Устройство для измерения угловой скорости

 

<щ7 7655

ОПИС

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических,Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 250178 (21) 2573013/18-10 с присоединевием заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2502.80. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 250280

{51)м. Кл,2

G P 3/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

{53) УДК 531.768 (088.8) (72) Автор изобретения

Н.В.Лыков (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

Изобретение касается измерительной техники, а именно измерения малых угловых скоростей, например, при поворотных маневрах замлеройных мат 5 шин или свайных драг.

Известны гидроскопические тахометры, например, типа ДУСМ-А, предназначенные для измерения угловой скорости поворотов самолета относительно вертикальной оси. По величине отклонения двухстепенного гидроскопа (величина угла поворота) измеряют. угловую скорость.

Гидроскоп тахометра соединен со стрелкой, а корпус снабжен шкалой с сеткой делений, которые позволяют производить непосредственную оценку величины угловой скорости (1) .

Однако гидроскопические тахомет2ц ры имеют малый моторесурс (порядка

2000 часов), а их порог чувствительности находится значительно,выше. нижнего предела изменения угловой скорости поворота свайных драг, что 25 практически исключает их использование.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройством,содержащее сельсин, ро- Зр тор которого связан с контролируемым объектом. КонцЫ трехфаэной обмотки сельсина подключены к первичным обмоткам трех трансформаторов, образуя замкнутый контур. Вторичная обмотка одного трансформатора подключена непосредственно к сумматору; а вторичные обмотки двух других трансформаторов — через фильтры, обеспечивающие сдвиг фазы выходного сигнала на 120 и 240 . На выход сумматора подключен частотный дискриминатор.

При вращении ротора сельсина на концах трехфазной обмотки появляются напряжения, которые трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов и далее поступают на вход сумматора °

Выходное напряжение сумматора определяется следующим выражением зо й0* sin(Pp я )т, где U — амплитудное значение наЩ пряжения, зависящее от максимального значения ЭДС в фазе и коэффициента трансформациит — частота источника питания переменного напряжения; — угловая скорость контролируемого объекта.

717655

U= О - р coo t

x

Устройство для измерения угловой б5 скорости, содержащее сельсин, трехОднако изменение угловых скоростей малой величины, например при повороте свайной драги максимальная угловая скорость .я = 0,01 рад/сек, в то время как частота промышленного источйика ы = 50 гц, т.е.

5 - 300 рад/сек, следовательно разность ы -Л- практически не изменится на всем диапазоне измерения угловой скорости драги Ю, лежащей в пре., делах 0,0005-0,01 рад/сек,, Кроме того частота напряжения на выходе частотного дискриминатора настблько мала, что при переходе к аналоговому сигналу сгладить эту частоту очень трудно. Последнее вызывает "увеличение постоянной времени и отрицатель.но сказывается на точности измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено дополни- 20 тельно тремя трансформаторами, первичные обмотки которых соединены в треугольник и подключены к-трехфаэной обмотке сельсина, а каждая вторичная обмотка всех шести транс- 25 форматоров подключена через после довательную цепь, содержащую выпрямитель, дифференциатор и второй выпрямитель, к входам сумматора.

На фиг.1 изображена структурная 3() схема предложенного устройства; на фиг. 2 — диаграммы напряжений на выходах трансформатора, выпрямителя, дифференциатара и второго выпрямителя; на фиг. 3 — диаграммы напряжений на входах и на вйходе сумматора.

Устройство содержит сельсин 1, ротор которого связан с контролируемым объектом (не.показан). Концы 2-4 трехфаэной обмотки сельсина подклю.чены к пеРвичным обмоткам трансформаторов 5-7, соединенных между собой в звезду и к первичным обмоткам трансформаторов 8-10, соединенных между собой в треугольник. Каждая вторичная обмотка всех шести трансформаторов подключена через последовательную цепь, содержащую выпрямитель 11, дифференциатор 12 и второй выпрямитель 13, к входам сумма- тора 14. Коэффициенты трансформации 5р трансформаторов 5-10 подобраны так, что выходные напряжения на вторичных обмотках, независимо от схемы включения первичных обмоток, одинаковы. дифференциаторы 12 выполлняются иден- 55 тичнфя по -схеме операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью по напряжению„ на ! входе которого включен конденсатор.

Сумматор 14 может быть выполнен по схеме операционного усилителя, охва- бО

:ченного отрицательной обратной связью

-по напряжению, на входе которого включены резисторы по числу входов.

Работа устройства заключается в следующем.

При,вращении ротора сельсина на концах трехфазной обмотки появляются напряжения, которые трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов (фиг. 2а). Огибающая напряжения вторичной обмотки трансформаторов определяется по следующему выражению

u = u tsin(t+ ч., )+ sin(sa+ +

1 где Ч 1 — угол сдвига огибающей напряжения вторичной обмотки

i-го трансформатора от оги; бающей напряжения одного иэ трансформаторов, принятого за исходный (углы Vi имеют следующие значения:

0, 30, 120, 150, 240

270 ).

Напряжение вторичной обмотки трансФорматора последовательно выпрямляется (фиг. 2б) на выпрямителе 11, затем дифференцируется на дифференциаторе 12 (фиг. 2в) . Напряжение ча выходе дифференциатора определяется иэ выражения где угол Л. измеряется от 0 до

Как видно иэ выражения (2) амплитудное значение напряжения на выходе дифференциатора 0„,Я.пропорцйонально угловой скорости.й.. На фиг.

2г представлена диаграмма напряжения на выходе второго выпрямителя 13.

Полуволны напряжений на выходах вторых выпрямителей 13 (фиг. За, б, в, r g, e) имеют сдвиг фаз от полуволны напряжения на входе одного из выпрямителей, принятого за исходный; которые имеют, значения: 30, 60О, 90ОР 120О 150О. Выходные напряжения вторых выпрямителей 13 суммируются на сумматоре 14, на выходе которого получается постоянное напряжение (фиг.

3ж),пропорциональное угловой скорости

c амплитудой пульсаций до 1,71% и определяемое выражением где угол (1Л+ V) ) изменяется в пределах от -90 до +90, а Ч имеют значения Оо, 30, 60, 90о, 120о, 150

Внедрение предложенного устройства для.измерения угловой скорости позволит повысить точность измерения

Угловой скорости поворота (например) драги при обработке твердых грунтов, когда скорость снижается до значений, сопоставимых с, порогбм чувствительности датчика прототипа.

717655 фаэные обмотки которого подключены к измерительной схеме, выполненной в виде трансформаторов, первичные обмотки которых соединены в звезду, и сумматора вторичных напряжений трансформаторов, о т л и ч а ю ш е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительно тремя трансформаторами, первичные обмотки которых соедийены в треугольник и подключены к трехфазной обмотке сельсина, а каждая вторичная обмотка всех шести трансформаторов подключена последо. вательно через выпрямитель, дифференциатор и второй выпрямитель к входам сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Павлов В.A. Ãèäðîñêoïè÷åñêèé эффект его проявление и использование . Судостроение Ленинград, 1967, с.143-148.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 322719, кл. G 01 P 3/48, 1964 ,(прототип) .

4ЬгЗ

Составитель В.Ковнисаренко

Редактор A,Èìåëüêèí Техред М.Келемеш Корректор В.Синицкая

Заказ 9832/61 Тираж 1019 - Подписное

ЦНИИПИ Госудафстфенного комитета СССР

rio делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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