Способ определения угловой и линейной скорости частотными датчиками

 

Использование: в области автоматики и измерительной техники. Сущность изобретения: в способе, включающем формирование импульсов и последующий пропуск части их через окно подвижного модулятора, восприятие частотным датчиком и их подсчет, частотным датчиком производится формирование реперных импульсов и счет импульсов электронного автогенератора, питающего частотный датчик, причем первый импульс является запускающим и соответствующим первому импульсу, разрешая счет импульсов, а последний - отключающий - соответствует последнему импульсу, запрещая счет импульсов электронного автогенератора. Подсчитывается общее количество реперных импульсов и непрерывно подсчитывается общее количество импульсов, частота которых равна частоте электронного автогенератора между запускающим и отключающим импульсами. Такой способ обеспечивает повышение точности измерения скорости в широком диапазоне ее измерения независимо от ее величины. 4 ил.

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники.

Известен способ измерения скорости по числу импульсов в одном пакете импульсов при линейном прохождении окна модулятора [1] Известный способ не обеспечивает непрерывность измерения из-за перемычек между окнами и не обеспечивает точность измерения скорости в широком диапазоне ее изменения.

Известен способ измерения скорости по числу выходных импульсов датчика [2] Недостатком этого способа является то, что точность измерения повышается с увеличением скорости, а потому не может быть получена большая точность при измерении малых скоростей.

Технический результат изобретения повышение точности измерения скорости в широком диапазоне ее изменения, не зависящей от ее величины.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе определения угловой и линейной скорости частотными датчиками, включающем формирование импульсов и последующий пропуск части их через окно подвижного модулятора, восприятия частотным преобразователем и их подсчет, датчиком производится формирование реперных импульсов и счет колебаний (импульсов) электронного автогенератора, питающего датчик, причем первый реперный импульс является запускающим и соответствует первому колебанию (импульсу), разрешая счет колебаний (импульсов), а последний отключающий соответствует последнему колебанию (импульсу), запрещая счет колебаний электронного автогенератора, подсчитывается общее количество реперных импульсов в соответствии с требуемой точностью измерения в зависимости от ее величины и непрерывно подсчитывается без пауз на перемычку между прорезями модулятора (датчика) общее количество колебаний (импульсов), частота которых равна частоте электронного автогенератора между запускающим и отключающим импульсами, а скорость определяется путем решения формулы в блоке обработки информации и эта формула имеет вид: n · A где f 1/Т частота генератора; N число выходных импульсов датчика на одно измерение; A коэффициент пропорциональ- ности; m_о общее число реперных импульсов на оборот вала или, например, на 1 мм при линейном перемещении; m общее число реперных импульсов, соответствующих требуемой точности, задаваемой задатчиком точности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема; на фиг. 2 временные диаграммы; на фиг. 3 и 4 один из вариантов частотного датчика.

Устройство для осуществления способа содержит электронный автогенератор 1, блок 2 обработки информации, усилитель 3 мощности, датчик (частотный первичный преобразователь) 4, задатчик 5 числа реперных импульсов, счетчик 6 числа пакетов, устройство 7 индикации.

Способ осуществляется следующим образом. Электрические сигналы с частотой f автогенератора 1 высокой частоты подаются одновременно в блок 2 обработки информации и через усилитель 3 мощности на первичный частотный преобразователь 4 (датчик). Датчик 4 вырабатывает N колебаний, зависимых от скорости вращения (перемещения) в виде пакетов, которые подаются на второй вход блока 2 обработки информации. Одновременно датчик 4 вырабатывает реперные импульсы, равные числу пакетов, и сигнал о количестве пакетов m подается на вход задатчика 5 реперных импульсов, а с него на счетчик 6 импульсов. С выхода счетчика импульсов 6 выдаются сигналы начала счета и запрета счета колебаний датчика 4, поступающих в блок 2 обработки информации. Блок обработки информации 2 происходит в соответствии с поступающими сигналами от автогенератора 1, датчика 4 и счетчика 6 вычисления скорости по формуле: n A и выдает информацию на цифровое табло 7 и в стандартном двоичном коде.

При данной скорости вращения (перемещения) количество реперных импульсов выбирается в зависимости от требуемой точности ее измерения, их количество увеличивается с уменьшением скорости.

Для обеспечения заданной точности перемещения в данном диапазоне число реперных импульсов может вводиться "вручную" или автоматически. Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить скорость вращения вала с высокой точностью.

