Способ измерения скорости вращения вала и устройство для его реализации

 

1. Способ определения скорости вращения вала путем модуляции сигнала на выходе индукционного фазовращателя и измерения его фаэы, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона и точности измерения, определяют изменение фазы начала (п+О-го периода сигнала на выходе индукционного фазовращателя по сравнению с фазой начала (п+1)-го периода эталонного напряжения, питающего фазовращатель, где п - заданное число периодов измерения.•Г100 СО•vlCD •*ч1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„83 7197 (51! G 01 Р 3/48, 3/489

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

»

Зя» ...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИФ - ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2655151/18-10 (22) 12.09.78 (46) 30 ° 12.86. Бюл. И 48 (72) О.Я.Каретный, А.Л.Фрейман, Е.А.Гельман, А.Х.Мардер, P.Õ.Ãàéèÿтуллин, В.А.Ковтунович и В.М.Власов(53) 531. 7. 621. 317. 39 (088. 8) (56) Ахметжанов А.А. Высокочастотные системы передачи угла автоматических устройств. М.: Энергия, 1975, с. 207213.

Авторское свидетельство СССР

Ф 445912, кл. G 01 P 3/48, 1973.

Авторское свидетельство СССР

В 556384, кл. С 01 P 3/48, 1975. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ СТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ определения скорости вращения вала путем модуляции сигнала на выходе индукционного фазовращателя и измерения его фазы, о т л и ч аю— шийся тем, что, с целью расширения диапазона и точности измерения, определяют изменение фазы начала (и+1)-го периода сигнала на выходе индукционного фазовращателя по сравнению с фазой начала (и+1)-го периода эталонного напряжения, питающего фаэовращатель, где n - заданное число периодов измерения.

8371

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее индукционный фаэовращатель, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено формирователем, счетчиком периодов, двумя схемами совпадения, генератором импульсов, двумя счетчиками ипульсов, нуль-органом и буферным регистром, причем вход формирователя подключен к выходу Аазовращателя, а выход — к входу счетчика периодов, выход которого соединен с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых связаны с выходом генератора импульсов, выход первой схемы совпадения подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого через нульорган соединен с третьими входами схем совпадения, при этом выход второй схемы совпадения подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, а выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены с входами буферного регистра.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в измерителе скорости проходки буровых станков, а также в широкодиапазонных автоматических системах управления электроприводами.

Известен способ измерения скорости вращения на базе индукционных фазовращателей, основанный на построении следящей системы за углом поворота фазовращателя.

Недостатком такого способа является низкое быстродействие системы и малый диапазон измерения.

Также известен способ определения скорости вращения, основанный на Аазовом модулировании сигнала на выходе фаэовращателя.

По этому способу скорость и направление вращения определяется по частоте и порядку изменения результатов запоминания на триггерах сравнения.

Недостатками такого способа являются невысокая точность и малый диапазон измерения скорости вращения.

Известен датчик угловой скорости.Это устройство содержит индукционный фаэовращатель (вращающийся трансформатор), два множительных устройства, интегратор, два нелинейных элемента.

Такой датчик представляет собой следящую систему за углом поворота фазовращателя.

К недостаткам устройства следует отнести малый диапазон измерения и недостаточную точность, обусловленную применением множительных устройств.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения при одновременном повыщении точности и сохранении высокого быстродействия.

5 Поставленная цель достигается тем, что измеряется изменение фазы начала (n+1)-го периода сигнала на выходе индукционного фазовращателя по срав10 нению с фазой начала (п+1)-го периода эталонного напряжения, питающего Ааэовращатель, где n — - заданное число периодов измерения, а устройство для осуществления способа снабжено формирователем, счетчиком периодов, двумя схемами совпадения, генератором импульсов, двумя счетчиками импульсов, нуль-органом, буферным регистром, причем вход формирователя подключен к выходу Аазовращателя, а его выходк входу счетчика периодов, выход которого соединен с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых связаны с выходом генератора импуль25 сов, выход первой схемы совпадения подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого через нуль-орган соединен с третьими входами схем совпадения, причем выход. второй схемы совпадения подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, а выходы первого и второго счетчиков импульсов связаны с входами буАерного регистра.

