Способ определения направления вращения вала и устройство для его осуществления

 

1. Способ определения направления вращения вала, основанный на преобразовании вращения вала в первый сигнал, формировании второго и третьего сигналов, формировании выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, первый сигнал формируют с различной амплитудой положительных и отрицательных полуволн, второй и третий сигналы формируют соответственно положительной и отрицательной полярности путем однополупериодного выпрямления первого сигнала, сравнивают : амплитуды второго и третьего сигналов , выходной сигнал формируют по результатам сравнения амплитуд второго и третьего сигналов, а о направлении вращения вала судят по полярности выходного-сигнала. 2.Устройство для определения направления вращения вала, содержащее индукционный датчик и блок формирования выходного сигнала, отличающееся тем, что в него введены формирователь разнополярных сигналов и блок сравнения, блок формирования выходного сигнала выполнен на операционном усилителе, первый вход которого соединен с выходом блока сравнения, а второй вход соединен с шиной нулевого потенциала, а индукционный датчик выполнен в виде обмотки считывания , расположенной на магнитопроводе I с линейным зазором, и зубчатого колеса из ферромагнитного материала, (Л соединенного с контролируемым валом, линейный зазор магнитопровода расположен параллельно одной из рабочих поверхностей зубчатого колеса, бдин вывод обмотки считывания соединен с шиной нулевого потенциала, а другой .с первым и вторым вxoдa вI формирователя разнополярных сигналов« выходы которого соединены с входами блока сравнения. 3.Устройство по п. 2, отлиitiib чающееся тем, что формиро ватель разнополярных сигналов ;о содержит два операционных усилителя, два диода и два конденсатора, первые входы первого и второго операционных усилителей являются входа в1 формирователя разнополярных сигналов, выход первого операционного усилителя соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с вторьа4 входом первого операционного усилителя, с первым выводом первого конденсатора и с выходом формирователя разнополяр

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (! )) (И)4 Н 03 М 1/24

ГОСУДФРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР и Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ASTOPCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬС ТБУ

2 ° Устройство для определения направления вращения вала, содержащее индукционный датчик и блок формирования выходного сигнала,.о т л и ч аю щ е е с я тем, что в него введены формирователь разнополярных сигналов и блок сравнения, блок формирования выходного сигнала выполнен на операционном усилителе, первый вход которого. соединен с выходом блока сравнения, е а второй вход соединен с шиной нулевого потенциала, а индукционный датчик выполнен в виде обмотки считывания, расположенной на магнитопроводе с линейным зазором, и зубчатого колеса из ферромагнитного материала, соединенного с контролируемьвю валом, линейный зазор магнитопровода расположен параллельно одной из рабочих поверхностей зубчатого колеса, ддин. вывод обмотки считывания соединен с шиной нулевого потенциала, а другойс первым и вторым входами формирователя разнополярных сигналов выкоды которого соединены с входами блока сравнения. (213 3546591/24-24 (22) 28.01.83 (46) 30.07.85: Бюл. У 28 (72) В.А.Коровин, В.И.Курченков,.

М.С Телятников и М.М.Харалдин (71) Челябинский филиал Государственного союзного. ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследователь" ского тракторного института (53) 681.325(088.8) (56) 1. Заволокин А.К. Последовательные .преобразователи непрерывных величин в числовые эквиваленты. М.: Госэнергоиздат, 1962, с. 26.

2. Авторское свидетельство СССР В 911582, кл. С 08 С 9/04, 1980 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

ВРАЩЕНИЯ ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ определения направления вращения вала, основанный на преобразовании вращения вала в первый сигнал, формировании второго и третьего сигналов, формировании выход» ного сигнала, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, первый сигнал формируют с различной амплитудой положительных и отрицательных полуволн, второй и третий сигналы формируют соответственно положительной и отрицательной полярности путем однополупериодного выпряI мления первого сигнала, сравнивают. амплитуды второго и третьего сигналов, выходной сигнал формируют по результатам сравнения амплитуд второго и третьего сигналов, а о направлении вращения вала судят по полярности выходного сигнала.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что форьеюрователь .разнополярных сигналов содержит два операционных усилителя, два диода и два конденсатора, первые входы первого и второго операционных усилителей являются входами формирователя разнополярньк сигналов, выход первого операционного усилителя соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с вторым входом первого операционного усилителя, с первым выводом первого конденсатора и с выходом формирователя раэнополярных сигналов, выход второго операционного усилителя соединен с катодом второго диода, анод которого соедчнен с вторым входом второго операционного усилителя, с первым выводом второго