Предложенный способ поясняется и временной диаграммой (фиг. 2). Сигналы с автогенератора 1 (фиг. 2а) поступают в датчик 4 и блок 2 обработки информации.

С датчика 4 выходят сигналы (фиг. 2б и фиг. 2в), т. е. идут сигналы от двух рядов прорезей датчиков, расположенных по кругу в шахматном порядке, причем рядов может быть несколько (много).

На фиг. 3 и 4 изображен один из вариантов датчика, поясняющий предлагаемый способ.

Датчик может быть, например, установлен на валу вращения 8 (фиг. 3), он содержит два неподвижных фланца 9 и 10 с подшипниками 11. На фланце 9 в кольцевом пазу 12 устанавливается намагничивающая катушка (тор) 13 с выводами 14. Между фланцами 9 и 10 устанавливается диамагнитный диск (ротор) 15 со щелевыми прорезями 16. На фланце 10 на определенном расстоянии от центра вала по окружности в пазах 17 располагаются полости магнитной пленки 18, имеющие прямоугольную петлю гистерезиса (ППГ), с измерительными витками 19 и выводами 20 и с отверстиями 21 для проводов.

Отверстия располагаются дискретно по длине плоскости пленки и фланца вдоль его радиуса, а через отверстия 21 пленки фланца прошиты витки 19 с выводами 20.

От генератора высокой частоты через выводы 14 в намагничивающую катушку 13 подается ток высокой частоты. При протекании тока по проводам катушки 13 вокруг нее образуется переменное магнитное поле. При вращении вала 8 вращается ротор 15, имеющий щелевые и фасонные прорези. Магнитное поле тороида 13 будет наводить на диске 6 (ротор) вихревые токи (токи Фуко). В свою очередь, токи Фуко образуют свое магнитное поле. При вращении в пленке будет происходить изменение интенсивности магнитного потока. Этот магнитный поток в измерительной обмотке 19 будет наводить ЭДС взаимной индукции: l где Ψ потокосцепление различной интенсивности при вращении вала. Сигнал от измерительных обмоток будет поступать в блок 2 обработки информации (фиг. 1).

Пачки (цуги) импульсов (фиг. 2б и 2в) ограничиваются, детектируются (фиг. 2г и 2д), а затем дифференцируются (фиг. 2е, 2ж).

При этом первый положительный запускающий реперный импульс (фиг. 2д) запускает счет импульсов, поступающих с генератора в блок обработки информации.

Счет импульсов происходит до отрицательного отключающего реперного импульса последнего пакета импульсов (на примере фиг. 2 задатчиком установлено m6 фиг. 2ж.

На фиг. 2к показан первый запускающий счет положительный и последний отрицательный импульс, который останавливает счет импульсов в блоке 2 обработки информации.

В блок обработки информации последнего вводятся m и f.

Подсчет реперных импульсов можно производить и по положительным импульсам. В этом случае (например, m 6) необходимо, чтобы отключающим импульсом был 7-й положительный импульс (фиг. 2к и 2л). С учетом отключающего импульса в задатчике 5 количество реперных импульсов нужно установить m + 1.

Формула изобретения

Способ определения угловой и линейной скорости частотными датчиками, включающий формирование импульсов и последующий пропуск части их через окно подвижного модулятора, восприятие частотным датчиком и их подсчет, отличающийся тем, что частотным датчиком производится формирование реперных импульсов и счет импульсов и счет импульсов электронного автогенератора, питающего частотный датчик, причем первый реперный импульс является запускающим и соответствует первому импульсу, разрешая счет импульсов, а последний отключающим и соответствует последнему импульсу, запрещая счет импульсов электронного автогенератора, после чего подсчитывается общее число реперных импульсов в соответствии с требуемой точностью измерения скорости в зависимости от ее величины и непрерывно подсчитывается без пауз на перемычку между прорезями модулятора частотного датчика общее количество импульсов, частота которых равна частоте электронного автогенератора, между запускающим и отключающим реперными импульсами, при этом скорость подсчитывается в блоке обработки информации и определяется путем решения уравнения

где f=1/T частота автогенератора;
N число выходных импульсов частотного датчика на одно измерение;
A=m/m₀ коэффициент пропорциональности;
m₀ общее число реперных импульсов на оборот вала или, например, на 1 мм при линейном перемещении;
m общее число реперных импульсов, соответствующих требуемой точности, задаваемых задатчиком точности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4