Генератор импульсов

 

Союз Соввтсииз

Социалистические

Рвспублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ч (6l ) Дополнительное к авт. синд-ву (56)М. Кл.

Н 02 К 19/3 (22) Заявлено 25. 07.79 (2! ) 2801449/24-07 с присоединением заявки .% Ъсудэрстинный комитет

СССР м делам изобретений к аткрытнк (23 ) Приоритет (53) УДК 621.

° 313.322 . (088.8) Опубликовано1).04.82. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 18.04 .82 (72) Автор . изобретения

В. В. Иванов (7I) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Устройство относится к автоматике и может быть использовано в системах преобразования угла поворота вала в электрический сигнал в форме однополярных импульсов.

Известны конструкции индукторных генераторов импульсов (1).

Однако использование подобных генераторов в автоматике затруднено; тем, что полезный сигнал с их выхода может быть получен только при часто" те их вращения более 50-100 об/мин.

Известно устройство для получения электрических импульсов в системе зажигания двигателя внутреннего сгорания, состоящее из индукторного генератора, магнитного фиксатора, пружины и механической муфты со свободным ходом, при этом фиксатор, также как и генератор, содержит зубчатые статор и ротор с возбуждением от постоянного магнита. Устойчивое положеwe фиксатора - момент совпадения зубцов статора и ротора. С валом фиксатор и генератор сцеплены с помощью муфты со свободным ходом и спиральной пружины. Электрические импульсы образуются в катушках генератора от пуль5 сации его магнитного поля вследствие прохождения под зубцами статора зубцов ротора. Вращая вал устройства в процессе выборки свободного хода муфто ты, закручивают пружины, концы которой связаны со входом и выходом муф". ты. Вал генератора первоначально удерживается от вращения стопорящим моментом фиксатора. Как .только выбран свободный ход муфты, ротор фиксатора смещается с устойчивого поло" жения и под действием пружины рывком поворачивается до следующего устой" чивого положения. В результате импульс напряжения в.катушках генератора получается выше, чем можно было бы достигнуть при данной небольшой скорости вращения. Таким образом, по" лезный сигнал с устройства может быть

1О

25

3О

40 ные зубцы статоров 5 и роторов 6

56

3 . 92 получен при частоте вращения менее

1 об/мин 2).

Недостатком известного устройства при использовании. его в автоматике является одностороннее вращение..Кроме того, форма его импульсов в виде энакопеременного напряжения затруд-. няет его использование в автоматике при знакопеременном вращении.

Указанные недостатки являются следствием устройства муфты с пружиной,.характера движения ротора фиксатора и устройства генератора. Движение ротора генератора от одного устойчивого положения до другого соответствует зубцовому шагу, За время этого движения, ускоренного распрямляющейся пружиной, зубцы ротора генератора из положения между зубцами статора поворачиваются до следующего аналогичного положения, В процессе движения ротора магнитный поток постоянных магнитов генератора изменяется от минимального до максимального и снова до минимального. Во время увеличения потока полярность импульса получается противоположного знака, чем во время его уменьшения.

Если допустить возможность движения (вращения) ротора известного устройства в противоположные сторонь1, то форма и величина выходного импульса в общих случаях будет одинаковой, что исключает возможность определения направления вращения по характеру импульсов генератора.

Цель изобретения — получение постоянных по амплитуде импульсов, полярность которых зависит от направления вращения.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем индукторный генератор с зубцами на статоре и роторе, магнитный фиксатор с зубцами на статоре и роторе, число зубцов ротора которого равно числу зубцов ротора генератора, и механическую муфту со свобод.ным ходом, муфта выполнена со свободным ходом, равным четверти зубцового деления, а индукторный индикатор выполнен двухпакетным, при этом зубцы статора первого. пакета сдвинуты по окружности относительно зубцов . статора фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов плюс четверть зубцо- . вого деления, зубцы статора второго пакета сдвинуты по окружности отно097> ф сительно зубцов статора фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов минус четверть зубцового деления, а обмотки пакетов генератора включены встречно.

