Способ измерения магнитного потока

 

О П И С А Н И Е < >481864

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.07.73(21) 19437В5/18-10 (5ц М. Кл.

G 01 t 33/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государстаенный комитет

Совета Иинистроа СССР по делам изобретений н открытий (43) Опубликовано 25.08.75.Бюллетень № 31 (53) УДК

621.317.421. 2 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 19.11.75 (72) Авторы изобретения

В. Н. Бродовский, E. С. Иванов, Б. Н. Каржавов, и Ю, П. Рыбкин (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОТОКА

Л

Изобретение относится к области маг- нитной измерительной техники.

Известные способы измерения магнитного потока не могут обеспечить высокую точность и быстроцействие измере- 5 ния, если измерители магнитного потока расположены в воздушном зазоре машины и предназначены для организации управления бесконтактными двигателями пере менного тока, возлагая на них функцию датчиков углового положения роторов этих машин. Сигналы с измерителей потока управляют работой преобразователей, пита и.ших обмотки машин.

Так в случае применения датчиков

Холла для измерения магнитного пЬтока машин, имеющих зубцы, в частности на индукторе, в выходном сигнале датчиков появляются пульсации. Для их сглаживания необходимо применять фильтры, вносящие хО запаздывание в верхней части диапазона скоростей (частот) вращения. Кроме того, датчики Холла имеют большой разброс

l крутизны преобразования, зависимость кру-тизны от температуры, нелинейность вы1 ходной характеристики, обусловленную вторичным эффектом Холла, явлением магнитосопротивления, герметическими факторами, Все это приводит к ошибке измерения.

При использовании электромагнитных устройств также приходится применять сглаживающие фильтры, имеющие значительные постоянные времени, так как частота питания этих устройств, особенно встроенных в машину, не может быть выбрана достаточно высокой.

Можно измерить переменный магнитный поток путем интегрирования его производной по времени, например с помощью интегрирующих операционных усилителей.

Однако провести .операцию интегрирования с высокой точностью в области малых частот изменения потока не удается, так как коцденсаторь: имеют конечную величину. сопротивления утечки, а операционные уси» лители — дрейф нуля. В результате этого появляется ошибка тем большая, чем ниже частота йзменеййя потока. Этот способ, кроме того, не дает возможности опреде

481864 лить поток машины в статике, т. c., когда машина заторможена.

1(елью изобретения является увеличение точности измерения, расширение частотногэ диапазона и исключение запаздывания в отработке измерителем изменения потоKB.

Поставленная ц ль достигается тем, что с помошью грубого датчика, который имеет выходной сигнал с пульсацией и ошибками 10 измерения, производят измерение магнит ного потока в статике и на низких частотах его изменения, а с номошью точного - измерение производной потока по времени, Затем полученные си< палы сумми- 15 руют и производят операцию интегрирования с п омоыью фильтра, представ ляюшег о собой апериодическое звено. Постоянную времени этого звена выбирают равной этно!!!ению коэффициента преобразования 20 датчика производной потока к коэффициенту преобразования датчика потока. В этом случае выходное напряжение фильтра будет пропорционально мгисвд щоМу значению потока и будет отрабатывать изменение по- 25 тока практически без запаздываний.

Па чертеже представлена блок-схема устройства, реализуюшегс предлагаек.ый способ применительно к измерению потока машины по одной из осей.

Устройство содержит датчик 1 производной потока (например измерительная обмотка в машине), датчик 2 потока (дагчик

Холла или электромагнитные устройства), фильтр 3.

Выходное напряжение U датчика

35 производной потока 1 определяется выражением (К вЂ” коэффициент преобразования

)(cl Ф

dt, или в операторной форме

О!г К!РФ (1)

Напряжение (! с датчика потока 2 рав но (К коэффициент преобразования)>

U — - сР (2)

Коэффициент преобразования К. датчика

2 потока при учете его ошибок измерения в общем случае вь..ражается в виде 50 к,=к, ьк, (з7 где К вЂ” средняя расчетная величина. э

1 — эшибка преобразования.

С учетом (3 ) напряжение tJ (выражение 2) будет равнэ

u„=(a,+к}ф, Передаточная функция фильтра 3, представляюшего собой апериэдическбе звено, имеет вид (коэффициент передачи принят

1равным 1 ) 3

3 U +U 1++7ð

Используя (1 ), (4 ) и (5 ), определяют выходное напряжение фильтра

Uç,=-(u!+uа).къ АРФ ) о - "" )1+

Выносят К ф за скобки о

»=- <.+«+ +— - — р ) (S) ьК 1 о о

Можно 110KGGBTb > что Bb760poM соотно» шения между коэффициентами преобразования датчика производной потока К и датчика потока К, т. е. >> можно полуК! 1 о К чить желаемую зависимость выходного напряжения Ц от магнитного потока ф

К!

Если выполнить условие =Я

0 (7} . и заменить (3 на,160, то получают

Из выражений (6) и (8) следует, что предлагаемый способ позволяет резко уменьшить ошибку измерения, а следовательно, ° запаздывание при отработке изменения потока, за счет выбора соответствуюшей величины постоянной времени Г при известном диапазоне изменения потока.

В пределе при l,(ë)- из вь!ражения (8) получают (gI

3 0 ) т. е. выходное напряжение становится прямо пропорциональным магнитному по току и отрабатывает его изменение в переходных режимах без запаздывания.

На практике необходимую величину постоянной времени наиболее удобно полу- чать путем изменения коэффициента преобразования .датчика производной потока К

1 при К =С0 8 (см. выражение 7). о

Предмет изобретения

Способ измерения магнитного потока, заключаюшийся в одновременном использовании двух датчиков, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью увеличения точности, расширения диапазона и уменьшения запаздывания, с помощью глубокого датчика производят измерение магнитного потока, а с помоп ью

Ф точного датчика — измерение производной потока по времени, суммируют полученные результаты измерения и интегрируют результирующий сигнал с постоянной времени, равной отношению коэффициента преобразования датчика производной потока к коэффициейту преобразования датчика потока.

481 864

Составитель М.Клыков

Текред Н.Ханеева корректор Т.Фисенко

Редактор Т.Иааноеа

Заказ ЪА 36

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

Изд. Ж 9Щ Тираж 9Щ Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Москва, l13035, Раушская наб., 4