Акселерометр-тахогенератор



Акселерометр-тахогенератор
Акселерометр-тахогенератор

 


Владельцы патента RU 2584576:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение относится к электрическим микромашинам, а именно к датчикам угловых ускорений (акселерометрам), предназначенным для измерения угловых ускорений контролируемых валов в устройствах автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения заключается в том, что акселерометр-тахогенератор содержит статор с полюсами возбуждения в виде постоянных магнитов и полюсами с измерительной обмоткой и компенсационной обмоткой, полый электропроводный ротор и усилитель, при этом полый электропроводный ротор выполнен с продольными прорезями со скосом в виде окон шириной, соизмеримой с полюсными наконечниками статора, шаг которых равен полюсному делению, причем полый электропроводный ротор на участках между продольными прорезями выполнен из изолированных друг от друга аксиальных пластин, замкнутых на торцах полого электропроводного ротора. Технический результат - улучшение метрологических характеристик акселерометра-тахогенератора и повышение их линейности, а также расширение функциональных возможностей за счет возможности применения устройства в качестве тахогенератора и повышение быстродействия устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к электрическим микромашинам, а именно к датчикам угловых ускорений (акселерометрам), предназначенным для измерения угловых ускорений контролируемых валов в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен акселерометр (авторское свидетельство СССР №283710, кл. G01Ρ 15/105, 1970 г.), содержащий наружный статор с полюсами возбуждения из постоянных магнитов и полюсами с измерительной обмоткой, размещенной под 90 эл. град. относительно полюсов возбуждения, внутренний статор и полый электропроводный ротор, вращаемый контролируемым валом, также содержится компенсационная обмотка, расположенная соосно и подключенная встречно измерительной обмотке, а выход - к компенсационной.

Недостатком аналога является его ограниченные функциональные возможности, обусловленные способностью акселерометра работать только в режиме датчика угловых ускорений, так как при постоянной частоте вращения полого ротора ЭДС в измерительной обмотке наводиться не будет, и, следовательно, невозможно его использовать и как тахогенератор. Также ему присуще недостаточное быстродействие, обусловленное большим моментом инерции полого электропроводного ротора и наличием тангенциальных составляющих токов в роторе. Кроме того, недостатком является и нелинейность метрологической характеристики из-за наличия высших гармоник в информационном сигнале.

Известен акселерометр (патент РФ №2541716, кл. G01P 15/13, 2015 г.), содержащий чувствительный элемент, датчик положения, выход которого соединен с входом усилителя со стабильным коэффициентом усиления, магнитоэлектрический силовой преобразователь, включенный в отрицательную обратную связь, причем в него введены аналоговая, интегрирующая и дискретная отрицательные обратные связи, аналоговая отрицательная обратная связь реализована с выхода датчика положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам усилитель переменного тока, который выполнен со стабильным коэффициентом усиления, первый логический элемент, схему исключающее ИЛИ, фильтр, первый преобразователь напряжение - ток и сумматор, интегрирующая отрицательная обратная связь реализована с выхода схемы исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам интегратор, второй преобразователь напряжение - ток и сумматор, а дискретная отрицательная обратная связь введена с выхода схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам триггер и сумматор, кроме того, генератор опорного напряжения соединен как с датчиком положения, так и с фазовым с двигателем, выход которого соединен с одним из входов схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через второй логический элемент, а один из выходов триггера соединен с входом реверсивного двоичного счетчика, выход которого является дискретным выходом акселерометра.

Недостатком аналога является сложность конструкции за счет введения дополнительных устройств - триггеров, счетчиков и логических элементов.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является акселерометр (патент РФ №2003110, кл. G01Ρ 15/08, 1993 г.), содержащий статор с полюсами возбуждения из постоянных магнитов и полюсами с измерительной и компенсационной обмотками, полый электропроводный ротор и усилитель, выход которого подключен к компенсационной обмотке. Полый электропроводный ротор выполнен с продольными прорезями, шаг которых равен полюсному делению, причем ротор на участках между продольными прорезями выполнен из изолированных друг от друга аксиальных пластин, замкнутых на торцах ротора.

Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности применения его в качестве тахогенератора.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей за счет возможности применения устройства в качестве тахогенератора и повышение быстродействия устройства.

Технический результат - улучшение метрологических характеристик акселерометра-тахогенератора и повышение их линейности.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что предложен акселерометр-тахогенератор, содержащий статор с полюсами возбуждения в виде постоянных магнитов и полюсами с измерительной обмоткой и компенсационной обмоткой, полый электропроводный ротор и усилитель, в котором согласно изобретению полый электропроводный ротор выполнен с продольными прорезями со скосом в виде окон шириной, соизмеримой с полюсными наконечниками статора, шаг которых равен полюсному делению, причем полый электропроводный ротор на участках между продольными прорезями выполнен из изолированных друг от друга аксиальных пластин, замкнутых на торцах полого электропроводного ротора.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена принципиальная конструкция акселерометра; на фиг. 2 - спиральный виток с косыми прорезями; на фиг. 3 - электрическая схема подключения.

Акселерометр-тахогенератор содержит статор 1 с полюсами возбуждения в виде постоянных магнитов 2 и полюсами 3 с измерительной обмоткой 4 и компенсационной обмоткой 5, размещенными под углом 90 эл. град. относительно полюсов возбуждения 2, полый электропроводный ротор 6 и усилитель 7. Полый электропроводный ротор 6 находится в воздушном зазоре акселерометра, образованном магнитами 2 и полюсами 3 статора 1. Выход усилителя 7 является выходом акселерометра-тахогенератора. Измерительная обмотка 4 и компенсационная обмотка 5 включены последовательно-встречно через усилитель 7. Полый электропроводный ротор 6 выполнен с продольными прорезями (на чертеже не показаны) со скосом под углом α в виде окон длиной 2а и шириной Lb, соизмеримой с полюсными наконечниками статора 1, шаг которых равен полюсному делению b, причем полый электропроводный ротор 6 на участках между продольными прорезями выполнен из изолированных друг от друга аксиальных пластин (на чертеже не показаны), замкнутых на торцах полого электропроводного ротора 6.

Акселерометр-тахогенератор работает следующим образом.

При вращении полого электропроводного ротора 6 с некоторым угловым ускорением в поле постоянных магнитов 2 на выходе акселерометра-тахогенератора возникает пропорциональное изменение магнитного потока, которое индуцирует в измерительной обмотке 4 пропорциональную ЭДС. Напряжение на компенсационной обмотке 5, подключенное к выходу усилителя 7, создает посредством тока в компенсационной обмотке 5 намагничивающую силу, компенсирующую приращение поперечной реакции ротора Φq, пропорциональное угловому ускорению ∂/∂t. Временный сдвиг между входной и выходной величинами акселерометра-тахогенератора, обусловленный приращением ∂Фq/∂t, в результате его компенсации будет близким к нулю, а изменение напряжения на выходе акселерометра-тахогенератора практически совпадает по времени с изменением угловой скорости на его выходе.

Особенностью работы акселерометра-тахогенератора является то, что при вращении полого электропроводного ротора в поле постоянных магнитов 2 с некоторой постоянной угловой скоростью ω в акселерометре-тахогенераторе наводится переменный магнитный поток поперечной реакции ротора Φq, который, сцепляясь с измерительной обмоткой 4, индуцирует ЭДС, пропорциональную угловой скорости вращения полого электропроводного ротора 6, т.е. работает как тахогенератор. Выполнение полого электропроводного ротора 6 из пакета изолированных аксиальных пластин, замкнутых в торцевой его части, значительно ослабляет тангенциальные составляющие токов в проводящем участке полого электропроводного ротора 6, тем самым повышая его быстродействие.

Кроме того, продольные прорези выполняются со скосом под углом α, что приводит соответственно к компенсации высших нечетных гармоник ν=3; 5; 7…, т.е. уничтожаются нелинейные гармоники в выходном сигнале, и последнее приводит к повышению линейности метрологической характеристики акселерометра-тахогенератора.

Таким образом, заявленное изобретение позволят улучшить метрологические характеристики и повысить их линейность, а также увеличить быстродействие устройства и расширить функциональные возможности вследствие использования устройства в качестве тахогенератора.