На чертеже дана структурная схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит индукционный фазовращатель 1, формирователь 2, счетчик 3 периодов, генератор 4 имU> = U, sin,t, (1)

U = U > sin(+ 4» ) t» (2) где 0 — эталонное напряжение, питающее Фазовращатель, 20

U, — амплитуда эталонного напряжения, — частота эталонного сигнала, Ucd — сигнал на выходе Фазовращателя, 25

U — амплитуда сигнала на выходе

Фазовращателя, cd — скорость вращения Фазовращателя.

f*

При этом К = 2Hn —, ()» (3) f*

N 21 n — — —, (4)

2 (д.+ и) ф где f* — частота следования высокоча- 35 стотных импульсов заполняющих интервалы измерения.

Тогда изменение фазы начала (n+1) периода сигнала с фазовращателя по сравнению с фазой начала (и+1) перно- 40 да эталонного напряжения определяется формулой

2 nf* c u)

Нй -N (5)

u) cd,+ и)

Э э 45

Полученное соотношение показывает связь между числом N и скоростью вращения cd вала фазовращателя, т.е. отпадает необходимость синхронизации во времени сигналов Б и U ..

Максимальное значение числа N: определяет диапазон измерения скоростей. Иэ формулы (5) видно, что выбирая соответствующим образом число периодов и измерения и частоту f+ можss но изменять диапазон и быстродействие измерителя скорости. Максимальное значение частоты f* следования высокочастотных импульсов, заполняющих

3 8371 пульсов, схемы 5 и 6 совпадения, счетчики 7 и 8 импульсов, нуль-орган

9, буферный регистр 10.

Сущность способа заключается в следующем. За время п периодов эталонного напряжения может пройти N, импульсов высокой частоты f+ и число это известно заранее, а за время и периодов сигнала на выходе фазовращателя подсчитывается N импульсов 10 высокой частоты и число N = N — N

2 пропорционально изменению фазы начала (и+1) периода сигнала на выходе фазовращателя по сравнению с Фазой начала (n+1) периода эталонного напряжения, 15

97 4 интервалы измерения, ограничивается быстродействием применяемых элементов, а требуемое быстродействие измерителя определяет допустимое число периодов и измерения.

Устройство работает следующим образом.

Фаэомодулированный синусоидальный сигнал с выхода индукционного фаэовращателя 1 преобразуется формирователем 2 в фазомодулированную последовательность импульсов. В течение и периодов последовательности импульсов сигнал на выходе счетчика 3 периодов подготавливает схемы 5, б .совпадения к работе. В исходном состоянии в счетчике 7 записано число, соответствующее Фазе начала (и+1) периода эталонного напряжения, питающего индукционный Фазовращатель 1, счетчик

8 импульсов находится в нулевом состоянии, сигналом на прямом выходе нуль-органа 9 открыта схема 5 совпадения, сигналом.на инверсном выходе нуль-органа 9 закрыта схема 6 совпадения.

Импульсы от генератора 4 через схемы совпадения поступают на вход счетчика 7, работающего в режиме вычитания.

При вращении фазовращателя 1 в сторону, противоположную направлению вращающегося поля, в нем к началу (п+1)-ro периода последовательности импульсов на выходе Формирователя 2, в счетчике 7 оказывается код измеряемой скорости в соответствии с формулой (5), при этом сигналом на выходе счетчика периодов 3 закрывается схема совпадения 5 и код измеряемой скорости записывается из счетчика 7 в буферный регистр 10, где хранится в течение следующего цикла измерения.

При вращении Фазовращателя 1 в сторону, совпадающую с направлением вращения поля, счетчик 7 импульсов во время цикла измерения обнуляется, при этом нуль-орган 9, срабатывая, закрывает схему 5 совпадения и открывает схему 6 совпадения, вследствие чего импульсы от генератора 4 поступают в счетчик 8, работающий в режиме сложения. К началу (и+1)-го периода последовательности импульсов на выходе Формирователя 2, когда сигналом на выходе счетчика 3 периодов закрывается схема 6 совпадения, в счетчике 8 импульсов оказывается код

Редактор С.Титова

Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Рещетник

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7140/4

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 837197 6 измеряемой скорости в соответствии следующего цикла измерения. Сигнал с формулой (5). Этот код записывается направления вращения формируется в регистр 10 где хранится в течение нуль-органом 9.