Устройство для измерения частоты вра-щения

 

ОП И САН ЙЕ

Союз Советскив

Социалнстических

Республик

< 1847200

ИЗОБ1зЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (áf ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.07.79 (2f) 2797417/18-10 с присоединением заявки Hо

{51) М. Кл.З

G 01 & 3/46

Госудаоствеиный комитет СССР ио делам изобретений н открытий (23} Приоритет (53) УДК 531.771 (088.8) Опубликовано 150781 Бюллетень Й9 26

Дата опубликования описания 1507ф1

I (72) Авторы изобретения

А. Я. Аверин, M. C; Игнатов, В. П. Севасть

В.С. Краснов и Б.В. Ивачев (71) Заявитель (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ.НИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к технике. контроля и.регулирования и может быть использовано для измерения скорости вращения различного рода валов и механизмов. . Известен бесконтактный тахогенератор постоянного тока, содержащий синхронный генератор, датчик положения и электронные схемы обработки. сигналов fl).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения частоты вращения. Это устройство состоит иэ синхронного генератора, начало фаэных: обмоток которого соединены в общую точку, а концы через управляемые ключи соединены с первыми выводами пе-, ременных резисторов, вторые выводы которых объединены и соединены со входом операционного, усилителя, выход которого является выходом всего устройства и через резистор обратной связи соединен со .входом операцион ного усилителя; управляющие входы ключей подключены к выходу логйческого узла, входы которого соединены с выходом датчика положения ротора, жестко соединенного с синхронным генератором.

2 . В данном устройстве ЭДС. с выходов фазных обмоток синхронного генератора поступают на операцибнный усилитель через управляемые ключи (2j .

5 Однако иэ-.за коммутационного падения напряжения на управляемых ключах происходит потеря части ЭДС, что приводит к сужению диапазона измерения. Особенно существенно влияние

f0 коммутационного падения напряжения при(измерении низких частот вращения.

В современных следящих злектролриводах требуемый диапазон измерения

15 скорости вращения составляет десятки тысяч. Известные .устройства вследствие своих недостатков не могут применятьея.в,системах, в которых требуется измерение частоты вращения в

gp широком диапазоне до десятков тысяч.

Цель изобретения - расширение диа:пазона измерения частоты вращения.

Поставленная цель .достигается" тем, что в устройство, содержащее синх25 ронный генератор, датчик положения, соединенный с синхронным генератором, переменные резисторы, и управляемые ключи управляющие. входы которых связаны с выходами датчика положения, 3Q введены дополнительные операционисте

847200 усилители, входы которых подключены через переменные резисторы к фазам синхронного генератора, а выходык входам управляемых ключей, выходы которых подключены к выходной шине, при этом вход каждого усилителя через резистор связан с выходной шиной °

Введение дополнительных операционных усилителей, подключенных вышеописанным образом, позволяет компенсировать падение напряжения на управляемых ключах за счет того, что ключ оказывается включенным в цепь, которая охвачена обратной связью операционного усилителя. Падение напряжения компенсируется внутренним коэффициентом усиления операционного усилителя. Это дает воэможность . Устройству измерять любые частоты вращения, даже те, при .которых ЭДС синхронного генератора меньше, чем падение напряжения на ключах.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для измерения частоты вращения; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения частоты вращения содержит синхронный генератор 1 и датчик 2 положения ротора.

Фазные обмотки генератора 1 через переменные резисторы 3-5 соединены с соответствующими входами операционных усилителей 6-8. Выходы операционных усилителей 6-8 соединены со входами соответствующих управляемых ключей 9-11, управляющие входы которых подсоединены к выходам датчика

2 положения ротора.

Выходом .устройства является точка соединения выходов управляемых ключей 9-11.

Входы каждого операционного .Усилителя 6-8 через соответствующие резисторы 12-14 связаны. с выходом устройства.

Устройство работает следующим об.разом. . При вращении ротора синхронного генератора 1, на. выходах его фазных обмоток пбявляются ЭДС, имеющие форму трапеции и сдвинутые относительно друг друга на угол Ч= 360 /л; где о

n - число фаз генератора. В данном случае .при и = 3 угол Ч составляет .

