Бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока

Бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного преобразования скорости вращения в сигнал постоянного тока при использовании его в быстродействующих системах автоматического регулирования частоты вращения, а также в следящих системах. Устройство содержит микромашину 1, прецизионный вьтрями тель: 2, усилитель 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления на операционном усилителеi резисторах в обратной связи и п -1 полевых транзисторах, включенных последовательно с резисторами , сигнальный вход которого соединение выходом прецизионного выпрямителя 2, коммутатор 4 на полевом транзисторе, ячейку памяти 5, П-канальный преобразователь 6 одноS (Л sraffHt i «- Jl-±-iL- J -г-Ы к 05 г-I -м ,ур- U LiLaLaF--- i-il-l5 3-& l -г-7,-I -&--& -S-l--J fi

СС))03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК! б)) С 0! Г 3/46 ф р.!л с-.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (2)) 376!358/24-)0 (22) 25.06 ° 84 (46) 07,03. 86. Бюл. )1-" 9 (7 !) Ульяновский политехнический институт (72) М.А.Боровиков и С.В.Потапчук (53) 53).767 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 670889, кл. С 01 Р 3/46,,1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 9245?5, кл.G 01 P 3/46, 1982. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ТАХОГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного преобразования ско» Ж 12М731 А рости вращения в сигнал постоянного тока при использовании его в быстродействующих системах автоматического регулирования частоты вращения, а также в следящих системах. Устройство содержит микромашину 1, прецизионный выпрямитель 2, усилитель

3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления на операционном усилителе, резисторах в обратной связи H tl — 1 полевых транзисторах, включенных последовательно с резисторами, сигнальный вход которого соединен с выходом прецизионного выпрямителя -2, коммутатор 4 на палевом транзисторе, ячейку памяти 5, ))-канальный преобразователь 6 однофаэного сигнала в импульсы, переключатель полярности 7, логическое устройство 8 и резистор 9,соединенные между .собой определенным обра1216731 зом, что позволяет повысHTb быстродействие бесконтактного реверсивного тахогенератора постоянного тока. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного преобразования скорости вращения в сигнал постоянного тока. Наибольший эффект при применении предлагаемого устройства может быть получен при использовании его в быстродействующих системах автоматического регулирова— ния частоты вращения, а также в следящих системах.

Цель изобретения — повышение быстродействия бесконтактного ревер сивного тахогенератора постоянного тока.

На фиг. 1 представлена функциональная схема бесконтактного реверсивного тахогенератора постоянного тока; на фиг.2 — графики, поясняющие функционирование наиболее важных элементов; на фиг.3 и 4 — ва— рианты выполнения переключателя полярности и логического устройства.

Бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока содержит асинхронную микромашину с сигнальной А и сетевой Б обмотками, прецизионный выпрямитель 2, вход которого соединен с выводом сигнальной обмотки А асинхронной микромашины 1, усилитель 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления на операционном усилителе, резисторах обрат— ной связи и 11 -1 полевых транзисторах, включенных последовательно с резисторами, сигнальный вход кото— рого соединен с выходом прецизионного выпрямителя 2, коммутатор 4 на полевом транзисторе, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, ячейку 5 памяти на конденсаторе и полевом транзисторе, вход которой подключен к выходу коммутатора 4, 11 -й канальный преобразователь 6 однофаэного сигнала в импульсы, вход которого соединен с выводом сетевой обмотки Б асинхронной микромашины 1, а его выход подключен к управляющему входу коммутатора 4, 5 выход каждого (i+1)-го канала под-! ключен к -му управляющему входу усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления. Каждый канал rt--ro канального преобразова10 теля однофаэного сигнала в импульсы содержит соединенные с его входом (2i — 1)и 21 фазосдвигающие цепочки и Ф, выходы которых подключены соответственно к (21 †!) -му и

15 2 -му компараторам К ; 1и К,, к выходам которых подключены (2 — 1) -я

1 и 2 -я дифференцирующие цепочки Р и А ., выходы которых подключены к

1 входу -ro импульсного выпрямителя

20 В;., выход которого через -й диод F подключен к выходу П -го канального преобраэоватеЛя однофаэного сигнала в импульсы. К выходу ячейки 5 памяти подключены входы переключателя 7 по25 лярности и логического устройства 8, между управляющим входом коммутатора и шиной источника питания включен резистор 9.