1170479 конденсатора и с вторым выходом фор= мирователя разнополярных сигналов, вторые выводы первого и второго конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала.

Изобретение относится к автоматической сигнализации и может быть использовако для определения направления вращения вала в системе автоматического управления тракторами.

Известен способ определения нап. равления вращения вала, основанный ка преобразовании величины перемещения вала в два электрических сигнала со сдвигом . по фазе на 90, последующем;. дифференцировании этих сигналов и определении направления вращения вала по порядку чередования продифференцированных сигналов Г1) .

Известно устройство для реализации 15 этого способа, содержащее два датчика, два дифференцирующих элемента, входы которых подключены к выходам датчиков угла, элементы И, входы которых соединены непосредственно 20 с выходами датчиков и с выходами дифференцирующих элементов, а выходы подключены к входам RS-триггера, который является выходным блоком устройства .(1) .

Недостатком этого способа является низкая надежность,обусловлеккая его невысокой помехоустойчивостью.

Недостатком устройства, реализую-, щего этот способ, также является низкая надежность, обусловленная сложностью и низкой помехоус ойчиностью из-за влияния высокочастотных помех на выходные сигналы.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому являются способ определения направления вращения вала, основанный на преобразовании вращения вала в первый сигнал, формировании второго и третьего сиг- 4О цалов, формировании выходного сигнала, и реализующее данный способ устройство, содержащее индукционный датчик, источник возбуждения и блок формирования выходных сигналов, а также масштабных блок, сумматор, блоки формирователей огибающих меандй. ров, сложения несущих, задержки, инверторы, элементы И, RS-триггеры и логический блок (2), Недостатком известных способа и устройства является невысокая их надежность, обусловленная сложностью аппаратурной реализации.

Цель изобретения — упрощение способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения направления вращенчя вала, основанкому на преобразовании вращения вала в первый сигнал, формировании второго и третьего сигналов, формировании выходного сигнала, первый .сигнал формируют с различной амплитудой положительных и отрицательных полуволн, второй и третий сигкалы формируют соответственно положительной и отрицательной полярности путем однополупериодного выпрямления перного сигнала, сравнивают амплитуды второго и третьего сигналов, выходной сигнал формируют по результатам сравнения амплитуд второго и третьего сигналов, а о направлении вращения вала судят по полярности выходного сигнала.

Кроме того в устройство для определения направления вращения вала, содержащее индукционный датчик и блок формирования выходного сигнала, введены формирователь разнополярных сигналов и блок сравнения, блок формирования выходного сигнала выполнен на операционном усилителе, первый вход которого соединен с выходом блока сравнения, а второй вход соединен с шиной нулевого потенциала, а индукционный датчик выполнен в виде обмотки считывания, расположенной на магнитопроводе с линейным зазором, и

3 1170 зубчатого колеса иэ ферромагнитного материала, соединенного с контролируемым валом, линейный зазор магнитопровода расположен параллельно одной из рабочих поверхностей зубчатого колеса, один вывод обмотки считывания соединен с шиной нулевого потенциала, а другой — с первым и вторым входами формирователя разнополярных сигналов, выходы которого соединены с входами 1О блока сравнения.

При этом в устройстве для определения направления вращения вала формирователь разнополярных сигналов содержит два операционных усилителя, два диода и два конденсатора, первйе входы первого и второго операционных усилителей являются входами форми-. рователя разнополярных сигналов, выход первого операционного усилителя соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с вторым входом первого операционного усилителя, с первым выводом первого конденсатора и с выходом формирователя 25 разнополярных сигналов, выход второго операционного-усилителя соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с вторым входом второго операционного усилителя, с первым выводом второго конденсатора и с вторым выходом формирователя разнополярных сигналов, вторые выводы первого и второго конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала.