Акселерометр-тахогенератор, содержащий статор с полюсами возбуждения в виде постоянных магнитов и полюсами с измерительной обмоткой и компенсационной обмоткой, полый электропроводный ротор и усилитель, отличающийся тем, что полый электропроводный ротор выполнен с продольными прорезями со скосом в виде окон шириной, соизмеримой с полюсными наконечниками статора, шаг которых равен полюсному делению, причем полый электропроводный ротор на участках между продольными прорезями выполнен из изолированных друг от друга аксиальных пластин, замкнутых на торцах полого электропроводного ротора.



 

Похожие патенты:

Предложенное изобретение относится к области испытания механических систем, которые оценивают по замедлению при выбеге вращающейся детали, и может быть использовано для определения отрицательных ускорений вращающихся частей или систем в целом.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения кажущегося ускорения в системах ориентации и навигации подвижных объектов и путеизмерительных комплексах, а также сейсмических измерениях.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается линейного микроакселерометра с оптической системой. Микроакселерометр включает в себя корпус, две инерционные массы на упругих подвесах, два датчика положения, два компенсационных преобразователя.

Изобретение относится к способам опознавания воздействий на подъемно-транспортную машину. Осуществляя контроль эксплуатации транспортного средства, обнаруживают перегрузки при столкновении транспортного средства.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров ускорения в виброметрии, сейсмологии и акустике. Акселерометр содержит предусилитель и концентрично расположенные, кольцевые инерционную массу, корпус и первый пьезочувствительный элемент с осевой поляризацией в виде пьезоэлектрических секторов, не соприкасающихся друг с другом, и электродов, контактирующих с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов, при этом кольцевой корпус выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями кольцевых пьезоэлектрических секторов, причем электроды электрически соединены параллельно и подключены к предусилителю, при этом в него введены второй и третий предуселители, а также второй кольцевой пьезочувствительный элемент, установленный над первым кольцевым пьезочувствительным элементом и выполненный в виде двух пар радиально поляризованных секторов, снабженных электродами, контактирующими с боковыми поверхностями секторов, при этом оба сектора пары установлены центрально симметрично с противоположной поляризацией, соединены через электроды параллельно и подключены ко второму и третьему предусилителям.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использован в приборостроении и машиностроении для измерения ускорения подвижных объектов. Чувствительный элемент акселерометра на поверхностных акустических волнах содержит встречно-штыревой преобразователь, связанный с приемопередающей антенной, и две решетки отражателей, выполненных зеркально-симметричными относительно встречно-штыревого преобразователя и образующих структуру резонатора на поверхностных акустических волнах, при этом он снабжен единой конструкцией, выполненной из монокристаллического кремния, и состоящей из рамки, консоли треугольной формы, основание которой неподвижно прикреплено к рамке с ее внутренней стороны, инерционной массы, находящейся на одной стороне консоли, и пьезоэлектрической пленки, нанесенной на второй стороне консоли, причем встречно-штыревой преобразователь и решетки отражателей нанесены на поверхность пьезоэлектрической пленки, приемопередающая антенна размещена по периметру рамки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для обеспечения взаимозаменяемости пьезоэлектрических вибропреобразователей ускорения (вибродатчиков ускорения), входящих в состав акселерометров или измерительных систем, без дополнительной настройки электронных согласующих элементов акселерометра или измерительных систем.

Устройство (12) определения ускорения содержит блок (21) корректировки нулевой точки для корректировки положения нулевой точки значения сигнала (Gsen) датчика, используя величину корректировки (абсолютное значение для значения (Gd) корректировки) на основе ускорения (Gout), когда транспортное средство переходит от остановленного состояния на наклонной дороге к состоянию движения, и блок (20) ограничения величины корректировки для ограничения величины корректировки, тем самым пресекая вычисление избыточной величины корректировки вследствие неровностей поверхности дороги или перемещения пассажира.

Изобретение относится к калибровке датчика ускорения. Способ калибровки датчика ускорения для определения показателей ускорения транспортного средства содержит этап определения характеристической постоянной для датчика ускорения.

Компенсационный акселерометр предназначен для применения в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Изобретение может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа.
Наверх