Устройство работает следующим об30 разом.

Переменное выходное напряжение сигнальной обмотки А асинхронной микромашины поступает на вход прецизионного выпрямителя 2. На его выходе действует пульсирующее напряжение U> (рис.2), которое поступает на вход усилителя с дискретно регу1 .1 лируемым коэффициентом усиления. Переменное напряжение сетевой обмотки

40 Б асинхронной микромашины 1 поступает на входы фаэосдвигаюших цепочек Ф, — 1 и Ф,, на выходах которых образуются напряжения П „, и 11 сдвинутые на «+ — (21 — I ) зл. г рад. по п

45 отношению к напряжению сигнальной обмотки А. Напряжения П,,i Ц, по! 21617 (! ступают на входы кампараторов К

21-1 и К, на выходах которых образуютI с.я прямоугольные наттряжения U<, и

П °, которые через дифференцирую—

И2 тцие ттепачки П2 и D пастутттт10т нй

2< -1 2т входы импульсного выпрямителя Г т

На ега выходе образуются короткие импульсы U>,, которые поступают на управляющий вход усилителя 3 с дис— кретно регулируемым коэффициентом усиления, а также через диод Р, поступают на управляющий вход коммутатора 4. Исключением является первый импульсный выпрямитель, выход которого не подключен к управляющему входу усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления. Частота импульсов на выходе

1l-r o канапьного преобразователя однофаэного сигнала в импульсы равна

4,тт fc, а их фазовый сдвиг относительно напряжения на сигнальной обмотке А асинхронной микромашины

П составляет ц ° = — (гт — 1) эл. град.

41т

При появлении импульса на выходе первого импульсного выпрямителя Bl и выходе g -го канального преобразователя однофазнога напряжения в импульсы коммутатор 4 открывается и подключает вход ячейки памяти к выходу усилителя 3. Конденсатор ячейки 5 памяти заряжается до напряже 1p U2> sin (46 где R1 Ro резистор обратной связи и входной резистор усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, U21(— амплитуда пульсирующего напряжения на выходе прецизионного выпрямителя 2, rl -количество каналов преобразователя однофазного напряжения в импульсы) . При появлении оче1 редного 1 -го импульса на выходе i -ro импульсного выпрямителя, начиная со второго, одновременно открывается

1 -й полевой транзистор Т< в обратной связи усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления и коммутатор 4. Конденсатор ячейки

5 памяти заряжается до напряжения

R» //Ri

24 о т((!) У где

$1п т ; /s in q< — 1

q= — ". (г;-1).

4тт

Выбор резистора R, по формуле (1) позволяет изменять коэффициент уситтения усилителя 3 в,соответствии с т

gill g завис имостью q. = — ..., что

1 о " (: обеспечивает неизметтттостт выходного ттттттряжеттття усилителя 3 в моменты действия управляющих импульсов при неизменном напряжении на выходе прецизионного выпрямителя 2, что обес— печивает сглаженное напряжение U на выходе устройства.

Запаздывание выходного сигнала ( ус тройс тва составляет

4тт(.C что ттозволяет при количестве каналов и 3 практически безынерционно пре1 образовывать измеряемую скорость вращения бесконтактного реверсивного тахогенератора в гладкое напряжение с малыми пульсациями.

Переключатель 7 полярности может быть выполнен на операционном усилителе Al, резисторах Rl, R4 и полевом транзисторе Tl, работающем в ключевом режиме (фиг,.3).

Один из возможных вариантов выполнения логического устройства 8 приведен на фиг ° 3. Логическое устройство состоит из двух компараторов

А2 и АЗ,входы которых подключены к сигнальной А и сетевой Б обмоткам асинхронной микромашины 1, резисторов

R6 и Rj, выпрямителя, состоящего из операционного усилителя А4, диодов

D1+D3, резисторов R8-R12, а также вспомогательной блакировачной схемы на операционном усилителе А5, диодах D4,Р5, транзисторах Т2, TÇ и резисторах R5, R13-R17

Устройство работает следующтп4 образом.

