Устройство для измерения скорости вращения
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<1>949503 (61) Дополнительное к авт: свид-ву (22) Заявлено 0501В1 (21} 3230401/18-10
511М Ntl з
G 01 Р 3/46 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 070882. Бюллетень ¹ 29 (53) УДК бг1. 317. .39:531.7 (088 ° 8) Дата опубликования описания 070882 (12) Авторы изобретения
В П Сисев, И Н Эрожевский н А П Овсиенко
I, I
Ф,д
Ворошиловградский филиал Института Гт прруглеавтоматиэация (11) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ
ВРАЩЕНИЯ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика скорости для регистрации величины скорости и направления вращения различных объектов как в системах контроля, так и в системах автоматического регулирования, например, в системе автоматического управления скоростью движения рудничных аккумуляторных электровозов.
Известны устройства для измерения скорости вращения, содержащие генераторы трехфазного тока, формирователи прямоугольных импульсов, рЕверсоры, логические схемы управления, сглаживающие фильтры (1).
Известен также датчик скорости вращения, который содержит генератор трехфазного тока, к первой, второй и третьей фазам. которого подключены первые входы соответственно первого, второго и третьего компараторов и первые входы первого, второго и третьего ключей, управляющие входы которых соединены через дешифратор с. выходами компараторов, а выходы ключей объединены, дифференциатор, два конденсатора и резистор (2).
Недостатком известных устройств является значительная динамическая погрешность, причина которой заключается в наличии с"лаживающих фильт-. ров, представляющих собой элементы
- запаздывания н имеющих характеристики, в значительной степени зависимые от уровней скорости вращения (частоты) генератора. Кроме того, наличие в канале.измерения полезного сигнала операции дифференцирования такие вносит динамическую погрешность, поскольку амплитудная характеристика реального дифференцнрующего звена (собственно амплитуда полезного сигнала измерения) также существенно зависит от частоты входного сигнала.
Следовательно, в переходных режимах движения, например, при разгоне, замедлении или нестационарных процессах между выходнюд сигналом уст ройства и истинным значением скорости вращения генератора будет иметЬ место перЕменная во времени оыибка . измерения, скомпенсировать которую практически очень сложно.
Цель изобретения - снижение. ди» намической погрешности измерения.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения
949503 скорости вращенйя дополнительно снабжено тремя нуль-органами, сумматором, блоком определения полярности сигналов и двумя ключами,причем фазы генератора в сочетании из трех по два подключены к входам нуль-органов, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого через дифференциатор подключен к входу блока определения полярности сигналов, первый выход которого соединен с управляющим входсм четвертого ключа, а второй выход — с управляющим входом пятого ключа, вторые входы четвертого и пятого ключей подключены к объединенным выходам первых трех ключей, а входы — к последовательно соединенным конденсаторам, зашунтирован- ным резисторам, при этом средняя точка конденсаторов и вторые входы компараторов соединены с нейтральной точкой генератора.
На фиг. 1 представлена злектри ческая схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы состояний различных элементов устройства при правом (сплошные линии) и левсм (пунктирные линии) вращении генератора (а — мгновенные фаэные напряжения генераторами б, в, r - напряжения на выходе первого, второго и третьего нуль-органов; д - напряжение на выходе сумматора е - напряжение на выходе дифференциатора ж, з, и - напряжения на выходе первого, второго и третьего компараторов; к, л, м — напряжения на управляющих входах первого, второго и третьего ключей).
Устройство для измерения скорости вращения содержит генератор 1 трехфазного тока, первый 2 и второй
3 и третий 4 нуль-органы сумматор дифференциатор б, блок 7 определения полярности сигналов, первый 8, второй 9 и третий 10 ключи, компараторы 11 — 13, дешифратор 14 дополнительные четвертый 15 и пятый 1 ключи, запоминающие конденсаторы
17 и 18, резистор 19.
Принцип действия устройства для измерения скорости вращения следующий.
При правом вращении генератора 1 трехфазного тока чередование генери руемых фазных напряжений представляется как Па()з Uz или ABC„а при левом вращений U U< U> или
ACB (фиг. 2а). К первой — второй (А - В), второй — третьей (В - С) и третьей - первой (С вЂ” А) фазам генератора соответственно первыми и вторыми входами подключены первый 2, второй 3 и третий 4 нуль-органы, которые при совпадении двух фазных напряжений перебрасываются из одного устойчивого состояния в другое. Диаграммы выходных напрякений ИАВ У Цнбсt и Пнсд (фиг ° 2бювуг) нуль-органов при правом вращении и левом вращении генератора. Выходные напряжения с нуль-органов пос- . тупают на сумматор 5, в котором они алгебраически складываются (фиг. 2д) и суммарное напряжение подается на дифференциатор б, в котором напряжение прямоугольной форМы преобразуется в импульсы поло5
Последовательно с фазными ключами (первым, вторым и третьим) включены ключи 15 и 16, управление которыми осуществляется соответствующими им65 жительной и отрицательной полярности (фиг. 2е), которые в свою очередь в устройстве 7 выделения поляр15 ности сигналов разделяются на серию отрицательных и серию положительных импульсов. К фазам генератора подключены первый 8, второй 9 и третий 10 ключи первыми входами, первый ll второй 12 и третий 13 компараторы, выходные сигналы которых через дешифратор 14 управляют первым, вторым-и третьим ключами.
