Устройство для измерения частоты вращения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержсодее сельсин с соединенными в звезду выходньами обмотками, два блока преобразования, иодключейHfcjx параллельно к двум выходным обмоткам, и два дифференцирующтах . звена, подключеТ ных к выходам блоков преобразования, отличающ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в устройство введены два выпрямителя, три сумматора , источник опорного напряжения и блск умножения, при этом первый блок преобразования выполнен в виде суммирующего усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно, второй блок преобразования выполнен в виде дифференциального усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно, выходы дифференцирующих звеньев через выпрямители соединены с входами первого сумматора, входы второго сумматора соединены с выходами блоков преобразования и источником опорного напряжения, первый вход третьего сумматора соединен с $ выходом блока умножения, входы кото (Л рого соединены с выходами второго и третьего сумматоров, а третья выходная обмотка сельпина соединена с общей шиной. о: 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

092 (222

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ2ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

За22 G 01 Р 3 46 и %

° ° юе ми (21) 3328002/18-10 (22) 14.08.81 (46) .07.05.83. Вюл. В 17 .(72) .Б.К.Куприк, A. И.Двойниченко и В.НаКозявкин (53) 531.77(088.8) ..(.56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 481835, кл. G 01 Р 3/46, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

® 322719 к. кл» 01 Р 3/46 с 1970 °

3. Заявка ФРГ 9 2554160, кл. 6 01 P 3/44, 1979 (прототип).

{54)(57) УС2РОИСТВО ДЛЯ H3MRPKHHR

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержащее сельсин с соединенными в звезду выходными обмотками, два блока преобразования, подключенных параллельно к двум вы. ходным обмоткам, и два дифференцирующих звбиа, подключенных к выходам блоков преобразования, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в устройство введены два выпрямителя, три сумматора, источник опорного напряжения и блок умножения, при этом первый блок преобразования выполнен в виде суммирующего усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно, второй блок преобразования выполнен в виде дифференциального усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно, выходы дифференцирующих звеньев через выпрямители соединены с входами первого сумматора, входы второго сумматора соединены с выходами блоков преобразования и источником опорного напряжения, первый вход третьего сумматора соединен с Я .выходом блока умножения, входы которого соединены с выходами второго и третьего сумматоров, а третья выконнаи обмотка сельсина соединена с С общей шинОЙ .

1016739

Изобретение относится к технике контроля и технике регулирования и может быть использовано для контроля частоты вращения в стендах для испытания гидравлических агрегатов под воздействием переменных нагрузок.

Для измерения частоты вращения широко используются преобразователи угла с обработкой их выходных сигналов (1 ) и (2 j.

Наиболее близким по технической 10 сущности к предлагаемому является устройство для измерения частоты вращения, содержащее сельсин, выходы которого подключены к входам двух каналов преобразователей, содержащих генераторы сигналов тангенса и котангенса, два дифференцирующих звена и селективное переключающее з вено (3 j.

Устройство обладает высоким быстродействием, но сложно по конструк- р0 ции и имеет значительные погрешности измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сельсин

1с соединенными в звезду выходными обмотками, два блока преобразования, подключенных параллельно к двум выходным обмоткам и два дифференцирую30 щих з вена, подключенных к выходам блоков преобразования, введены два выпрямителя и блок умножения, при этом первый блок преобразования выполнен в виде суммирующего усилителя,,выпрямителя и фильтра, соединенных

35 последовательно, второй блок преобразования выполнен в виде дифференциального усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно, выходы дифференцирующих звеньев через40 выпрямители соединены с входами первого сумматора, входы второго сумматора соединены с выходами блоков преобразования и источником опорного напряжения, первый вход третьего сумма тора соединен с выходом первого сумматора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом блока умножения, выходы которого соединены с выходами второго и третьего сумматоров, а тре-50 тья выходная обмотка сельсина соединена с общей шиной.

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 и 3 — схема блоков преобраз о в ан ия.

Устройство содержит сельсин 1 со статорной и роторной обмотками Х, У и 2 (источник питания статорной обмотки на структурной схеме не показан ), первый канал 2 преобразования, второй канал 3 преобразования, источник 4 напряжения, дифференцирующие звенья 5 и б, выпрямители 7 и 8, первый сумматор 9, второй сумматор 10, третий сумматор 11, блок 12 умножеяия. 65

Канал 2 состоит из суммирующего усилителя 13 с масштабными резисторами 9 <, R>, R>, в..прямителя 14 и фильтра 15. Канал 3 состоит из дифференциального усилителя 16 с масшт абными резисторами 4,, R6 и R выпрямит теля 17 и фильтра 18.

Вывод Х соединен с общей шиной, а выводы Y и 7 соединены параллельно с входами каналов 2 и 3 (входами усилителей 13 и 16 соответственно). Выход канала 2 соединен с одним входом сумматора 10 и через последовательно включенные дифференцирующее звено 5 и выпрямитель 7 с одним входом сумматора 9, к второму входу которого подключен через последовательно соединенные дифференцирующее звено 6 и выпрямитель 8 выход канала 3, соединенный также со вторым входом сумматора 10, к третьему входу которого подключен источник 4 напряжения. Выход сумматора 10 соединен с входом узла 12 произведения, второй вход которого соединен с выходами устройства и сумматора 11, к входам которого подключен выходы сумматора 9 и узла

12 перемножения.

