Устройство для моделирования импульсного датчика частоты вращения

Устройство для моделирования импульсного датчика частоты вращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Qi" ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскими

Социалистических

Республик (iiI 732914

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За ивлено 10.05.77 (2 l ) 2483178/18-24 (5()М. Кл.

606 Ci 7/48 с присоелинением заявки .%

Государственный квинтет (23) Приоритет оо делам изобретений н отнрытнй

Опубликовано 05,05.80. Ькт1летень 9 17

Дата опубликования описания 08.05,80 (53) ДК681.333 (088.8) М, Н. Глазов и Э. С. Никулин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИМПУЛЬСНОГО ДАТЧИКА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматитси и позволяет получать две импульсные последовательности с частотой следования импульсов, пропорциональной входному напряжению, и сдвинутых по фазе на постоянный угол знак которого определяется полярностью входного напряжения.

Известен преобразователь напряжения в частоту с изменением направления интегрирования, содержащий интегрирующий усилитель, ключи и сравнивающее устройство. Ключи коммутируют входы интегрирующего усилителя в зависимости от знаке входного напряжения и тем самым изменяют направление интегрирования j1).

Недостатком известного преобразователя является однополярность входного напряжения, что не позволяет непосредственно применить данный преобраэов— тель для моделирования импульсных датчиков частоты вращения.

Наиболее близким по технической сущности к иэобретешпо является устройство для моделиров ения импульсного т ахопреобразователя, содержащее разделительные диоды и интегратор, к прямому вхо5 ду которого через делитель напряжения подключен источник входного сигнала, выход которого через управляемый дели— тель напряжения соединен с инверсным входом интегратора, выход которого подклзочен к входу порогового элемента, выход которого является первым выходом устройства. Кроме, этого устройство содержит еше один интегратор, два инверTopB H два фиксирующих диода На Выходе устройства формируется напряжение прямоутольной формы, частота которого пропорпзтональна входному напряжению (2) .

Устройство работает только при одной полярности входного напряжения. При противоположной полярности напряжения оНо находится В заторможенном cocTo— янин. другая диагональ моста соединена с перВ ым и B Top I=1M ВхОЦ QM и Оп ер ациОннОГО усилителя, третий вход которого подключен к выходу интегратора, выход источника. входного сигнала через нуль-орган соединен с управляюшими входами первого, второго кл1очей, c c.íoäñì первого и катодом второго разделительных диодов, управляющий вход третьего ключа соединен с анодом второго разделительного диода и через первый ограничительный резистор — с выходом порогового элемента, выход которого через второй ограничиты3ьный резистор подключен к управляющему входу четвертого ключа и к катоду первого разделительного диода, выход операцио3аюго усилителя является вторым выходом устрь йства, Функциональная схема устройства приведена на фиг. 1; временные диаграммы работы устройства не фиг. 2. Устройство содержит интегратор 1, делитель напряжения (резисторы 2 и 3), управляемый делитель напряжения (резисторы

4 и 5), гистерезисный пороговый элемент 6, источ1ппс входного сигнала 7, нуль-орган 8, операционный усилитель 9, первый и второй выходы 10 и 11, раздегц1тельные диоды 12 и 13, ключи 1417 и ограничительные резисторы 18 и

19. В качестве ключей 14-17 используются МОП-транзисторы с каналами противоположного типа.

При3Д3ип действия устройства заключае я в следукипем.

В исходном состоянии при нулевом входном сигнале нуль-орган 8 н норого40

3 7.32 9

Педостатком денного устройства является то„что оио пе Воспроизводит выходной сигнал, формируемый 1д ьиулт.,сным датчиком частоты вращения, поскольку оно не позволяет получить две сдв3п1утые на постоянный фазовый угол импульсные иоследо3зательности, у которых частота импульсов прямо пропорциональна вход— ному сигналу, а угол сдвиге фаз сохра— няется постоянным при любой частоте и 10 изменяется по знаку при изменении направления вращения.

Цель изобретения — повыше д1е точности моделирования.

