Устройство для измерения угловых ускорений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iI) 546823

Союз Советских.

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.11.75 (21) 2192725/10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень X 6

Дата опубликования описания 03.03.77 (51) М. Кл. - G 01Р 15, 08

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УД1(621.317.39 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Бродовский, Б. Н. Каржавов, Ю. П. Рыбкин и В. А. Белоцерковский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в качестве чувствительного элемента в системах автоматического регулирования.

Известны датчики электромашинного типа, которые строятся на базе различных элекгпических машин (1).

Недостатками этих датчиков являются низкая крутизна преобразования и Hamil«Älv в выходном сигнале помех и частот, зависящих GT частоты вращения.

Известны дат)ик11 сейсмического типа, которые имеют склонность впадать в резонанс и создают значительный нулевой фон, обусловленный технологическими погрешностями датчика электрического сигнала, а также имеют достаточно сложную конструкцию (2).

1(роме того известно устройство, содержащее преобразователь скорости вращения в электрический сигнал, например синхронный ьг-фазный генератор, обмотки которого связаны с входами m дифференцирующих устройств, умиожители иа синфазныс с11нусоидальные функции угла поворота преобразователя скорости, выходы которых связаны с входами выходного сумматора (3).

На выходе сумматора образуется постоянный сигнал, пропорциональныи угле вому ускорен шо.

Недостатком известного л стройс) Â) является ограниченный рабочий диапазон скоростей вращения, при которых измерение ускорений производится с недостаточной точностью.

Для расширения рабочего диапазона скоростей и увеличения точности измерения в диапазоне высоких скоростей в предлагаемое устройство введены in умножителей иа опережающие синусоидальныс функции угла поворо10 та, т умножителей на отстающие синусоидальные функции угла поворота и in дополнительных и вспомогательньш сумматоры, причем выходы ьч д11фференцирующих устройств подключены и первым входам пг допо ши15 тельных сумматоров li через умиожители иа опережающие сиHóñoHäàëbHûå функции — и входам вспомогательного сумлгатора, выход которого через умножители на отстающие синусоидальные функци:1 соединен со вторы2О ми входами пг дополнительных сумматоров, а их выходы соединены с входами упомянутых умно к1пелей па синфазиыс с1игу о11ддльиыс ф.HIII. 1УГЛ «Р

На чертеже приведена фуикционлльи1111

25 схема описываемого устройства.

Выход11 1 и 2 двух фдз генератора черс."., диффереицирую)цие устройства 3 и 4, а также соответственно через умножитель 5 H;I сов сс (где а — угол поворотд ротора генератора) и

30 через умиожитель 7 на (— згп и) связдиы с

546823 0

dа

U2 —.= Св cos а.

ttt входами вспомогательного сумматора 6, и, кроме того, с первыми входами дополнительных сумматоров соответственно 8 и 11. Выход сумматора 6 через умножитель 9 на (— cos а) соединен со вторым входом сумматора 8 и через умножитель 10 на яп а со вторым входом сумматора 11. Выходы сумматоров 8 и 11 соответственно через умножитель 12 íà sin à и через умножитель 13 íà cos а связаны с входами выходного сумматора 14, на выходе которого формируется сигнал, пропорциос г 2

IIàËIsHIsIé УГЛОВОМУ УСКОРЕНИЮ 2

Коэффициенты передачи умножителей для упрощения приняты равными 1.

На входы дифференцирующих устройств подаются напряжения аа

U, =- Ct..- sin а, dt

Продифференцированные напряжения

Г Угг . dz /2 dt )

U,= Сс * cnsz — () sinс) подаются на первые входы сумматоров 8, 11 умножителей 5, 7. CHHyсоидальные функции этих умножителей являются

li опережающими на — по отношеншо к нас) пряжениям соответствующих фаз генератора.

