Устройство для измерения малой относительной разности скоростей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п>662879 (61) Дополиительиое к авт. саид-ву(22) Завалено 05,05,77 (21) 2482760/18-21 с присоединением заявки й9 (23) Г3риоритет (54)М. Кл. (j 01Р 23/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликоааио i 5p 579. Бюллетень Мо 18 (53) УДК 821.317 °.761(088.8) Дата опубликования описания 1505.79 (72) Авторы изобретения

О.Н.Мельников и В.Ф.Барков (7)) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛОЙ

ОТНОСИТЕЛЬНОЙ РАЗНОСТИ СКОРОСТЕЙ

Изобретение относится к области электроизмерительйой техники и пред.назначено для измерения малой относительной разности скоростей.

Известны устройства для измерения малой относительной разности угловых скоростей механизмов, в которых из-за неизбежной несоосности датчиков и механизма и угловых перекосов возникает гармоническая погрешность (оборотные пульсации частоты) выходного сигнала датчика, проводящая к появлению пульсаций на измеряемой разности частот, величина которых при малой разности скоростей сопоставима с измеряемой величиной, а период равен периоду вращения датчика.

Задача подавления пульсаций измеряемой разностной частоты успешно решена в аналоговых устройствах, непосредственно измеряющих относительную разность частот, причем запаздывание измерений в них составляет величину порядка нескольких десятков периодов низшей частоты (1) .

Недостатком этих устройств является пропускание оборотных пульсаций разностной частоты. Сглаживание этих пульсаций требует применения фильтров с запаздыванием " превышаю-ЗО

Ч щим в 10-30 раз период оборотных пуЛьсаций Т, равный 1/п, где и число оборотов датчика за секунду.

При количестве импульсов и на оборот датчика запаздывание на низшей часто.те измерения, выраженное в количестве имйульсов. входной частоты, составит: и Н = (10-;30) Н

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее преобразователи скорости в частоту (тахогенераторы), средство для установления несовпадения между входными частотами, й1 и формирования в двух каналах пары последовательностей, представляющих соответственно частоты fZ и f1, но беэ совпадения во времени, средство для вычитания меньшей частоты иэ большей, имеющее два канала вычитания, один иэ которых действует, когда f<>f< а другой когда.

Г1> f< формирователь импульсов разнос ной частоты и аналоговый усилитель.

Для подавления пульсаций в цепи обратной связи усилителя включен сглаживающий фильтр, образованный параллельной Я С-цепочкой. Запаздывание измерений в этом устройстве бб2879 определяется необходимостью сглаживания пульсаций при наименьшей текущей частоте (2) .

Однако использование этого устройстэа при работе механизмов э широком диапазоне скоростей нецелесообразно, поскольку запаздывание изме рений на высоких частотах будет составлять от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч перйодов текущей частоты.

Целью изобретения является увеличение быстродействия измерений при увеличении текущей скорости вращения механизмов °

Это достигается тем, что в устройство для измерения малой относи- 15 тельной разности скоростей, содержащее преобразователи скорости в частоту, выходы которых подключены к входам блока формирования импульсов входных частот, выходы котброго,р через блок вычитания соединены с блоком формирования импульсов разностной частоты, а также выходной операционной усилитель с параллельной

ЧС-цепочкой в цепи обратной связи, дополнительHo введены два управляемых ключа, блок формирования импульсов .постоянной длительности и R С-цепочка, причем выход первого управляемого ключа подключен к входу выходного операционного усилителя, один вывод резистора подключен к первому входу первого управляемого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов постоянной длительности и с первым входом второго управляемого ключа, к второму входу которого через RC-цепочку подключен выход блока формирования импульсов разностной частоты, при этом выход второго управляемого клю" 40 ча подключен к входу выходного операцивнного усилителя, а вход блока формирования импульсов постоянной длительности подключен к одному иэ вйходов блока формирования импульсов входных частот.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразователи 1 и 2 скорости в частоту, блок 3 формирования импульсов входных частот, блок 4 вычитания, блок 5 формирования импульсов раэностной частоты, блок б формирования импульсов постоянной длительности, М С-цепочку 7, образованную конденсатором 8 и резистором 9, управляемые ключи 10 и

11, операционный усилитель 12, в цепь обратной связи которого включены управляемый ключ 11, конденсатор 13 и резистор 14. 60

Устройство работает следующим образом.

