Устройство для измерения разности скоростей вращения валов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ СКОРОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ВАЛОВ, содерж ащее два вращакицихся трансформатора , роторные обмотки которых соединены между собой, одна статорная обмотка первого вращающегося трансформатора подключена к источнику питания, а статорная обмотка второго вращающегося трансформатора соединена с измерительной схемой, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных . возможностей, измерительная схема выполнена в виде частотно-фазового демодулятора, содержащего два формирователя импульсов, счетчик, управляемый счетчик, генератор импульсов и блок памяти, при этом другая статорная обмотка первого вращающегося трансформатора подключена к источнику питания, а статорная обмотка второго вращающегося трансформатора через последовательно соединенные пер (О вый формирователь импульсов, счет (Л чик, управляемый счетчик, второй формирователь импульсов соединена с управляющим входом блока памяти, второй вход которого непосредственно связан с выходом статорной обмотки h второго вращающегося трансформатора , генератор импульсов соединен с ю вторым входом управляемого счетчи35 ка, а его управляющий вход подключен ;о к выходу второго формирователя имг пульсов. N5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

029 А1 (19) (11) (51)4 G 01 Р 3/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

° ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3408544/18-10 (22) 11.03.82 (46) 07.11.86. Бюл. !(- 41 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) О. Я. Каретный, В. С. Жабреев, А. М. Глумчер и В. И. Батутов (53) 681.586(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 115447, кл. G Ol P 3/56, 1957.

2, Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией./Под ред. А. А. Ахметжанова. M.:

Энергия, 1978 с. 141. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАЗНОСТИ СКОРОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ВАЛОВ, содержащее два вращающихся трансформатора, роторные обмотки которых соединены между собой, одна статорная обмотка первого вращающегося трансформатора подключена к источнику питания, а статорная обмотка вто.— рого вращающегося трансформатора соединена с измерительной схемой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, измерительная схема выполнена в виде частотно-фазового демодулятора, содержащего два формирователя импульсов, счетчик, управляемый счетчик, генератор импульсов и блок памяти, при этом другая статорная обмотка первого вращающегося трансформатора подключена к источнику питания, а статорная обмотка второго вращающегося трансформатора через последовательно соединенные первый формирователь импульсов, счетчик, управляемый счетчик, второй формирователь импульсов соединена с управляющим входом блока памяти, второй вход которого непосредственно связан с выходом статорной обмотки второго вращающегося трансформатора, генератор импульсов соединен с вторым входом управляемого счетчика, а его управляющий вход подключен к выходу второго формирователя импульсов.! 269029

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для использования в системах управления электропринодами, .например, широкопортальных машин термической резки с программным управлением, а также может быть использовано в металлургической, бумагоделательной и других отраслях промышленности.

1О

ИзвесТно устройство аналогичного назначения, содержащее два индуктивных датчика и электронную схему сравнения, выходное напряжение которой пропорционально разности частот сигналов с датчиков (lJ .

Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность, ограничиваемая числом импульсов с датчиков за один оборот валов, Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее два вращающихся трансформатора, роторные обмотки которых соединены между собой, одна статорная обмотка первого вращающегося трансформатора подключена к источнику питания, а статорная обмотка второго вращающегося трансформатора соединена с измерительной схемой, и схемы компенсации.

Данное устройство имеет высокую чувствительность при измерении фазового рассогласования валов (2), Однако измерение разности скоросо тей вращения валов осуществлять с помощью известного устройства затруднительно.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два вращающихся трансформатора, роторные обмотки которых соединены между собой, одна статорная обмотка первого вращающегося трансформатора подключена 45 к источнику питания, а статорная обмотка второго вращазуцегося трансформатора соединена с измерительной схемой, измерительная схема выполйена в виде частотно-фазового демодулято. ра, содержащего два формирователя импульсов, советчик, управляемый счетчик, генератор импульсон и блок памяти, при этом другая статорная обмотка первого вращающеГося трансфор- 55 матора подключена к источнику питания, а статорная обмотка второго вращающегося трансформатора через последовательно соединенные первый формирователь импульсов, счетчик, управляемый счетчик, второй формирователь импульсов соединена с управ ляющим входом блока памяти, второй вход которого непосредственно связан с выходом статорной обмотки второго вращающегося трансформатора, генератор импульсов соединен с вторым входом управляемого счетчика, а его управляющий вход подключен к выходу второго формирователя импульсов, На чертеже дана схема предлагае— мого устройства.

