Устройство для измерения скорости вращения вала

 

Изобретение предназначено для высокоточного измерения скорости вращения валов различных машин. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения скорости вращения вала в условиях воздействия интенсивных электромагнитных помех. При воздействии импульсных помех на входе делителя 7 с переменным коэффициентом деления возникают ложные импульсы, не связанные с вращением вала, а на выходе формируется сигнал, который перебрасывает триггер 8 в другое положение . Это приводит к изменению состояния ключей 4 и 5 на противоположное Следующие сбрасывания триггера 8 под воздействием шумов происходят после появления ложных импульсов на выходе .фазового детектора 3. На каждое определенное количество импульсных помех происходит лишь одно ложное срабатывание триггера 8. 4 ил. I (Л оо ел )

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИ:< (51) 4 С 01 Р 3/48, 3/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4009527/24-10 (22) 16.01.86 (46) 07.06.87. Бюл. У 21 (71) Научно-исследовательский, про:ектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) А.Б. Немировский и А.А. Кромм (53) 531.767:621.317.39(088.8) (56) Патент США 3750128, кл. 340-263 (G. 01 Р 3/48), 1973.

Комплекс управления тяговым электроприводом магистрального электро. вода с асинхронными тяговыми двигателями. Отчет, У Г. 01.85,0015200, 1984, с. 157-164. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА (57) Изобретение предназначено для высокоточного измерения скорости вра»$0 И1йшй А1 щения валов различных машин. Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения скорости вращения вала в условиях воздействия интенсивных электромагнитных помех. При воздействии импульсных помех на входе делителя 7 с переменным коэффициентом деления возникают ложные импульсы, не связанные с вращением вала, а на выходе формируется сигнал, который перебрасывает триггер 8 в другое положение, Это приводит к изменению состояния ключей 4 и 5 на противоположное. Следующие сбрасывания триггера

8 под воздействием шумов происходят после появления ложных импульсов на, выходе фазового детектора 3. На каждое определенное количество импульсных помех происходит лишь одно лож ное срабатывание триггера 8. 4 ил.

1315904

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для высокоточного измерения скорости вращения валов различных машин, например вала асинхронного тягового двигателя магистрального электровоза.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения скорости вращения вала в условиях воздействия интенсивных электромагнитных помех.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — структурная схема фазо:вого детектора; на фиг. 3 — эпюры напряжений, поясняющие работу фазового де.тектора; на фиг. 4 — эпюры напяжений, поясняющие работу устройства для измерения скорости вращения вала при отсутствии и наличии помех.

Устройство содержит индуктивнотрансформаторный датчик 1, соединенный с валом, генератор 2 опорного напряжения, фазовый детектор 3, Выход генератора 2 опорного напряжения подсоединен к соответствующим входам датчика 1 частоты вращения и фазового детектора 3, второй вход которого соединен с выходом датчика 1 частоты вращения. Устройство содепкит также два ключа 4 и 5, входы которых соединены с соответствующими выходами фазового детектора 3, два делителя б и 7 частоты с переменным коэффициентом деления, счетные входы которых соединены с выходами ключей 4 и 5, RS-триггер 8, подключенный R- u Sвходами к выходам делителей б и 7 частоты. Выходы триггера 8 соединены с управляющими входами ключей 4 и 5.

Устройство снабжено счетчиком 9,счетный вход которого соединен с соответствующим выходом триггера 8, генератором 10 импульсов сброса, соединенным выходом с входом установки на

"0" счетчика 9, датчиком 11 грубого измерения скорости вращения, сочлененным с валом, и формирователем 12 коэффициента деления. Выл од датчика

11 через формирователь 12 коэффициента деления соединен с установочными входами делителей 6 и 7 частоты с переменным коэффициентом деления.

Датчик 1 частоты вращения (ДЧВ) предназначен для формирования фазоманипулированных электрических сигналов с синусоидальным заполнением, количество которых пропорционально измеряемой скорости вращения.