Импуль сы частот 1 и f < с вйходов преобразователей 1, и 2 скорости в частоту поступают на входы блока 3 формиров ания импульсов, которые затем поступают на эходы блока 4 вы- читания. В блоке 4 выделяются и формируются импульсы разностной частоты (4> — f<) или (f1 - f> ), которые преобразуются блоком 5 в импульсы тока постоянной амплитуды и длительности.

Среднее значение тока р на выходе блока 5 пропорционально разности частот f и f т.е.< =k(f2-f1),ãäå 3c— коэффициент пропорциональности.Конден. сатор 8 заряжается импульсами тока, поступающими с блока 5,а разряжается на низкоомный вход усилителя 12 через цепочку из последовательно включенных резистора 9 и ключа 10 ° Сопротивление 2< 1 активного звена этого фильтра равно: 8

߄) = — g

1 tî 2 где Ч8 — сопротивление резистора 8; о — длительность выходного импульса блока б, в течение которого открывается ключ 10.

Таким образом, постоянная времени фильтра + равна:

R8Có

<Р1 а 2 где С7- емкость конденсатора 8.

Запаздывание, вносимое фильтром, обратно-пропорционально текущей частоте 1 соответствующего датчика, т.е. оно уменьшается с увеличением скорости механизма. Ток tp c выхода б. ока 5 поступает на Вход усилителя 12, выходное напряжение которого равно:

qe й!з (2 f11

11эых = р

f;f t0f, гдеR1>- сопротивление резистора 14.

Напряжение выходного сигнала усилителя пропорционально относительной разности входных частот или относительной разности скор6стей вращения механизмов. Элементы 11, 12 и 14 обратной связи усилителя 12 образуют второе звено фильтра, постоянная времени которого р равна

Р!з С

t в 2 где С - емкость конденсатора 12.

Запаздывание, вносимое этим звеном, также обратно-пропорционально (скорости) .

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается уменьшение запаздывания (увеличение быстродействия) измерения относительной разности скоростей при увеличении текущей скорости вращения механизмон.

Путевое запаздывание, вйражаемое в количестве импульсов входной частоты, остается постоянным и равным минимальному значению.

662879

Формула изобретения

Составитель В.Муляр

Редактор A.ÂÌåëüêèí Техред Л.Алферова Корректор С.Патрушева

Заказ 2691/47 Тираж 1089 Подписное

UBHHI1H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130350 Иосква X-35 Рараская наб.z д.4)5

Филиал Itntl Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Устройство для измерения малой относительной разности скоростей, содержащее преобразователи скорости в частоту, выходы которых подключены к входам блока формирования импульсов входных частот, выходы которого через блок вычитания соединены с блоком формирования импульсов разностной частоты, а также выходной операционный усилитель с параллельной ЯС-це- 10 почкой в цепи обратной связи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью УвЕличения бЫстродействияизмерений при увеличении текущей скорости вращения механизмов, в него дополнительно введены два управляемых ключа, блок формирования импульсов постоянной длительности и

RC-цепочка, причем выход первого управляемого ключа подключен к входу выходного операционного усилителя, один вывод резистора подключен к первому входу первого управляемого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов постоянной длительности и с пер вым входом второго управляемого ключа, к второму входу которого через R С-цепочку подключен выход блока формирования импульсов разностной частоты, при этом выход второго управляемого ключа подключен к входу выходного операционного усилителя, а вход блока формирования импульсов постоянной длительности подключен, к одному иэ выходов блока формирования импульсов входных частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. лвторское свидетельство СССР

Р 289365, кл.Cj 01 R 23/02, 1967.

2. Патент СШа М 3534261, кл. 324-79, 1967.