Устройство работает следующим образом.

Статорная обмотка сельсина 1 питается напряжением вида

0„= Е sinufk (1) где Š— амплитуда питающего напряжения;

Ш вЂ” круговая частота питающего напряжения.

Напряжения на выходах Х, Y и 2 обмотки ротора относительно его средней точки без учета коэффициента транс- формации описывается выражениями

U =ESin t,. ain t

Х

U =Еэ пм1 з п(Я1+120 )=Е щыФ х

Y х - — 51п uJt+ — co5%t Т 2

О =ЕУпой.sin(Mt+240 )=Еэ1паК х где Я вЂ” круговая частота вращения ротора сельсина 1, прямопропорциональная частоте вращения исследуемого вала.

Напряжение на входе усилителя 13. описывается выражением

2 3

0 =-(О +О +gU j=-Ез1пЫ пяа, (а)

1Ъ 1 Y Е Х1

1016739

4 Е(11(9 12)

Напряжение на выходе усилителя 16

10 описывается выражением

"12 12 "10 11 () = — (0 — U )= — — — ЕsinмйсоьЯ

R R„ 6

16 й, (2 () R4 2 а 20 откуда () =-Е sinuJt G05Qt.

30

dV 3U — (12) 3

ät " dt.

40 получаем видоизмененное выражение (19) Сигналы с выходов звеньев 5 и б выпрямляются выпрямителями 7 и 8 напряжения, на выходе которых представ-45 ляются выражениями .0 =ЕЯ(соЯЯЦК, 0 =ЕЯ,(sjnQt)K8 (13) К8 — коз фф3уциенты передачи звеньев 7 и 8 с раэ- 50

1 мерностью --.

I ö

Напряжение на выходе сумматора 9 при равенстве К и К8 равно где К и

Напряжение на выходе сумматора 10 имеет вид

60 ()„0=0<+03+ U4= E ((sinQt)+ (cosQt)3+U, (157 где 04 — постоянное напряжение, вырабатываемое источником 4.б5

Сигнал на выходе выпрямителя 14 описывается выражением на выходе фильтра 15 (канала 2 ), от фильт ровыв авще го сост авляющие с частотой ш и более высокие, 02= 0л- E(s>«t) {6) О„= (и,+"X ) R„P +Я ) "Ч " ) <4 ясли К, =Я; я„=а6, то

При = —, получаем

R Г3

Напряжение на выходе выпрямителя

17 равно.

0 =+ Е (singlet CoSMt ), (10)

16 . а на выходе Фильтра 18 (канала 3 ) U =Ц = Е (СО5 Qt) - (11) Дифференцирующие звенья 5 и б выполняют операции дифференцирования и их выходные сигналы

09-0 +08=ЕЯ (ызйМ+(в п62 )) К,.,(14) Напряжение на выходе сумматора 11 (и устройства )определяется иэ равенства где К вЂ” коэффициент передачи сум11 матора 11, ʄ— напряжение на выходе блока 12 умножения.

Напряжение 012 описывается выражением где ʄ— коэффициент передачи блока 12, имеющего размер1

В

Подставив выражение (17 ) в (16), получаем

11 11 9 К11 К12010и1„{18) 1 9

К12 1

11 12 11

Подставив выражение (18 ) равенства (15 ) и (14 ), получаем

Е Я ((C os At )+ (si nQ t )) К

0 (19) — + К U +Е ((япЯ1)+(с03ЯМ К„

12 4

10 выполнив при настройке условия

«1l. g () — ", (20,)

К12 1 Ь)1 12 4 Ко

E Я ((cagQ<)+(sinQt)) K "-р

0 ГВ3.{ 21)

1p E{(s n Qt)+ cosset) К1.ъ К12

Как видно из (21), выходной сигнал устройства прямопропорционален частоте вращения ротора сельсина 1, которая в свою очередь прямопропорцио-нальна частоте вращения исследуемого объекта.

Положительный эффект заключается в том, что предлагаемое соединение элементов позволяет получить линейную зависимость между выходным сигналом и частотой вращения во всем диапазоне измерения. Точность измерения при этом возрастает, так как не требует.— ся, как в известном устройстве, путем коммутации выбирать и один из двух в основном линейных сигналов частоты вращения.

Предлагаемое устройство позволяет избежать применения сложных и неточных генераторов тангенсных и котан1016739

4ЪЮ У

Составитель Е. швецов

Редактор И;Ковальчук Техред Ж.Кастелевич

Корректор О.Билак

Эакаэ 3380/46 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 генсных сигналов, селективных и коммутационных эвеньев,что упро цает структурную схему и облегчает практическую реалиэацию устройства, уменьшая срок и стоимость ввода его s эксплуатацию.