Импульсы напряжения возникают в результате ускоренного вращения вала генератора в пределах свободного хода механической муфты под действием момента, развиваемого магнитным фиксатором (в известном генераторе момент создается пружиной).

На фиг, 1 изображен генератор импульсов, продольный разрез; на фиг.2магнитный фиксатор, поперечный раэрез; на фиг. 3 и 4 - пакеты индукторного генератора, поперечный разрез; на фиг. 5 и 6 - изменение переменной составляющей магнитного потока первого и второго пакета индукторного генератора в функции угла поворота . ротора; на фиг. 7 и 8 — ЭЛС в обмотках первого и второго пакета индукторного генератора в функции угла поворота входного вала при вращении почасовой стрелке и против нее; на фиг. 9 - механическая муфта, поперечный разрез.

Генератор импульсов фиг. l) состоит из двух пакетов 1 и 2 индуктор" ного генератора, магнитного фиксатора 3 и механической муфты 4. Магнитная цепь пакетов 1 и 2 генератора и фиксатора 3 состоит (фиг.. 2-4) из статоров 5, роторов 6, постоянных магнитов 7. Магниты генераторов охвачены сигнальными катушками 8, выводы которых соединены встречно в последовательную цепь. Явно выраженимеют одинаковый угловой шаг по расточке. Зубцы роторов 6 распределены по всей окружности, а зубцы статоров 5 занимают только часть расточки, образуя зубцовую зону. В общем случае, зубцы статора первого пакета генератора сдвинуты по окружности относительно зубцов статора фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов плюс четверть зубцового деления, а зубцы статора второго пакета генератора сдвинуты по окружности относительно зубцов.статора, фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов минус четверть зубцового деления. В частном случае {фиг. 2-4) при совпадении углового положения зубцов пакетов статоров генератора и фиксатора.

920971

5 зубцы. роторов генератора сдвинуты по окружности относительно зубцов ротора фиксатора на четверть зубцового шага в разные стороны .(Фиг. 2-4).

Вал 9 своим шпицем 10 входит в прорезь вала 11. Размеры шпица и прорези вала 11 обеспечивают свободный поворот вала 9 относительно вала 11 на угол, равный четверти зубцового шага. 10

Устройство работает следующим образом.

Зубцы ротора и статора Фиксатора (Фиг. 2) совпадают, а вал 11 начйнает вращаться по часовой стрелке. Если 5 свободный ход механической муфты не выбран, то при повороте вала 11 максимум на четверть зубцового деления. (свободный ход муфты 4) вал 11 своей прорезью вступает в зацепление с шпицем 10 вала 9 и начинает поворачиваться в этом же направлении.. При этом момент от .магнитного зацепления зубцов фиксатора 3 противодействует вращению и обеспечивает зацепление валов, 9 и 11 через муФту 4, .

После поворота ротора фиксатора . на угол, равный половине зубцового шага магнитный момент фиксатора меж7 Зо ду ротором и статором изменяет знак и вал 9 под действием этого момента, - свободно разгоняясь, поворачивается на угол, равный четверти зубцового деления (величина свободного хода муфты) и останавливается после того;

3S как кончается свободный ход. После этого вал 9 продолжает вращаться синхронно с валом 11. Одйако в этом случае момент от магнитного зацепления

40 зубцов фиксатора будет согласным.с направлением вращения.

При совпадении зубцов статора. и ротора фиксатора вал 9 останавливается и неподвижен за счет зацепления зубцов фиксатора до тех пор, пока вал 11 не поворачивается на угол, равный свободному ходу муфты. С это" го момента рассмотренный цикл движения повторяется. 50

В результате за один цикл, соот- ветствующий повороту вала 11 на угол, равный зубцовому шагу, вал 9 находится последовательно в трех состояниях: неподвижное, синхронное принуди ss тельное движение со скоростью вала

11, свободно-ускоренное движение в интервале угла 0,25.

В процессе движения вала 9 меняется поток магнитов 7 двух пакетов 1 и 2 генератора по кривым (Фиг. 5 и 6).

При этом в катушках 8 наводятся ЭДС пропорциональные скорости изменения магнитного потока магнитов 7. Скорость изменения этого потока при свободно-ускоренном движении вала намного больше скорости при его синхронном вращении.

