а выход - с входом порогового элемента , выход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа. 4; 4; О ел &0

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН..ЯО.„д Н ЩЩ

4с59 С 01 P 3/481

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОВРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3562898/24-10 (22) 05.03.83 (46) 07.03.85. Бнхп. Р 9 (72) В.С. Росланас (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н. Образцова (53) 621.31?.39:531.77(088.8) (56) 1. Соломатин В.И. Бесконтактные измерители линейных и угловых скоростей. М., 1974, с. 51-52.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 412553, кл. G 01 P 3/48, 1972 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащее частотный датчик скорости, формирователь импульсов постоянной площади, вход которого соединен с выходом частотного датчика скорости, и фильтр нижних частот, вход которого соеди,нен с выходом формирователя импульL.. сов постоянной площади, о т л и ч аю щ.е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен аналоговый датчик скорости, формирователь. импульсов постоянной площади снабжен входом управления амплитудой и длительностью формируемых импуль-сов, соединенным с выходом аналогового датчика скорости. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь импульсов постоянной площади содержит интегратор, пороговый элемент и аналоговый ключ, через который выход аналогового датчика сое- 6 динен с входом фильтра нижних частот и информационным входом интегратора, %УФ вход сброса которого соединен с вы- С ,ходом частотного датчика скорости, а выход — с входом порогового зле- р мента, выход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа.

1144053

Изобретение относится к измерйтельной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения машин и механизмов, Известно устройство для измерения скорости вращения, содержащее аналоговый датчик скорости вращения, который формирует электрический сигнал, пропорциональный скорости вращения объекта, и к выходу которого подключается регистрирующий прибор Ц е

Данное устройство не обеспечива» ет высокой точности измерения, так как аналоговые датчики скорости вра- 1S щения не обладают высокой точностью.

Наиболее близким по технической

3 сущности и достигаемому результату к предлагаемоу является устройство, . содержащее частотный датчик, формирователь прямоугольных импульсов постоянной площади, имеющий вход управления частотой формируемых импульсов, соединенный с выходом частотного датчика, для формирования щ импульсов с частотой, пропорциональной частые сигнала иа выходе частотного датчика, а также фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов (2) .

В известном устройстве снижение пульсаций выходного напряжения может быть достигнуто путем использования фильтра, имеющего более значительную постоянную времени, что, однако, приводит к снижению быстродействия измерительного устройства. Цель изобретения, - повышение 4 быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения скорости вращения, содержащее частотный датчик скорости, формирователь импульсов постоянной площади, имеющий вход управления частотой формируемых импульсов, соединенный с выходом частотного датчика скорости, и фильтр нижних. частот, вход которого соединен с выходом форми" рователя импульсов, дополнительно содержит аналоговый датчик скорости, формирующий сигнал, пропорциональный скорости вращения объекта, фор- SS мирователь постоянной площади им-пульсов имеет вход управления амплитудой и длительностью формируемых импульсов, соединенный с выходом аналогового датчика.

Для обеспечения формировачия прямоугольных импульсов йостоянной площади формирователь импульсов постоянной площади содержит интегратор, пороговый элемент и аналоговый ключ, через который выход аналогового датчика соединен с входом фильтра нижних частот и информационным входом интегратора, вход сброса которого соединен с .выходом частотного датчика скорости., a выход — с входом порогового элемента, выход кото. рого соединен с управляющим входом аналогового ключа.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения скорости с аналоговым датчиком, выполненным в виде тахогенератора; на фиг. 2 - то же, аналоговым датчиком является якорная обмотка электродвигателя постоянного тока, на фиг. 3 — схема формирователя прямоугольных импульсов, который использован в устройстве для измерения скорости; иа фиг.4-! изменение напряжения на выходе форФ ,мирователя импульсов предлагаемого устройства при разных значениях скорости вращения.

Устройство дпя измерения скорости вращения объекта (фиг. 1) содержит частотный датчик 1 скорости вращения объекта и аналоговый датчик 2 скорости вращения. объекта, включающий тахогенератор 3 и выпрямитель 4, подключенный к выходу тахогенератора 3. Устройство содержит также формиреватель 5 прямоугольных импульсов постоянной площади и фильтр

6 нижних частот. Формирователь 5 прямоугольных импульсов имеет вход

7 управления частот-й формируемых импульсов, соединенный с частотным датчиком 1, вход 8 управления амплитудой и длительностью формируемых импульсов, соединенный с выходом выпрямителя 4, и выход, соединенный с входом фильтра 6.

Частотный датчик 1 и тахогенератор 3 могут Сыть, например, установлены на валу, скорость вращения которого измеряется. В качестве частотного датчика 1 может быть использован, например, on-.è÷åñêié или индукцион ный датчик.

Частотный датчик 1 (фиг. 2) установлен на валу, привопимом во вра1144

3 щение электродвигателем 9 постоянного тока с независимым возбуждением, имеющим обмотку 10 возбуждения и якорную обмотку 11. Вход 8 управления амплитудой и длительностью импульсов формирователя 5 соединен с якорной обмоткой 11, которая является в этом случае аналоговым датчиком скорости вращения электродвигателя 9.

