Датчик частоты вращения для электро-привода c частотно- фазовым регули-рованием

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ Се ИТИЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик р)842582 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020279 (21) 2720697/24-07 (53)м. клз с присоединением заявки Hо

G 01 Р 3/46

Н 02 P 7/42

Государственный комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23)Приоритет

Опубликовано 3006,81. Бюллетень Йо 24

Дата опубликования описания 300681 (53) НЖ 621. 3.083..8:621.316.718.. 5 (088. 8) В.Е. Arees, И.В. Булин-Соколов, Ю.A. Казанцев и Н.A. Каргашин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ф (54 ) ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

С ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с частотно-фазовым регулированием скорости вращения синхронного двигателя в случаях, когда

5. требуется синхронизация скорости вращения от внешнего источника частоты, например в кино — и телеаппаратуре.

Известны датчики частоты spargeния, содержащие бесконтактный сельсин, многофазный генератор опорной частоты и логическое устройство 11.

Однако наличие сложных многофазного и логического устройства является недостатком этого датчика. !5

Известны датчики частоты вращения, содержащие бесконтактный сельсин . (датчики углового положения), многофазная обмотка которого связана через фазорасщепитель с генератором несу- 20 щей частоты, а однофазная обмотка через формирователь импульсов подключена ко входам элементов И, выходы которых связаны с управляющим триггером P2g.

Недостатком этого датчика частоты вращения является наличие сложного устройства питания бесконтактнбго сельсина и, как следствие этого, невысокая надежность. 30

Цель изобретения-упрощение датчика частоты вращения и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что датчик частоты вращения, содержащий управляющий триггер и генератор несущей частоты, связанный с датчиком углового положения, снабжен двумя входными триггерами, тремя элементами И-НЕ, четырьмя элементами дифференцирования, двумя элементами ИЛИ, а датчик углового положения снабжен магнитами, расположенными на роторе, и дросселями насыщения, установленными на статоре, к согласующими трансформаторами, через которые выходы дроселей насыщения связаны с входными триггерами, одни разноименные выходы которых подключены к одним входам первого и второго элементов И-НЕ, а другие через первый и второй элементы дифференцирования— к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых через третий и четвертый элементы дифференцирования связаны с выходами генератора несущей частоты, причем выходы элементов ИЛИ подключены ко входам управляющего триггера, выходы которого подключены к другим входам первого и второго

842582! элементов И-НЕ, выходы которых соединены со входами третьего элемента

И-НЕ, выход которого образует выход датчика частоты вращения.

На фиг..1 изображена функциональная схема датчика частоты вращения; на фиг. 2 — графики изменений напряжений иа выходах логических элементов датчика частоты вращения.

Датчик частоты вращения содержит генератор 1 несущей частоты, датчик 2 g углового положения, на роторе 3 которого расположены магниты, а на статоре — дроссели 4 насыщения. Обмотки дросселей 4 подключены через резисторы 5 и 6 к генератору 1. Кроме того, датчик частоты вращения содержит два согласующих трансформатора 7 и 8, два входных, триггера 9 и 10, три элемента И-HE 11-13, четыре элемента 14-17 дифференцирования, два элемента

ИЛИ 18 и 19 и управляющий триггер 20. 20

Дроссели 4 насыщения расположены на статоре датчика 2 так, чтоб сигналы, получаемые при их насыщении, оказывались сдвинутыми на 90 электрических. Выходы дросселей 4 насыщения 5 подключены ко входам триггеров 9 и 10 через согласующие трансформаторы 7 и 8. Одни разноименные выходы триггеров 9 и 10 подключены к одним входам элементов И-HE 12 и 13,а другие входы триггеров 9 и 10 через элементы дифференцирования 15 и 16 подключены к первым входам элементов ИЛИ 18 и 19, выходы которых подсоединены ко входам управляющего триггера 20. Выходы этого триггера подключены к другим входам элементов И-HE 12 и 13, выходы которых подсоединены ко входам элемента И-HE 11, выход которого является выходом датчика частоты вращения. Ко вторым входам элементов 40

ИЛИ 18 и 19 через элементы 14 и 17 подключены выходы генератора 1 несущей частоты. На фиг. 2 четыре зоны в соответствии с движением ротора 3 датчики 2 обозначены А, В, С и О. 45

Графики напряжений имеют следующие цифровые обозначения: на выходе генератора 1 несущей частоты — 21, на выходах элементов 14 и 17 — 22 и 23, на выходах согласующих трансформато- 50 ров 9 и 10 — 24 и 25, на выходах триггера 9 — 26 и 27, на выходе элемента 15 дифференцирования — 28, на выходах триггера 10 — 29 и 30, на выходе элемента 16 дифференцирования—

31, на выходах элементов ИЛИ 18 и 1932.и 33, на выходах триггера 20-34 и 35, на выходе элемента И-НЕ 11-36 и 37.

