Способ измерения угловой скорости вращения
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ «««««
°, «1
Союз Советскиз. Соарталистичвскии
Республик
G 01 P 3/46 Государственный коинтет СССР по делам нзобретеннй н открытнй Опубликовамо1508«79, Бюллетень Hо 30 Дата опубликования описания 2008.79 (Я) УДК 531.767 (088.8) (72) Авторы ИЗОбРЕтЕНИЯ P.T. Шрейнер, Ю.В. Калуцкий и H.Â. Минаев (71) Заявитель Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С .М. Кирова (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения угловой скорости вращения вала. Известны способы измерения скорости вращения с помощью реверсивных бесконтактных тахогенераторов(1), где в качестве датчиков скорости вращения вала применяются магнитные, электрические и фотодатчики. Извест ные способы измерения угловой скорости вращения не в состоянии обеспечить одновременно высокую точность, быстродействие и диапазон измерения. 15 Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения с помощью реверсивного бесконтактного тахогенератора(2), заключающийся в фаэовой модуляции йногофазного сигнала генератора опорного напряжения с помощью бесконтактной индукционной машины, работающей в режиме фазовращателя, с последующей демодуляцией выходного сигнала индукционной машины тем же сигналом генератора опорного напряжения. Путе фильтрации выходного сигнала первого модулятора выделяется гармоническая составляющая, частота которой пропорциональна скорости вращения вала индукционной машины, а амплитуда постоянна. С помощью последующего дифференцирования частотно-зависимой цепью выделяется косинусоидальный сигнал, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения вала. Путем вторичной модуляции сигналом генератора опорного напряжения и фазочувствительного выпрвмления на выходе устройства получают аналоговый сигнал, величина и знак которого зависят от скорости и направления вращения вала индукционной машины. Недостатками такого способа измерения скорости вращения являются нелинейность характеристики, а также низкое быстродействие. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения. Указанная цель достигается тем, что по предлагаемому способу выходной сигнал индукционной машины преобразуют в сигнал прямоугольной формы, демодулируют его опорным прямоугольным сигналом, преобразуют демодулированный сигнал путем фильтрации в сигнал треугольной формы и 679875 25 после дифференцирования этот сигнал с помощью управляющего сигнала, сформированного из сигналов треугольной формы, подают поочередно на выход. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предла- 5 гаемый способ измерения скорости вращения; на фиг. 2 и 3 - диаграммы выходных сигналов различных элементов устройства при противоположных направлениях вращения вала индукци- (О онной машины. Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, индукционную машину 2, усилитель-ограничитель 3, демодулятор 4, фильтр 5, дифференциатор 6, формирователь 7 сигнала управления, коммутатор 8 и формирователь 9 импульсного выхода. Выходной сигнал генератора 1 опорного напряжения, представляющий 20 собой симметричную многофаэную (например трехфазную) систему прямоугольных сигналов, подается на трехфазную обмотку индукционной машины 2 и на первый вход демодулятора 4. С однофазной обмотки индукционной ма.шины 2 снимается сигнал, промодулированный по фазе на угол, пропорцио.нальный углу поворота вала индукционной машины. Этот сигнал подается на усилитель-ограничитель 3, на выходе которого формируется сигнал прямоугольной формы, а затем поступает на второй вход демодулятора 4. При вращении ротора индукционной машины 2 выходной сигнал фильтра 5 представляет собой симметричную трехфазную систему сигналов треугольной (а не косинусоидальной — как в прототипе) формы U< U>, U (см. фиг. 2) . Частота этих сигналов равна час- 40 тоте вращения вала индукционной машины, амплитуда постоянна, а чередование фаз определяется направлением вращения.. Ha выходе дифференциатора 6 выделяются сигналы U, Uy и U(45 прямоугольной формы (так как производная от наклонной линии постоянна), частота и амплитуда которых пропорциональна скорости вращения вала индукционной машины С мутатора 8 сигналы прямоугольной формы U, U и Бспреобразуются в аналоговый сигнал, величина которого прямо пропорциональна скорости вращения. Преобразования в коммутаторе можно описать выражением: ц =(.(г +ц(г +о(В ((1 a al Ъ Ъ с с где Us „, — аналоговый сигнал первого выхода устройства, I Uz,01 и U — сигналы дифференциатора, F,F>,F — сигналы управления а(ь с коммутатором. Для управления коммутатором 8 формиРователь 7 сигналов УправлениЯ.Рс(, F формирует их из трехфазного сигнала Ua Vi, Vc в соответствии с выражением: Ра = -((-(з19п 0 — sign П)() Р, = — (sign Уа — sign U(- ) (2 (F = - )-(sign Ut(— sign U )( где sign U = 1 при V)0 sign U =-1 при U<0 Таким образом при изменении скорости вращения меняется частота сигнала Uz, U, U; это ведет к из/ ( менению амплитуды сигнала Ба, Uy, I а это ведет к изменению величины аналогового сигнала Us(,(„(на первом выходе устройства. При изменении направления вращения изменяется порядок чередования фаз Па, Ui„U(-„, фаза сигналов Ра(Ft, F изменяется по отношению к соответствующим сигналам U, UI, V на противоположную . Вследствие этого и достигается знакочувствительность устройства, то есть изменение полярности айалогового сигнала Ug(,(q при изменении направления вращения ротора индукционной машины (фиг. 37 . На выход формирователя сигнала управления 7 подключен формирователь 9 цифрового выхода, частота выходных импульсов которого строго пропорциональна скорости вращения вала индукционной машины. Выходная характеристика линейна вследствие линейной зависимости амплитуды продифференцированных сигналов U> Ut(U(.- поступающих на l ( вход коммутатора, от скорости вращения. Фазовый сдвиг, вносимый фильтром 5, в отличие от прототипа, не оказывает влияния на линейность характеристики, так как и выходное (( сигналы коммутатора Ба, П((U и сигналы управления им Ра, Р1 (F формируются из одного и того же выходного сигнала фильтра U, 0, U Это позволяет говорить о повышенной точности измерения. Кроме того, как видно иэ фиг. 2 и 3, продифференцированные сигналы Па, Uy, U на каждом из интервалов их подключения к выходу устройства являются постоянными, что и обеспечивает постоянство выходного сигнала устройства. Формула изобретения Способ и змере ни я угловой скорости вращения путем фавовой модуляции многофаэного опорного сигнала индукционной машиной демодуляции выходного сигнала и преобразования демодулированного сигнала в аналоговый и импульсный сигналы, о т л и ч ающийся тем, что, сцельюповышения точности и быстродействия измерения, выходной сигнал индукционной машины преобразуют в сигнал прямоугольной форьы, демодулируют его опорным прямоугольным сигналом, преобразуют демодулированный сигна путем фильтрации в сигнал треугольной форьи и после дифференцирования этот сигнал с помощью управляющего .сигнала, сформированного 679875 6 из сигналов треугольной формы, подают поочередно на выход. Источники информации, прин ятые во внимание при экспертизе 1. Путников В.В. и др. Реверсивные 5 5есконтактные тахогенераторы постоянного тока, М., Информэлектро, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР Э 478324, кл. G 06 G 7/18, 1974. Составитель Е. Швецов Редактор А. Бибер : ТехредИ.Асталош Корректор Е.Лукач Заказ 4781/39 Тираж 1090 Подписное IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