Формирователь 5 прямоугольных 10 .,импульсов постоянной площади (фиг. 3) содержит аналоговый ключ 12, интегратор 13 и пороговый элемент 14. Один вывод ключа 12 образует вывод входа 8 управления формирователя 5, а 15. другой образует выходной вывод формирователя 5 и соединен с информационным входом интегратора 13, вход сброса которого образует вывод входа 7 управления формирователя 5. 2о Вход порогового элемента !4 соединен с выходом интегратора 13, а выход— с управляющим входом ключа 12.

Устройство работает еледующим об- разом. . Частотный датчик 1 (фиг. 1) вырабатывает последовательность импульсов» частота которых пропорциональна скорости вращения объекта.

Тахогенератор 3 вырабатывает переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения объекта и которое выпрямляется выпрямителей 4.

Импульсы с датчика 1 и напряжение с выхода выпрямителя 4 поступают соответственно на входы 7 и 8 формиро-, вателя 5 импульсов, вырабатывающего ,импульсы, имеющие прямоугольную форму, постоянную площадь и частоту, равную частоте, импульсов на выходе датчика !. Амплитуда импульсов на выходе формирователя 5 изменяется пропорционально напряжению на выходе аналогового датчика 2 (выпрямите- <5 ля 4), а длительность изменяется ооратно пропорционально напряжению на выходе аналогового датчика 2, так что площадь импульсов на выходе формирователя 5 не зависит от частоты.

Импульсы с выхода формирователя 5 поступают на вход фильтра 6, на выходе которого формируется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна среднему значению импуль- . зЫ ского напряжения на выходе формирователя 5. Поскольку площадь импуль,сов на выходе формирователя 5 оста053 ется постоянной, а их частота прспорциональна скорости вращения объекта, напряжение на выходе фильтра 6 пропорционально скорости вращения.

Для уменьшения пульсаций напряжения на выходе фильтра 6 импульсы, вырабатываемые формирователем . имеют скяажность, близкую к единице (фиг. 4 а и о, где изображено напряжение на выходе формирователя 5 соответственно при более высокой и более низкой частоте этих импульсов, т.е ° при более высокой и более низкой скорости вращения). Как видно, в результате изменения амплитуды импульсов пропорционально и длительности импульсов обратно пропорционально частоте скважность импульсов на выходе формирователя 5 остается одинаковой независимо от частоты.

Благодаря этому уменьшение частоты импульсов с уменьшением скорости вращения объекта не приводит к увеличению пульсаций напряжения на выходе фильтра, как это имеет место в известных устройствах. При достаточно малой скважнбсти импульсов пульсации напряжения на выходе фил1 тра 6 незначительны даже при небольшой постоянной времени фильтра, что позво ляет, путем использования фильтра с малой посточыной времени, значительно повысить быстродействие устройства.

Схема, показанная на фиг. 2, работает аналогично за исключением того, что постоянное напряжение, пропорциональное скорости вращения, подается на вход формирователя 5 импульсов с якорной обмотки 1! электе родвигателя 9 постоянного тока.

Формирование прямоугольных импульсов постоянной пл >щади, управляемых по частоте, амплитуде и;длительности, осуществлено при помощи схемы формирователя импульсов .(Фиг. 3), которая работает следующим образом.

При поступлении импульса на вход

7 интегратор 13 сбрасывается в нуль и напряжение на его выходе становится меньше порога срабатывания порогового элемента 14, в результате че.го íà его выходе формируется напряжение, обеспечивающее замыкание

I ключа 12, через которьш постоянное напряжение, имеющееся на входе 8, ;проходит на выход 4>ормпровлтсля 5 и вход интегратора 13. Напряжение на

1144053

ВНКИПИ Заказ 898/37 Тираж 897 Подписное

Филиал ППП "Петит и .Ужгород, ул.Проектная, 4 выходе интегратора 13 нарастает по линейному закону до тех пор, пока оно не достигнет порога срабатывания, порогового элемента 14, после чего на выходе этого элемента формируется напряжение, обеспечивающее размыкание ключа 12 и прекрашение прохождения постоянного напряжения на выход формирователя 5 и вход интегратора 13 до момента поступления следующего импульса на вход 7 ° Затем описанный цикл работы формирователя

5 повторяется.

Напряжение на выходе формирователя 5 при нахождении ключа 12 в замкнутом положении равно напряжению на входе 8, а время нарастания напряжения на выходе интегратора 13: до порогового значения, а следовательно, и промежуток времени, в течение которого ключ 12 остается замкнутым, изменяется обратно пропорци Б онально напряжению на входе 8. Таким образом, напряжение на выходе формирователя 5 представляет собой последовательность прямоугольных ,импульсов постоянной площади, часто, та которых равна частоте импульсов на входе 7, амплитуда равна, а длительность обратно пропорциональна напряжению на входе 8.

Предлагаемое устройство для из15 мерения скорости вращения позволяет получить высокое быстродействие и значительно расширить диапазон измеряемых скоростей.