Датчик угловой скорости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»838564

Союз Советских

Социалистических

Ресвублмм

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 100879 (21) 2849111д8-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.0681.6кзллетень ¹ 22 (51)М. Кд.з

G 01 Р 3/44

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (5З) УДК 621. 317..39:531.77 (088.8) Дата опубликования описания 15.06.81

А.Ф. Гришков, А.H. Гуляев, И.Г. Дорух

/ и А.В. Маргелов

i (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДАТЧИК УГЛОВОИ СКОРОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловой скорости вращающихся валов механизмов и машин в электромеханических системах автоматического регулирования.

Известен датчик угловой скорости, содержащий линейные измерители углового положения с последующим включением линейных дифференцирующих цепей (1 ).

Однако такой датчик очень чувствителен к помехам и имеет низкую разрешающую способность.

Известен также датчик угловой скс рости, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, к синусной и косинусной обмоткам которого подключены амплитудные демодуляторы, линейный фильтр, подключенный через 20 интегратор к входам нелинейных элементов соответственно с синусоидальной характеристиками (2j.

Недостатком этого датчика являет- 25 ся ограниченная точность, обусловленная трудностью обеспечения высокой идентичности характеристик входящих в состав датчика двух множительных устройств.

Целью изобретения является повышение точности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик введены генератор так товых импульсов, три коммутатора, последовательно соединенные, сумматор, нелиней;-:ый элемент с квадратичной характеристикой, инвертор, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющим входам коммутаторов, сигнальные входы первого коммутатора подключены к выходам амплитудных демодуляторов, а выход — к первому входу сумматора, сигнальные входы второго коммутатора подключены к выходам нелинейных элементов с синусоидальной и косинусоидальной характеристиками, а выход ко второму входу сумматора, первый сигнальный вход третьего коммутатора подключен к выходу нелинейного элемента с квадратичной характеристикой, второй сигнальный вход — к выходу инвертора, а выход — Ko входу линейного фильтра.

На чертеже приведена структурная схема датчика угловой скорости.

Датчик угловой скорости содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор 1, амплитудные демодулято838564 ры 2 и 3, подключенные соответственно к синусной и косинусной обмоткам синусно-косинусного вращающегося трансформатора 1, линейный фильтр 4, выход которого через интегратор 5 соединен с входами нелинейных элементов 6 и 7 соответственно с синусоидальной и косинусоидальной характеристиками, генератор 8 тактовых импульсов, подключенный к управляющим входам коммутаторов 9, 10 и 11, последовательно соединенные, сумматор 12, нелинейный элемент 13 с квадратичной характеристикой, инвертор 14, сигнальные входы коммутатора 9 подключены соответственно к выходам амплитудных демодуляторов 2 и 3, а выход коммутатора 9 подключен к первому входу сумматора 12, сигнальные входы коммутатора 10 подключены к выходам соответствующих нелинейных элементов -6 и 7 соответственно с синусоидальной и косинусоидальной характеристиками, а выход коммутатора 10— ко второму входу сумматора 12, первый сигнальный вход коммутатора 11 подключен к выходу нелинейного элемента с квадратичной характеристикой 13, а второй сигнальный вход к выходу инвертора 14, выход коммутатора 11 подключен к линейному фильтру 4.

В другом поло::, пройдя через сумматор 12, нелинейный элемент 13 с квадратичной характеристикой и инвертор 14, образуют на входе линей5 ного фильтра 4 сигнал отрицательной полярности, равный по величине

У, = - fAo (co s 4+s i n P)j

Генератор 8 тактовых импульсов, управляя коммутаторами 9, 10 и 11,,позволяет получить на входе линейно- го фильтра 4.переменный сигнал, имеющий форму меандра, амплитуда положи1 тельных импульсов которого равна V а отрицательных — V

Этот переменный сигнал, проходя через линейный фильтр 4, усредняет ся и усиливается с одновременным подавлением шумов, и при С на выходе линейного фильтра 4 будем иметь сигнал

"7= ФА где ц. — угловая скорость;

Кф — коэффициент передачи линейного фильтра 4.

Сигнал Vz интегрируется интегратором 5 до тех пор, пока истинное значение угла а не будет близким к измеренному р, т.е. датчик представляет следующую систему за углом.

С выхода интегратора 5 снимается сигнал, равный измеренному значению угла . Следовательно на входе. интегратора 5 или на выходе датчика. получен сигнал, пропорциональный производной от угла < поворота ротора

Формула изобретения

Устройство работает следующим образом.

При повороте ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора (CKBT) 1 на произвольный угол Д, на выходах амплитудных демодуляторов 2 и 3 будут сигналы вида

V =Aosiin с

V =Aocos Ф где V — сигнал на выходе амплитудно1 го демодулятора 2;

V — сигнал на выходе амплитудно2 го демодулятора 3;

A — амплитуда сигнала.

На выходах нелинейных элементов соответственно с синусной и косинусной характеристиками 6 и 7 будем иметь сигналы

, =A,sing, Ч4=Аосаь P i где P — угол поворота ротора СКВТ, измеряемый интегратором 5;

V — сигнал на выходе нелинейно3 го элемента 6, V4 — .сигнал на выходе нелинейного элемента 7.

В первом положении коммутаторов 9, 10 и 11, как показано на чертеже, сигналы V< и Ч, пройдя через сумматор 12, нелинейный элемент 13 с квадратичной характеристикой образуют на входе линейного фильтра 4 .сигнал положительной полярности, равный по величине

Vg = (А > (s i пс(+ co s P ) ) .

Достижение высокой точности измерения обусловлено тем, что промежуточное преобразование сигналов производится одним нелинейным элементом, имеющим квадратичную характеристику.

Датчик угловой скОрости, содержащии синусно-косинусный вращающийся трансформатор, к синусной и косинусной обмоткам которого подключены амплитудные демодуляторы, линейный фильтр, подключенный через интегратор к входам нелинейных элементов с синусоидальной и косинусоидальной характеристиками, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены:генератор тактовых импульсов, три коммутатора, управляющие входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, и последовательно соединенные сумматор, нелинейный элемент с квадратичной характеристикой и инвертор, при етом сигнальные входы первого коммутатора подключены к выходам амплитудных демодуляторов, сигнальные входы второго коммутатора подключены к выходам нелинейных элементов с сину838564

Составитель В. Киселев

Редактор A. Наурсков Техред Н.Вабурка Корректор О. Билак

Заказ 4418/67 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соидальной и косинусоидальной характеристиками, выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами сумматора, сигнальные входы третье- . го коммутатора подключены к входу и выходу инвертора, а выход третьего коммутатора — к входу линейного фильтра.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Проектирование следящих систем.

Под ред. Л.В. Рабиновича. М., "Машиностроение", 1969, с. 79-85.

2. Авторское свидетельство СССР в 556384, кл. С 01 Р 3/48, 1975 (арототнп).