Выходные напряжения умножителей 5, 7, соответственно равные 22

U2 = — U, cos o =- CI.-. sin а ><

dt cosа+ " cos а, d2

U, = U,.(— sin ) = Св — sinà X,1 2

У сог з+ ("* ) sin IJ, суммируются на сумматоре 6 (dt/ г

p(cos а+ sin à) = CL:

dt /

d22

Составляющие, пропорциональные

dt2 взаимно уничтожаются, благодаря чему выделяется в чистом виде сигнал помехи:

Напряжение помехи UII подается на умножители 9, 10, синусоидальные функции которых являются отстаюшими на = от напряже2 иий соответствующих фаз генератора. Благодаря этому на вторые входы сумматоров 8, 11 подаются напряжения (/ „2

U, =U,{ — cosa) = — C ) cosа, 5

dt

/ d2

U„= U sinа=-С sinа.

Вы:одные напряжения сумматоров 8 и II

10 не содержат сигнала помехи

U,=U,+U, =Cz "sining, 2 „=U,+U„= Св cosi. дг

15 Пройдя через умножители 12 13 на синфазные синусоидальные функции, эти напряжения преобразуются к виду г

U» U sinа = C sinа, dt2 2.

U U cosа=- C cos i.

dt2

Сложение этих напряжений на сумматоре 14 позволяет получить

Ui4 — ui2 + U12 = CLdt2 1 аким образом, выходное постоянное напряжение устройства пропорционально угло30 вому ускорению вращения вала генератора. ! lолярность напряжения определяется знаком ускорения, Функции по преобразованию полезного сигнала и сигнала помехи в умножителях разделены. 1 ак, для умножителей 5, 7, 9, 10 «рабочим» является сигнал помехи. Умножители 5, 7 (совместно с сумматором 6) выделяют сигнал, пропорциона.гьныи квадрату скорости.

При этом исключение сигнала, пропорционального ускореншо, в силу его относительной малости происходит с достаточной точностью. Умножители 9, 10 преобразуют только сигнал помехи. Исключение помехи происходит в сумматорах 8, ll, поэтому на умножи45 тели 12, 13 подается полезный сигнал, не содержащий помехи, чем ооеспечивается точное формирование выходного сигнала устройства, пропорционального угловому. ускорению.

Таким образом, каждый из умножителей должен преобразовывать или полезный сигнал, или сигнал помехи.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых ускоре. ний, содержащее преобразователь скорости вращения в электрический сигнал, например, синхронный и-фазный генератор, обмотки которого связаны со входами т дифференциру. ющих устройств, умножители на синфазные синусоидальные функции угла поворота пре= образователя скорости, выходы которых связаны c IвIх оotдI,аH!м Iи n IвIIыI!хIоoд нnоoгrо o сc у м Iм IаH1тоOIрIаH, о тл ичающееся тем, что, с целью расширения

6 рабочего диапазона скоростей и увеличения

546823

Составитель М. Хаустов

Техред A. Галахова

Редактор И. Шейкин

Корректор H. Аук

Заказ 244,16 Изд. № 205 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Гoc) äàðñòâåííîãî комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раупгская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2 точности измерения в диапазоне высоких скоростей, в устройство введены пг умножителей на опережающие синусоидальные функции угла поворота, т умножителей на отстающие синусоидальные функции угла поворота и пг дополнительных и один вспомогательный сумматоры, причем выходы пг дифференцирующи устройств подключены к первым входам

m дополнительных сумматоров и через умножители на опережающие синусоидальные функции — к входам вспомогательного сумматора, выход которого через умножители на остающие синусоидальные функции соединен со вторыми входами m дополнительных сумматоров, а их выходы соединены с входами упомянутых умножителей на синфазные синусоидальные функции угла поворота.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

5 1. В. П. Комлев, А. И. Копейкин «Электромашинный бесконтактный датчик угловых ускорений», «Приборы и системы управления», № 1, 1971.

2. О. И. Суэтин и др. «Бесконтактный дат10 чик угловых ускорений», Вестник Харьковского политехнического института, серия «Автоматика и вычислительная техника», М 3 (51), Харьков, 1965.

3. Авторское свидетельство ¹ 90021, 15 М. Кл.- аG 01Р 15/08, 1974, (прототип).