Вторые входы компараторов подсоединены к нейтральной (средней) точке генератора.
Поскольку в компараторах сравнение фаэных напряжений производится относительно нуля (эталонного сигнала), напряжение с выходов компараторов .U, U„B, U 40 дешифратора поступают на управление соответствующими ключами в первой, во второй,и в третьей фазах генератора и представляют собой Эквивалентность : для первого ключа45 сигналов с выходов второго и третьего ксмпараторов, для второго 6 ключа - сигналов первого и третьего компараторов и для третьего ключасигналов первого и второго компара-. 50 торов (Фиг. 2к,л,м). Дешифратор осуществляет поочередную коммутацию ключей, причем интервал времени, в течение которого каждый иэ ключей находится в открытом состоянии, ра55 вен 1/3 полупериода фаэного напря-. жения и соответствует изменению угла ,поворота ротора генератора от (Ф „-30 ) до (P „+30 ), где Р несущее значение угла поворота, при котором величина фаэного напряжения 60 равна амплитудному значению. 949503 40 пульсами от устройства выделения полярности, а выходы соединены с последовательно включенными запоминающими конденсаторами 17 н 18. Управление ключами 8 - 10, подключенными к фазам генератора, и 5 ключами 15 н 16 осуцествляются таким образом, что накопительные конденсаторы через два одновременно открытых ключа (один из фазных и один подклю ченный к конденсаторам) поочередно . подключаются к фазам генератора, когда напряжения в них достигают амплитудного значения. Импульсно заряжаясь до величины амплитуды фазного напряжения,каждый конденсатор сохраняет l5 заряд,до следуюцего подключения к .одной из фаз и в случае изменения скорости вращения напряжения на конденсаторе устанавливаетея равным величине новой амплитуды. Последователь- 20 ность подключения конденсаторов к фазам генератора можно представить в следующем виде:: АСВАСВ - при правом врацении и A5CABC — при левом вращении ротора генератора (A,Â,С, и А,В,С - соответственно положитель ные и отрйцательные полуволны фаэных . напряжений). Величина напряжения на конденсаторах .при всех режимах вращения генератора равна сумме амплитуд двух фазных напряжений и является информацией о скорости вращения. При перемене направления вращения с правого на левое, каждое иэ которых характеризуется различным чередованием фазных напряжений, полярность выходного напряжения с устройства меняется на противоположную. Как следует из выаеиэложенного, временное запаздывание при измерении полезного сигнала определяется постоянной времени заряда накопительных конденсаторов, но поскольку активное сопротивление ключей мало,,запаздывание в цепи измерения незначительно. - 45 Таким образом, устройство, измеряя величину скорости и направление вращения пути фиксации амплитуд напряжений во всех трех фазах генератора, имеет по сравнению с известным устройством суцественно меньшую инерционность, в результате чего . суцественно снижается динамическая погрешность при измерении скоростей вращения. Формула изобретения Устройство для измерения скорости врацення, содержащее генератор трехфазного тока, к первой, второй и третьей фазам которого подключены тервые входы соответственно первого, второго и третьего компараторов и первые входы первого, второго и третьего ключей, упраВлявщие вхоЮ» которых соединены через дешифратор с выходами компараторов, выходы клв . чей объединены, дифференциатор, два конденсатора и резистор, о т л ичающее с я тем, что, с целью снижения динамической погрешности, оно дополнительно снабжено тремя .нуль-органами, суьиатором, блоком определения полярности сигналов н двумя ключами, причем фазы генератора в сочетании из трех по два подключены к входам нуль-органовр выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого через диф" ференцнатор подключен к входу блока определения полярности сигналов, первый выход которого соединен с ,управляющим входом четвертого ключа .; а второй выход - c управляющим входсм пятого ключа, вторые входы четвертого и пятого клв" чей подключены к объединенньэ» выходам первых трех ключей, а вйхо" ды - к последовательно соединенньа» конденсаторам, эашунтированнн» резистором, при этом средняя точка конденсаторов и вторые входы компараторов соединены ; нейтральной точкой генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 600446, кл, 6 01 Р Э/46, 1976, 2. Авторское свидетельство СССР 9 481835, кл. 6 01 Р 3/46,. 1973 . (прототип). 949503 4Ьр Ф Фюд с Dew
ЮУ УгФ . ы в r и® Ье Ф Р ° ВНИИПИ Заказ 5738/32 Тиразк 887 Подписное Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4
