Преобразователь скорости вращения в частоту импульсов

 

(72) Авторы изобретения

Б. А. Фурман и В. И. Доценко (7l) Заявитель

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к измерительной тех. нике и автоматике, предназначено для преобразования скорости вращения в частоту импульсов и является аналого-цифровым преобразователем скорости вращения

Известен преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, содержащий зубчатый вращающийся диск, установленный с возможностью взаимодействия с магнитным потоком разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены коллекторная и базовая индуктивные обмотки автогенератора, выполненного на транзисторе с резистором, зашунтированным конденсатором в цели змиттера, и нагрузочная обмотка, соединенная с двухполупериодным выпрямителем, нагруженным на фильтр нижних частот,.а также источник питания. (1).

Недостаток известного преобразователя заключается в невысокой чувствительности к 2О угловому перемещению в связи с низким уровнем частоты автомодуляции, которая определяется постоянной- времени RC — контура, в эмиттерной цепи транзистора автогенератора.

Наиболее близким к предлагаемому тех1ннческому решению является преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, содержащий вращающееся зубчатое колесо, расположенное в магнитном поле разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены обмотки, включенные в коллекторную и базовую цепи транзистора автогеиератора, в эмиттерной цепи которого включены параллельно соединенные резистор и конденсатор, зашунтированные дополнительным транзистором, базовая цепь которого связана через выпрямитель с обмоткой сердечника (2) .

Такое устройство не обеспечивает достаточной глубины модуляции добротности контура, следствием чего является недостаточная чувствительность преобразователя.

Цель изобретения — повышение чувствительности преобразователя.

Цель достигается за счет того, что преобразователь скорости вращения в частоту им.пульсов, содержащий вращающееся зубчатое колесо, расположенное в магнитном потоке разомкнутого ферритового сердечника, на.котором размещены обмотки, включенные в коллекториую и базовую цепи транзистора автогенератора, в эмитгерную цепь которого включены параллельно соединенные резистор, конденсатор и дополнительный транзистор, базовая цепь которого связана через выпрямитель с обмоткой сердечника, дополнительно содержит первый одновибратор, подключенный через емкостную дифференцирующую цепь к эмиттеру транзистора автогенератора, второй >0 одновибратор, подключенный к инверсному выходу первого одновибратора, и логический ,элемент ИЛИ, со входами которого соединены единичные выходы одновибраторов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя скорости врашения в частоту импульсов; на фиг, 2 — эпюры напряжения а) — на коллекторе транзистора автогенератора; б) — на эмиттере транзистора автогенератора; в) — на входе первого одновибратора; г) на единичном выходе первого одновибратора; д) — на единичном выходе второго одновибратора; e) — на выходе преобразователя.

Преобразователь содержит стальное зубчатое колесо (модулятор) 1, расположенный в магнитном потоке разомкнутого феррнтового сердечника 2 с катушками 3 и 4 индуктивности, связанными с коллекторной и базовой цепями транзистора 5 автогенератора, в эмиттерной цели которого включены параллельно резистор 6, конденсатор 7 и резистор 8, последовательно соединенный с переходом коллекторэмиттер дополнительного транзистора 9, база.которого соединена через резистор 10 и диод 11 с базой транзистора 5, через резистор 12 —. с источником 13 питания, а через конденсатор

14 — с общей шиной; в качестве выхода автогенератора используется эмиттер транзистора

5, к которому через емкостную дифферснцирующую цепь 15 подключен вход одновибратора

16, инверсный выход которого связан со вхо- 40 дом одновибратора 17; единичные выходы одновибраторов 16 и 17 связаны со входами логического элемента ИЛИ 18, выход которого является выходом преобразователя.