120 электрических градусов.

Амплитуда фаэных ЭДС пропорциональна измеряемой частоте вращения.

Управляемые ключи 9-11 замыкаются с сигналами, с выходов датчика 2 положения по диаграмме, представленной на фиг. 2, причем. в,каждый момент времени замкнут только один из ключей 9-11, когда ЭДС соответствующей фазной обмотки имеет амплитудное. значение и на выходе всего устройства получается напряжение, пропорциональное этой ЭДС. Так как остальные управляемые ключи 9, 10 или 11 разомккуты, то ЭДС на остальных фаэных обмотках синхронного генератора 1 не влияют на выходное напряжение устройства. Падение напряжения на управляемых ключах 9-11 компенсируется высо5 ким внутРенним коэФфициентом усиления операционных. усилителей 6-8, так, как сигнал местной отрицатеЛьной обратной связи этого усилителя 6, 7 или 8 снимается после управляемого ключа 9, 10 или 11. При повороте ротора синхронного генератора 1 в положение, когда ЭДС в данной фазной обмотке начинает уменьшаться, размыкается работающий до этого момента управляемый ключ, а замыкается

15 ключ 9, 10 или 11 в этой фазе,ЭДС которой достигла амплитудного значения и на выходе устройства получается напряжение, пропорциональное ЭДС вступившей- в работу обмотки синхрон20 ного генератора 1. На выходе устройства получается постоянное напряжение, величина которого пропорциональна частоте вращения ротора синхронного генератора 1, а его знак зави25 .сит от направления вращения ротора.

Использование устройства для измерения частоты вращения, в котором компенсируется падение напряжения на управляемых ключах, выгодно отличаЗО ют предлагаемое устройство от известных устройств, так как расширяет диапазон измерения частоты вращения в десятки и сотни раз. Причем расшире,ние диапазона идет в сторону низких частот вращения.

Диапазон измеряемого напряжения (величина которого пропорциональна частоте вращеНия) для известных устройств Д, и для предлагаемого устроЯства Д определяется из выражений

40 0., „ U 2 п ах

")

1 ul т1 ип tn1n где 0 02 — максимальное эначе

1тж 2max ние измеряемого напряжения в иэвест45 ных устройствах и в предлагаемом устройстве соответственно;

0 -,0 — минимальное значение

$0

1 nie ° a. пса измеряемого напряжения в известных устройствах и в предлагаемом устройстве соответственно. .55 Максймальное измеряемое напряжение как для известных устройств, так и

4 для предлагаемого устройства есть одна и та же величина, следовательно

Ц па "ат» °

Минимальное значение измеряемого напряжения в известных устройствах составляет десятки и сотни милливольт, а в предлагаемом устройстве доли милливольта, следовательно

0„„„-(1О+ оо) О

847200

УЬг f

Отсюда отношение диапазона измеряемого напряжения и предлагаемом устройстве к диапазону измеряемого напряжения в известных устройствах составляет .Г (5

А "ymgm U ma»

10+100 „. (1о+ ооМ/ п,„„

"йтМтi g. maX

Диапазон измерения частоты враще ния предлагаемого устройства составляет десятки тысяч, поэтому это уст-. ройство может быть с успехом использовано в, современных высокоточных следящих электроприводах, для которых широкий диапазон измерения частоты И вращения является одним из главных требований.

Формула изобретения

Устройство для измерения частотй вращения; содержащее синхронный re- нератор и жестко связанный с ним датчик положения, переменные резисторы и управляемые ключи, управляющие входы которых связаны с выходами датчика положения, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в устройство введены операционные усилители, входы которых подключены через переменные резисторы к фазам синкронного генератора, а выходы— к входам. управляемых ключей, выходы которых объединены выходной шиной, при этом вход каждого усилителя через резистор связан с выходной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Очинников И.Е., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л., 1979, с. 128-129.

2. Патент Японии 9 52-24204, кл. 55 A 41, 1977 (прототип).

847200 фиг 2

Составитель Е. Швецов

Редактор О.Перснянцева Техред З..мужик Корректор С. Шекмар М >

Заказ 5.478/70 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4