Щ

2

Фазовый детектор (ФД) 3 предназначен для выделения выходных сигналов

ДЧВ 1, синфазных или противофазных по отношению к напряжению генератора опорного напряжения (ГОН) 2, и разделения их по двум выходам для управления RS-триггером.

ФД 3 (фиг. 2) содержит усилительограничитель 13 дифференцирующую схему 14, селектор 15 полярности, инвертирующий 16 и неинвертирующий 17 усилители, двухвходовые логические элементы И 18 и 19,усилитель-ограничитель 20. Дифференцирующая схема (ДЦ)

14 служит для формирования импульсов в момент прохождения входного сигна.ла через нуль. Селектор полярности (СП) 15 предназначен для распределения выходных сигналов ДЦ 14 по двум каналам в зависимости от их полярности.

На фиг. 3 р и b — напряжения на выходах ДЧВ 1 и ГОН 2 при вращении ротора ДЧВ; 6 и ъ — напряжения на выходе усилителей-ограничителей 13 и

20; 8 — импульсы на выходе ДЦ 14;

2 и Ж вЂ” импульсы на выходе неинвертирующего 17 и инвертирующего 16 усилителей; и и — импульсы на первом и втором выходах схем И 18 и 19.

При синфазности напряжений ДЧВ и

1 ОН в интервале времени t — - t (фиг.

4 а и в) на первом выходе схемы И 18 формируется "гребенка" импульсов с периодом повторения Т р (фиг, 4 )).

Следующая "гребенка" импульсов (фиг ° 4 и ) формируется на втором выходе схемы И 49 при противофазности напряжений ДЧВ 1 и ГОН 2 в интервале времени t. — t (фиг. 4 olи 8).

Делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) представляет собой делитель частоты, коэффициент деления которого может изменяться в заданном диапазоне посредством внешнего управления от формирователя 12 коэффициента деления. Второй и четвертый входы служат для подачи на них кода числа„.равного коэффициенту деления, от формирователя 12 коэффициента деления и подключены к его выходу. Выходы делителей б и 7 частоты соединены с R- u S-входами RS-триггера

8,который управляет работой ключей 4 и

5. Один из выходов RS-триггера

8 подсоединен к счетному входу счетчика 9, Счетчик 9 служит для счета выходных импульсов триггера 8, 1315904 поступающих на его счетный вход в течение длительности периода повторения

Т„ генератора 10 импульсов сброса.

Другой вход счетчика 9 служит для установки на "0" показаний счетчика при появлении на нем имйульса генератора 10. Генератор 10 предназначен для периодической установки на "0" счетчика 9 и формирует импульсную последовательность сигналов с перио- 10 дом повторения Т„. Выход генератора

10 соединен с входом установки на

"0" счетчика 9.

Датчик 11 грубого измерения скорости может быть реализован на осно- 15 ве тахометра постоянного напряжения, установленного, например, в кабине машиниста электровоза. Выход датчика 11 через формирователь 12 коэффициента деления (ФКД) соединен с 20 вторым и четвертым установочными входами ДПКД 6 и 7. ФКД 12 предназначен для преобразования выходного напряжения датчика 11 в код числа, управ.ляющего по второму и четвертому входам коэффициентом деления ДПКД 6 и

7. Алгоритм работы ФКД 12 определяется уравнением п мокс

N = †------ N 30

1 и п

1 где N. — число, код которого формируется на выходе ФКД при вращении вала с угловой скоростью и,об/с:

N — максимально допустимая по макс условиям эксплуатации угловая скорость вращения, об/с;

N — количество периодов фазома- 40 нипулированного синусоидального сигнала ДЧВ при максимальной скорости вращения пад„ за время его синфазности (противофазнос- 45 ти) с напряжением ГОН. Уравнение означает, что формируемое число N. обратно пропорциональ1 но скорости вращения п 50

На фиг. 4 показаны: ц — сигналы на первом выходе ФДЗ; Е- сигналы на управляющем входе ключа 4; р — сигналы на втором выходе ФДЗ; ъ — сигналы на управляющем входе ключа 5; о и 55 сигналы, формируемые на выходах делителей 6 и 7 частоты соответственно; х и - сигналы на выходе триггера 8, подсоединенном к счетчику 9, при отсутствии и наличии помех соответственно. Единичный уровень ("1") на управляющих входах соответствует открытому состоянию ключей 4 и 5, нулевой уровень ("0") — закрытому состоянию (фиг. 4 б и г).