Датчик частоты вращения работает следующим образом. 60

Ротор 3 датчика 2 приводится во вращение от электродвигателя. При вращении ротора 3 его магниты производят попеременное насыщение дросселей 4. Напряжение на выходе дроссе- 65 лей 4, которое снимается с резисторов 5 и 6 с помощью трансформаторов 7 и 8 изменяется по закону широтно-импульсной модуляции. С трансформаторов 7 и 8 получают импульсы 24 и 25 напряжений, которые воздействуют на раздельные входы триггеров 9 и 10, сы напряжений со скважностью два с непрерывным движением фазы в сторону опережения или отставания относительно фазы несущей частоты. Причем в период отставания фазы напряжения, относящегося к триггеру 9, происходит опережение фазы напряжения на другом триггере 10. Графики напряжений для этих случаев — 26, 27 и 29, 30 соответственно. Мгновенное значение частоты, снимаемое с выходов триг геров 9 и 10 за пол-оборота движения ротора З,определяется выражением

+ 16, 27 24 (1)

29„30 21 знак перед f указывает на движение ротора 3 относительно каждого из дросселей 4 насыщения. При этом знак "+" означает приближение ротора 3 к одному из дросселей насыщения 4, а знак "-" — его удаление.

Таким образом, на выходе триггеров 9, 10 получается напряжение прямоугольной формы с мгновенной частотой, определяемой выражением (1) и чередующейся по зонам А.B,С,D. При этом в зонах A и С частота

f27 2 f, (2) а в зонах В и D

27 2 (3)

Одновременно с этим в зонах A и С частота 29 21 ф а в зонах В и D

29 И (s)

Для получения непрерывной частоты согласно импульсам 36 и 37 напряжений, как следует из выражений 2-5, необходимо осуществить поочередное переключение импульсов 27 и 29 напряжения с выходов триггеров 9 и 10 на границах перехода из одной эоны в другую. (фиг. 2) в соответствии с движением ротора 3 датчика 2. Это достигается воздействием на раздельные входы триггера 20 через логические элементы ИЛИ 18 и 19, продифференцированными импульсами 38 и 31, напряжений с одного из выходов триггеров 9, 10 и также продифференцированными импульсами 22 и 23 напряжений генера.— тора 1 несущей частоты.

В свою очередь импульсы 34 н 35 напряжений, снимаемых с выхода триггера 20, воздействуют на один из входов логических элементов И-HE 12 и 13 и поочередно запрещают прохож(4) на выходах которых формируются импуль842582 дение импульсов 36 и 30 напряжения, подаваемых на вторые входы логических элементов И-HE 12 и 13 со вторых выходов триггеров 9 и 10.

Полученные таким образом на выходах логических элементов И-НЕ 12 и 13

5 поочередные серии импульсов в соответствии с выражениями 2-5 поступают на раздельные входы следующего логического элемента И-НЕ 11 на выходе которого получаются импульсы 36 и 37 напряжения с частотой, равной только разности или только сумме несущей частоты и частоты вращения.

В зависимости от желаемого закона регулирования закон изменения мгновенной частоты задается конфигурацией 15 ротора 3 датчика 2 положения.

Формула изобретения

Датчик частоты вращения для электропривода с частотно-фазовым регулированием, содержащий управляющий триггер и генератор несущей частоты, связанный с датчиком углового положения, 25 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, он снабжен двумя входными триггерами, тремя элементами И-НЕ, четырьмя элементами диФференцирования, двумя элементами ИЛИ, а датчик углоного положения снабжен магнитами, установленными на роторе, и дросселями насыщения, расположенными на статоре, и согласующими трансформаторами, через которые выходы дросселей насыщения связаны с входными триггерами, одни разноименные выходы которых подключены к одним входам первого и второго элементов И-НЕ, а другиечерез первый и второй элементы дифференцирования — к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых через .третий и четвертый элементы дифференцирования связаны с выходами генератора несущей частоты, при этом выходы элементов ИЛИ подключены ко входам управляющего триггера, выходы которого подключены к другим входам первого и второго элементов И-НЕ,выходы которых соединены со входами третьего элемента И-НЕ, зыход которого образует выход датчика частоты вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 327552, кл. Н 02 К 29/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 379031, кл. Н 02 Р 5/16, 1973.

842582

zg

83

ЯФ

N п

И

29 зо

31

И

ЗЗ зю

36

37 фиг, 2

Тираж 907. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5070/48

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Головченко

Редактор Н. Кешеля Техред M,Ãoëèíêà Корректор Ю. Макаренко