Рассмотрим характер наведения ЭДС в катушках 8 только при ускоренном вращении вала 9. В начале .этого движения переменная составляющая пото-. ка магнита, первого пакета генератора (фиг. 3 и 5) соответствует (Фиг. 5) значению угла, в конце .движениязначению угла. Для этих моментов времени переменная составляющая потока магнита второго пакета генератора (Фиг. 4 и 6) соответствует значению угла (фиг. 6). В результате изменений потоков магнитов 7 в катушках 8 обоих пакетов генератора наводится

ЭДС, в первом пакете генератора в ., результате увеличения магнитного потока ЭДС имеет форму малого попожительного импульса (фиг, 7) во втором пакете генератора в результате уменьшения поток ЭДС имеет форму большого отрицательного импульса (фиг. 8) . ЭДС в пакетах генератора отличаются по величине за счет разно.го приращения. магнитного потока.

Встречное включение выводов катушек двух пакетов позволяет сложить их

ЭДС и на выходе получить суммарное значение.

Рассмотрим вращение вала в обрат- ном направлении. Режиму ускоренного вращения вала в этом случае (фиг. 5

|и 6) соответствуют углы (начало) и (окончание). Поток магнита первого пакета генератора теперь уменьшается, второго увеличиваться. В результате

ЭДС в обмотках этих пакетов меняет знак (Фиг. 7 и 8), меняет знак и сумма этих ЭДС. Величина импульса ЭДС в обмотке каждого пакета генератора из-за разности величины приращения потока магнита (фиг. 5 и 6) зависит от направления вращения. Однако в результате сложения ЭДС.(фиг. 7 и 8) двух пакетов на выходе при изменении направления вращения получаются импульсы постоянной величины.. Так как полярность импульсов каждого пакета генератора меняется в функции формула изобретения

920 направления вращения, то на выходе индукторного генератора знак ЭДС также изменяется в зависимости направления вращения вала 11.

° Таким образом, в результате вве- 5 дения новых конструктивных признаков предлагаемый генератор вырабатывает имйульсы одной полярности при одном направлении вращения и другой поляр" ности при изменении направления вращения, в. то время, как известный генератор смог бы вырабатывать одинаковые знакопеременные импульсы прй правом и левом направлении вращения.

Генератор выдает импульс при повороте его вала на угол, равный зубцовому шагу, и может следовательно выполнять функции. Импульсного датчика положения вала.

Предлагаемый генератор в отличие 20 от известного позволяет получать информацию о направлении вращения первичного вала, что в свою очередь позволяет создавать рев<.чсивную синхронную передачу угла (. зктрический вал). В этой передаче датчик положения вала (индукторный генератор) не потребляет энергии в согласованном положении и электрической энергии в режиме работы. 30

Отмеченные новые положительные качества предлагаемого генератора импульсов. выгодно отличают его от известных генераторов, поэтому он мо- жет найти широкое применение в сис- N темах автоматического управления при преобразовании угла поворота вала

971 " .: 8

S в электрический сигнал в форме однополярных импульсов.

Генератор импульсов, содержащий индукторный, генератор с зубцами на статоре и роторе„ ма<<"нитный фиксатор .с зубцами на статоре и роторе, число зубцов ротора которого равно числу зубцов ротора генератора, и механическую муфту со свободным ходом, отличающийся тем, что, с целью получения постоянных по амплитуде импульсов, полярность которых зависит от направления вращения, механическая муфта выполнена со свободным ходом, равным четверти зубцового деления, индукторный генератор выполнен двухпакетным, при этом зубцы статора первого пакета сдвинуты по окружности относительно зубцов статора фиксатора на. угол сдвига зубцов их роторов плюс четверть зубцового деления, зубцы статора второго пакета сдвинуты по окружности относительно зубцов статора фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов минус четверть зубцового деления а обмотки пакетов генератора включены встречно., Источники инфОрмдции< принятые во внимание при экспертизе, 1. Альйер H.Я;,. Терзян А.А. Индукторные генераторы. М., "Энергия", 1970.

2. Патент ClllA t< 3233128, кл. 310-70, 1966.