Рассмотрим работу устройства при. отсутствии помех на соответствующих выходах ФД 3 и перемещении ротора ДЧВ

1 на один зубец относительно Ш-образного дифференциального трансформато- . ра датчика.

После появления на первом выходе

ФДЗ N импульсов (фиг. 4 м ), следующих с периодом повторения То, на выходе ДПКД 6 формируется импульс (фиг. 4 3) который no R-входу в момент времени t перебрасывает триг1

rep 8 в другое положение (фиг. 4 м ) .

При этом ключ 4 размыкается по управляющему входу (фиг. 4 б), а ключ

5 замыкается (фиг. 4 о и i). Ha выходе триггера 8 формируется перепад напряжения (фиг. 4 ), т.е. лри повороте ротора ДЧВ на один зубец и отсутствии шумовых сигналов на выходе триггера 8 формируется одна импульсная отметка, При перемещении ротора датчика 1 за время T„ íà N зубцов на выходе триггера 8 аналогично формируется N импульсных отметок, подсчитанных счетчиком 9 за время Т„ между импульсами обнуления генератора 10.

При воздействии импульсных помех, возникающих, например, на втором выходе ФДЗ (фиг. 4 8, момент t ., ), на входе ДПКД 7 возникают ложные импульсы, не связанные с вращением вала.

После появления N щ шумовых импульсов (фиг. 4м, момент t„) на выходе ДПКД 7 формируется сигнал (фиг.

4р момент tk) который перебрасывает триггер 8 в другое положение (фиг. 4 ). Это приводит к изменению состояния ключей 4 и 5 (фиг. 4 б и i) на противоположное. Следующее срабатывание триггера 8 под воздействием шумов происходит в момент t после появления М ложных импульсов на первом выходе ФДЗ (фиг. 4 > ) начиная

1ш с момента времени t>+„è т.д. На фиг. 4 показано формирование ложной отметки прохождения зубца poropa

ДЧВ 1 в интервалах времени t. — .

u tg- . Вместо одной импульсной . отметки (фиг. 4 ) формируется две, которые подсчитываются счетчиком 9.

В дальнейшем работа устройства в зависимости от наличия или отсутствия помех циклически повторяется. При этом на каждые N импульсных noj мех происходит лишь одно ложное срабатывание триггера 8. 5

Формула изобретения

Устройство для измерения скорос-, ти вращения вала, содержащее датчик fp частоты вращения индуктивно-трансформаторного типа, связанный с валом, фазовый детектор, подключенный своим первым входом к выходу датчика частоты вращения, генератор опорного нап- 15 ряжения, подсоединенный выходом к соответствующим входам датчика частоты вращения и фазового детектора, RSтриггер, счетчик, подсоединенный счетным входом к соответствующему вы-20 ходу RS-триггера, и генератор им.пульсов сброса, выход которого под1315904 6 ключен к входу установки на "0" счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения в условиях воздействия интенсивных электромагнитных помех, оно снабжено двумя ключами, двумя делителями частоты с переменным коэффициентом деления и последовательно подключенными к объединенным установочным входам управления делителей частоты с переменным коэффициентом деления датчика грубого измерения скорости вращения и формирователя коэффициента деления, при этом счетные входы первого и второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключены через первыйи второй ключи соответственно к первому и второму выходу фазового детектора, а управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами RS-триггера.

1315904

Фиг 3

Составитель Ю. Мручко

Редактор И, Шулла Техред Л.Олийнык

Корректор В. Бутяга

Заказ 2355/47 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгор д, у . р о л. П оектная 4