На фиг. 1 изображено устройство для определения направления вращения вала, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 — взаимное расположение магнитопровода и зубчатого колеса

40 индукционного датчика; на фиг. 3 вращение диаграммы поясняющей работу и суть способа.

Устройство содержит (не показан) магнитопровод 1 с линейным зазором 2, рабочие поверхности 3 и 4 зубчатого колеса 5, обмотку 6 считывания, образующую индукционный датчик, блок 7 формирования разнополярных сигналов, содержащий операционные усилители 8, диоды 9 и 10, конденсаторы 11, блок

12 сравнения на резисторах 13 и блок

14 формирования выходного сигнала на операционном усилителе 15.

Суть предлагаемого способа поясSS няют на примере работы устройства.

При вращении вала, сочлененного с колесом 5, зубья колеса 5 перекры479 4 вают зазор 2 магнитопровода 1 индукционного датчика. В случае его вращения против часовой стрелки за счет параллельности зазора 2 рабочей поверхности 3 происходит практически мгновенное его перекрытие. При сходе зуба колеса 5 с зазора 2 магнитопровода происходит медленное его размыкание. Сначала (фиг. 2) происходит размыкание зазора 2 магнитопровода 1 в верхней части поверхности 4 зуба колеса 5. Затем по мере поворота колеса 5 происходит медленное смещение границы перекрытия вдоль рабочей поверхности 4 колеса 5 к основанию зуба. Очевидно, что скорость замыкания.рабочего зазора 2 магнитопровода

1 значительно больше скорости его размыкания. По этой причине наводимая обмотке 6 амплитуда ЭДС положительной полярности значительно больше, чем отрицательной (фиг. 3).

При изменении направления вращения колеса 5 происходит медленное замыкание зазора 2 магнитопровода 1 рабочей поверхностью 4 зуба колеса 5 и быстрое размыкание его рабочей поверхностью 3. В соответствии с этим амплитуда ЭЛС положительной полярности в обмотке 6 значительно меньше, чем отрицательной (фиг. 3 и 2б).

Таким образом, соответствующей установкой зазора 2 магнитопровода 1 относительно рабочих поверхностей 3 и 4 зубьев колеса 5 обеспечивается формирование разнополярных сигналов с различной амплитудой, положительных и отрицательных полуволн.

Сигналы с обмотки 6 поступают на вход блока 7 формирования разнополярных сигналов, где осуществляется разделение положительных и отрица! тельных полуволн. Это осуществляется следующим образом.

Первый усилитель 8, благодаря наличию диода 10, не реагирует на отрицательную полуволну входного сигнала. При положительной полярности входного сигнала происходит заряд конденсатора t 1 выходным током усилителя 8 через диод 10. Напряжение на конденсаторе 11 после окончания его заряда пропорционально амплитуде положительных полуволн выходного сигнала катушки 6, поскольку конденсатор 11 соединен с инвертирующим входом усилителя 8. Аналогичным образом на выходе второго усилителя 8

1170479 устанавливается напряжение, пропорциональное амплитуде отрицательных полуволн выходного сигнала обмотки 6.

Выходные сигналы с блока 7 поступают на входы блока 12 сравнения, а затем— на вход блока 14 формйрования выходного сигнала. Резисторы 13 блока 12 сравнения имеют одинаковые значения сопротивлений. Ввиду равенства сопротивлений резисторов 13 знак напряжения на входе блока 14 определяется знаком разности абсолютных значений выходных сигналов блока 7. По этой причине знак выходного сигнала блока

14, т.е. всего устройства в целом, определяется направлением вращения

10 вала.

1170479

4йниЕЮж ПП чтОбя стрЕЛкЕ

Фиг.3

Тирам 872 Подпис но е ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4706/47

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

Составитель l0. Котов

Редактор Е. Копча Техред Л.Иикев . Корректор Е. Сирохман