Устройство для измерения угловой скорости

 

ызы

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеаа т.овотскиа

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.05.77 (21) 2484502/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 05.06.78 (51) М. Кл е G 01Р 3/46

Государстеенньй комитет

Совета Мнннстров МСР

h0 делам изобретений и открытий (53) УДК 531,781(088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Сиротин, В. Л. Кацевич, В. В. Королев, А. А. Никольский и В. П. Федоров (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для безынерционного измерения угловой скорости машин и механизмов, например, в быстродействующих прецизионных электроприводах постоянного и переменного тока.

В настоящее время широко применяются для преобразования скорости в электрический сигнал тахогенераторы переменного и постоянного тока (1).

К недостаткам тахогенераторов постоянного тока следует отнести наличие в выходном сигнале оборотных и коллекторных пульсаций, а в тахогенераторах переменного тока при выпрямлении выходного сигнала и фазных пульсаций.

В известном датчике угловой скорости (2) для подавления оборотных пульсаций используется синхронная машина, ротор которой связан с ротором тахогенератора, а их обмотки включены встречно.

В данном датчике компенсируется лишь первая гармоника оборотных пульсаций, но не компенсируются высшие гармонические составляющие и фазные пульсации при наличии выпрямителя, а введение сглаживающего фильтра снижает быстродействие датчика.

Целью изобретения является повышение быстродействия путем безынерционной компенсации фазных и оборотных пульсаций в выходном напряжении.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее тахогенератор переменного тока и датчик углового положения ротора, дополнительно снабжено последовательно соединенными функциональным преобразователем, подключенным к выходу датчика углового положения, перемножителем и

10 сумматором, при этом второй вход перемножителя соединен с выходом сумматора.

Такое выполнение устройства при определенном выборе функции угла поворота, воспроизводимой функциональным преобразова15 телем, позволяет полностью скомпенсировать оборотные и фазные пульсации выходного сигнала устройства, пропорционального измеряемой угловой скорости. Благодаря этому отпадает неохбодимость в фильтрации выходно20 го сигнала, что приводит к повышению быстродействия предлагаемого устойства и к повышению точности измерения угловой скорости.

На фиг. 1 представлена схема предлагае25 мого устройства; на фпг. 2 — сигналы на выходе элементов устройства в функции угла поворота тахогенератора.

На фиг. 2 даны следующие обозначения:

Ui, Uq, U — соответственно выходной сигнал

ЗО выпрямителя, выходной сигнал устройства для

613241

10

60 изМерения угловой скорости и выходной сигнал функционального преобразователя; q>— угол поворота вала тахогенератора. Характер сигналов на фиг. 2 соответствует случаю использования трехфазного тахогенератора переменного тока и шестифазной схемы выпрямления.

Устройство содержит тахогенератор 1 переменного тока, соединенный выходом с выпрямителем 2, и последовательно соединенные датчик 3 углового положения, функциональный преобразователь 4, перемножитель 5 и сумматор 6. Выпрямитель 2 соединен выходом с вторым входом сумматора 6, а выход сумматора 6 соединен с вторым входом перемножителя 5.

Функциональный преобразователь 4 предназначен для воспроизведения нелинейной функции угла поворота тахогенератора, дополняющей его пульсирующий сигнал при некоторой угловой скорости до неизменного значения. Задание нелинейной функции наиболее просто может быть осуществлено при совмещении в одном элементе функций нелинейного преобразователя 4 и датчика 3 положения, например, путем установки на одном валу с тахогенератором вращающегося потенциометра с нелинейной характеристикой, либо при использовании фотодатчика с установленной на одном валу с тахогенератором непрозрачной маской, контур которой сформирован в соответствии с заданной нелинейной функцией угла поворота тахогенератора.

Расчеты показывают, что устройство малокритично к погрешностям используемого в нем аналогового перемножителя, что позволяет применять наиболее простые схемы перемножения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал переменного тока с тахогенератора

1, пройдя через выпрямитель 2, поступает на вход сумматора б, где суммируется с компенсирующим сигналом U4, формирующимся на выходе перемножителя 5. При полной компенсации фазных и оборотных пульсаций на выходе сумматора 6 появляется сигнал, пропорциональный угловой скорости тахогенератора и не содержащий указанных пульсационных составляющих, присущих исходному сигналу на выходе выпрямителя. В некоторый момент времени t в условиях полной компенсации сигнал на выходе сумматора б определяется суммой

U, (t) = U, (t) + U, (t) = К o) (t), (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности; а (/) — угловая скорость.

Необходимый компенсирующий сигнал

U4(t) формируется на выходе перемножителя

5 путем перемножения выходного сигнала уст4 ройства U2(t) и сигнала U (t) с выхода функ. ционального преобразователя 4 Ф 74 () — U3 () 73 ()1 (2)

Из выражений (1) и (2) однозначно определяется зависимость сигнала на выходе функционального преобразователя 4 U (t) от времени, который необходим для полной компенсации пульсационпых составляющих выходного сигнала

U t) 2 (t) 1 (t) K о (t) 1 (t) (2 () K о () При некоторой фиксированной угловой скорости e(t) = ао — — const получим (, ) "о — Ut (9) (3)

K Mî

Выражение (3) описывает характер нелинейной зависимости, воспроизводимой функциональным преобразователем 4. Конкретный вид нелинейности Ua(V) определяется особенностями используемого экземпляра тахогенератора и схемы выпрямления. Для задания нелинейности (7з(ср) в соответствии с формулой (3) достаточно иметь осциллограмму выходного сигнала выпрямителя Ui (q), полученную за один полный оборот тахогенератора при некоторой фиксированной угловой скорости во.

Проведенные эксперименты подтвердили, что предлагаемое устройство позволяет осуществлять точное (пульсации на выходе устройства снижаются в 100 — 500 раз) и практически безынерционное измерение скорости различных механизмов.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловой скорости, содержащее тахогенератор переменного тока, вал которого жестко связан с датчиком углового положения, а выходная обмотка подключена к выпрямителю, и сумматор, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем безынерционной компенсации фазных и оборотных пульсаций в выходном напряжении, оно снабжено последовательно соединенными функциональным преобразователем, подключенным к выходу датчика углового положения, перемножителем и сумматором, при этом второй вход перемножителя соединен с выходом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тун А. Я. Тахогенераторы для систем управления электроприводами. М.-Л., 1966, с. 47 — 52.

2. Авторское свидетельство № 454478, кл. G 01Р 3/46, 03.05.73.

613241

Рог. 2

Pun. f

Составитель Е. Швецов

Техред И. Михайлова

Редактор Н. Суханова

Корректор Л. Орлова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1126/2 Изд. М 484 Тираж 1122

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3К-35, Раушская наб., д. 4!5