Конденсатор 19 вместе с катушкой 3 обра- 45 уют колебательный контур. Преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь осуществляет функции высокочастотного автогенератора синусоидальных колебаний, добротность контура которого модулнруется зубчатым вращающимся колесом

1 за счет изменения воздушного зазора между ферритовым сердечником 2 и профилем колеса, вносящим в контур активные потери. Катушка 4 образует трансформаторную связь с базовой цепью транзистора 5. При большом коэффициенте связи и благодаря наличию шунтирующего конденсатора 7 в эми1терной

3 943579 4 цепи транзистора 5 имеет место режим ударного возбуждения автогеиератора, который переходит либо в режим установившихся колебаний (большой воздушный зазор), либо в режим срывающихся колебаний с частотой автомодуляции, определяемой постоянной времени эмиттерной RC-цепи с учетом шунтирующего действия дополнительного транзистора 9, который в режиме возбуждения заперт детектированным сигналом генератора по цепи диод 11 — резистор 10, а при отсутствии последнего отпирает ся, и, шунтируя RC-цепь, уменьшает время

1 осстановления между двумя пачками срываю«рихся колебаний.

Чтобы уменьшить зависимость работы преобразователя от изменений формы выходных сигналов автогенератора в качестве информатнвного параметра принят параметр, наименее подверженный изменениям — фронт, соответствующий регенеративному нарастанию возбуждения автогенератора (крутые фронты эпюры фиг. 2). С этой целью сигнал, снимаемый с эмиттера транзистора 5, днфференцируется емкостной дифференцирующей цепью 15 и поступа. ет на дискретный формирователь выходного импульсного сигнала, выполненный из двух последовательно запускаюшихся одновибраторов

16 и 17. На выходе логического элемента

ИЛИ 18 формируется прямоутольный импульс напряжения, частота следования которого равна частоте внешней модуляции, Благодаря применению дискретного формирователя достигается 100%-ная модуляция выходного сигнала.

Таким образом, преобразователь оказывается практически нечувствительным к изменениям амплитуды и формы "пачек" срываюшихся колебаний, связанных с неидентичностью зубьев колеса и радиальными биениями в рабочем зазоре. Возможная нестабильность частоты автомодуляции в пределах до 20% перекрывается выдержками времени одновибраторон. Временные же искажения сигнала, вносимые запаздыванием, на суммарную выдержку времени одновибраторов при переходе от режима автомодуляцни к режиму установившихся колебаний, в предлагаемом устройстве не больше (а практически в несколько раз меньше), чем величина запаздывания, вносимая фильтром низких часттот в схеме известного устройства. Кроме того, по сравнению со схемой известного устройства, в предлагаемом устройстве индуктивность резонансного контура генератора выполняется беэ нагрузочной обмотки, что повышает как абсолютное значение добротности контура, так и глубину ее модуляции при вращения зубчатого колеса. Последнее, при прочих равных условиях, связано с отсутствием шунтирующего действия нагрузки и с уменьшением паразит9435

5 ной емкости обмоток. Повышение глубины модуляции добротности контура позволяет (при том же рабочем зазоре и диаметре зубчатого колеса) уменьшить шаг зубчатого колеса, т. е, дополнительно повысить чувствительность (или S разрешающую способность) преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь скорости вращения в частоту имйульсов, содержащий вращающееся зуб-, чатое колесо, расположенное в магнитном потоке разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены обмотки, включенные в коллекторную и базовую цепи транзистора автогенератора, в эмиттерную цепь которого включены параллельно соединенные резистор, кон79 6 денсатор и дополнительный транзистор, о ти и ч а ю ш и и с я тем, что, с пепью повышения чувствительности преобразователя, ои дополнительно содержит первый одновибратор, подключенный через емкостную дифференцирующую цепь к эмиттеру транзистора автогенератора, второй одновибратор, подключенный к инверсному выходу первого одновибратора, и логический элемент ИЛИ, с входами которого соединены единичные выходы одновибраторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фурман Б. А. и др. Автогеиераторный преобразователь скорости вращения в частоту импульсов.— "Приборы и системы управления", 1973, N 1, с. 38.

2. Авторское свидетельство СССР У 640406, кл. Н 02 М 3/44, 1975 (прототип).

ФиаЯ

943579

Составитель И. Горелова

Техред А.Ач

Редактор М. Парфенова

Корректор А- Гриценко

Заказ 5097/49

Тираж 887

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

) 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Па1ент", г. ужгород, ул, Проектная, 4