Устройство содержит вращающиеся трансформаторы 1 и 2, источник 3 питания, к выходам которого подключены статорные обмотки вращающегося трансформатора 1, формирователи 4 и 5 импульсов, счетчик 6, управляемый счетчик 7, блок 8 памяти и генератор 9 импульсов, при этом статорная обмотка вращающегося трансформатора 2 подключена к формирователю 4 импульсов и блоку 8 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Источник 3 питания подают на обмотки статора вращающегося трансформатора 1 два напряжения, сдвинутые одно относительно другого на 90 эл, град.

1.1, =А,. з 1пЦ,Ь;

Uz=A, ° cosa,t. (1)

При такой запитке на выходах вращающегося трансформатора 1 присутствуют напряжения, которые также равны друг другу по амплитуде и сдвинуты на 9О эл. град., a относительно напряжений U u Uz на некоторый угол зависящий от положения ротора, При вращении вала с частотой с, эти напряжения принимают нид

U, =А sin ((u + a,) t+ о, J;

U4=Azcos ((ы,+a, )t+N, 1; (2) т.е. несущие напряжения частотно-модулированы скоростью вращения вала

При этом сохраняются сдвиг н

90 эл. грац. и равенство амплитуд синусной и косинусной составляющих.

При запитке второго вращающегося трансформатора 2 системой напряжения (2) получают на его выходах систему напряжений

U<=А sin ((uî+a Q )t+(a, с я));

U, =А сов((и,+ ы,-ы,)t+(oc, — oc,)); (3)

При йодаче одного сигнала (3) на формирователь 4 на выходе его обра1269029 зуется последовательность импульсов, сформированных в момент пересечения нуля синусоидальным напряжением U с поступающим с выхода вращающегося трансформатора 2. 5

В исходном состоянии в счетчик 6 записано число m, определяющее число периодов измерения. Импульсы с формирователя 5, проходя через счетчик 6, работающий на вычитание, преобразуются в последовательность импульсов, которые образуются один раз эа m периодов синусоидального напряжения. Положительным фронтом импульса на выходе счетчика 6 управ- 15 ляемый счетчик 7 устанавливается в состояние, разрешающее счет. В исходном состоянии счетчик 7 находится в положении Запрет счетап и в него было записано число N . Счет- 20

Ф чик ? работает на вычитание.

Счетчик 7 импульсов после пере,хода импульса за номером N от генератора 9 импульсов обнуляется, тем самым запускается формирователь 5, 25 вырабатывающий короткий импульс, поступающий на первый вход блока 8 памяти, на второй вход которой поступает синусоидальный сигнал U с выхо5 да вращающегося трансформатора 2.

Таким образом, в блоке 8 памяти за-; писывается уровень напряжения. Импульс с формирователя 5 также устанавливает счетчик 7, в исходное состояние.

При вращении вала вращающегося трансформатора 1 с частотой

=QI/2II а вращающегося трансформатора с частотой f. =У,/2к, частота сигнала Б на его ВыхОдю В соотВетствии с системой (3) равна вь!„=--f +(г)= о+ 1 г (4)

Где Г =(2 /2к

Число И выбирают из соотношения

М (5) 45 о где п — целое число полупериодов измерения; частота импульсов высокой частоты с генератора 10;

50 — частота напряжения питания первого фазовращателя.

При этом число полупериодов измерения и должно удовлетворять соотношению

- о 1г макс) (6) где 6 fI г — максимальное значение

1г макс разности частот вращения валов; (J — знак, обозначающий целую часть числа, Это соотношение означает, что уход фазы сигнала U с выхода фазовращателя 2 за и полупериодов измерения не должен превышать четверти периода сигнала с частотой (f 1 f ).

1llAIOC(.

Число ш, записываемое в счетчик периодов, выбирается следующим образом: п+2 если n=2i, i=1,2,... (7) если n=2i+1, i=0,1,2,...

Эти соотношения, используемые при выборе mo, позволяют оставить необходимое время (от полупериода до целого периода) для выполнения служебных операций.

За время измерения с„ мгновенное значение U напряжения U, зафиксированное схемой выборки-хранения аналогового сигнала, определяется соотношением

U,=Asin(2$(f + ь f, ) „) (8) где ц — — —, (9)

С учетом выражения (9) соотношение (8) преобразуем к виду

+ о 11о (1О) т.е ° зафиксированное мгновенное значение напряжения пропорционально разности частот (скоростей) вращения контролируемых валов, с которыми состыкованы вращающиеся трансформаторы 1 и 2.

Предлагаемое устройство по сравн5.нию с известным обладает простотой .

В то же время на выходе измерителя практически отсу ствуют пульсации напряжения, что позволяет использовать это устройство в высокоточных системах автоматизированного электропривода.

1269029

Составитель Е. Измайлов

Редактор О. Головач Техред Л.Сердюкова Корректор,М. Демчнк

Заказ 6028/46 Тнрак 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раувская наб., д. 4/ i

11роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4