40 При скорости вращения асинхронной микромашины Я. ) О на выходах компараторов А2 и АЗ действуют синфазные напряжения, имеющие форму двухполярных меандров. На выходе выпрямителя

45 !на катоде диода ДЗ) напряжение равно нулю. Полевой транзистор Т! открыт, усилитель на микросхеме Al работает в режиме инвертора. На выходе устройства действует напряжение

5О положительной полярности. При скорости вращения асинхронной микромашины 52 с О на выходах компараторов

А2 и АЗ действуют противофазные напряжения, имеющие форму двухполяр 5 ных меандров, поэтому на входе выпрямителя (общая точка диодов D l+D2) напряжение равно нулю. Выходное напряжение выпрямителя (катод диода

1216731

Зс

03) имеет положительную полярность, Это приводит к закрыванию транэисто

\ ра Тl в результате чего усилитель на микросхеме Аl работает в режиме неинвертирующего усилителя. Выходное напряжение устройства имеет отрицательную полярность.

Вспомогательная блокировочная схема предназначена для исключения аварийного режима изменения полярности на выходе операционного усилителя А4 и на выходе устройства) при скорости асинхронной микромашины и э ОО, Ее действие состоит в введении положительной обратной связи операционного усилителя А4 через резистор R10 посредством эапирания транзистора Т2 при скорости асинхронной микромашины Л.< О. При скорости Q. = =-О транзистор Т2 открыт и выпрямитель на операционном усилителе А4 может изменять полярность выходного напряжения при изменении направления вращения асинхронной микромашины.

Иа фиг.l приведена схема логического устройства (второй вариант), которое может быть использовано, если на вал асинхронной микромашины насажен диск с прорезями, которые освещаются источником излучения.

Два фотодиода ФИ и Ф02 установлены в.непосредственной близости от прорезей диска и принимают излучение от источника. Геометрический сдвиг между фотодиодами равен половине ширины прореэи диска. Такой способ определения направления вращения давно известен и используется в устройствах автоматики. При равномерном вращении диска усилителя Аl и А2 формируют прямоугольные импульсы, сдвинутые на половину периода. При этом на коллекторах транзисторов Т1 и Т2 действуют меандри, сдвинутые между собой на /2, Коллекторы транзисторов Tl и Т2 соединены с входами D-триггера, реализованного на базе IK-триггера и ин— вертора. Транзистор ТЗ предназначен для согласования выхода триггера с управляющим входом переключателя полярности. При каждом изменении направления вращения диска на коллекторах транзисторов Tl и Т2 наблюдается сдвиг одного меандра относигельно другого на li . В результате этого положительные фронты одного меандра совпадают либо с уровнем

"1", либо с уровнем "О" другого в зависимости от направления вращения.

Это приводит к переключению D-триггера и соответственно транзистора ТЗ °

Формула и з о б р е т е н и я

Бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока, содержащий асинхронную микромашину, вывод сигнальной обмотки которой подключен к входу прецизионного выпрямителя, коммутатор, управляющий вход которого соединен с выводом сетевой обмот— ки асинхронной микромашины через преобразователь, содержащий последовательно включенные компаратор, дифференцирующую цепочку и импульсный выпрямитель, выход коммутатора через ячейку памяти соединен с входом переключателя полярности и входом порогового устройства, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введено диодов и усилитель с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, имеющий И вЂ” l управляющих входов, сигнальный вход которого подключен к выходу прецизионного выпрямителя, а выход соединен с сигнальным входом коммутатора, при этом преобразователь выполнен 1 -канальным, каждый канал которого дополнительно содержит первую фазосдвигающую цепочку, вход . которой подключен к выводу сетевой обмотки асинхронной микромапяны, а ее выход соединен с входом первого компаратора, вторую фазосдвигающую цепочку, вход которой соединен с выводом сетевой обмотки асинхронной микромашины, второй компаратор, вход которого подключен к выходу второй фазосдвигающей цепочки, вторую дифференцирующую цепочку, вход которой соединен с выходом второго компаратора, а ее выход подключен к второму входу импульсного выпрямителя, выход каждого импульсного выпрямителя соединен через диод с управляющим входом коммутатора, а вы— ход каждого (+1) -го импульсного выпрямителя соединен 1 -м управляющим входом усилителя. ь з

I/912 и, ф

-Фз!

21673!

Составитель Ю.Мручко

<Редактор Г.Волкова Техред О.Ващишина Корректор С.Шекмар

Заказ 1010/56 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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