Указанная пель достигается тем, что 15 в устройство введены нуль-орган, операциопн3.1й усилитель, ограничительные резисторы и ключи, включенные в плечи моста, одна диагональ которого подключена к средней точке управляемого делителя Ю напряжения и к шине нулевого потенциала, 14

Вый эле"„1еит 6 11еходитсл в одном из

Д13 Ух УГ ТО 11чIIB ьIх сос 1О Я111ий, Б з а в иси1.1Ос— ти от состояния нуль-орган 8 элемента 6 те или другие ключи 14-17 переходят в проводящее или иепроводяшее тюложеиие, в результате чего точка соединения резистора 4 и 5 IIa 1и1вертирующем входе интегратора 1 оказывается подключенной либо отключенной от общей точки схемы.

Пезевисимо от этого интегратор 1 сохраняет сзое состояние (дрейфом нуля пренебрегаем), и гистерезисиый пороговый элемент 6 не переключается. Таким образом, при отсутствии входного напряжения схема находится в заторможенном состояшп1 и импульсы на ее выходах 10 и 11 отсутствуют. Это состояние устройства соответствует нулевой частоте вращения (неподвижному объекту).

Рассмотрим работу устройства при наличии входного напряжения. Пусть напряжение Ug положительное. Под дей— ствием U „„не выходе нуль-органе 8 устанайливается отрицательное на31ряжение, открывающее ключ 15 и закрывающее ключ 14, При этом операционный усилитель 9 переключается в режим лев редачи сигнала по не3Д1вертируюшему входу. Предположил, что гистерезисный пороговый элемент 6 находится в состоянии положительного насышенияя. Тогда на управляющий вход ключа 16 подеется закрывающее положительное напряжение; а иа управляю1ций вход ключа 17 через диод 13 поступает отрицательное напряжение с выхода 13ульь-органа 8. Под действием этого напряжения ключ 17 закрывается. Поэтому при положительном сигнале на выходе элемента 6 точка соединения резисторов 4 и 5 отключается or общей точки схемы, входной сигнад Ц,3 поступает на оба входа интегратора 1, оказывая превачируюшее воздействие по инвертируюшему входу, так как не неинвертирукяций вход напряжение Ц 3, поступает через управляемый делитель на резисторах 2 и 3. с

В результате напряжение на -выходе интегратора 1 уменьшается и в некоторый момент времени 1 достигает отрицательного уровня U<, при котором происходит отпрокидывание элемента 6. Элемент 6 переходит в состояние отрицательного насыщения, что приводит к открыванию ключа 16 (состояние других ключей остается неизменнь3м). При этом точка соединения резисторов 4 и 5

I через открытые ключи 15 и 16 подклю-.;)2 3 рования. чается к обшец точке схемы и напряжение Ц- поступает лишь на неипвертиру а—

В ший вход интегратора 1. Это п ттлводит к изменению направления интегрирования

CIIk HQJ1Q tj gy, II напряжение HB BI I IoIIe интегрирующего усилителя 1 начинается увеличиваться. В момент времени оно достигает положительного уровня О„, при котором элемент 6 вновь опрокидывается и переходит в состояние положи — 0 тельного насыщения, после чего начипается новый шпал работы устройства. .Пиаграммы (фиг.2) построены для слу— чая, когда длителыюсти нарастания и спада напряжения на конденсаторе оди— накова (симметричные колебания), что достигается при определе пюл. выборе соотношений резисторов 2-5. Как видно из временных диаграмм, напряжение Ukk на выходе интегратора 1 отстает от пав

20 пряжепия 04О на выходе элемента 6 (фазовый сдвиг ч = K I 2 ) .

Напряжение Uq на выходе операционного усилителя 9, работающего в режиме

25 усилителя — ограничителя, совпадает по фазе с выходным напряжением интегра— тора 1, поскольку цри данной полярности входного напряжения сигнал интегратора, как отмечалось выше, поступает на не30 инвертируюший вход усилителя 9.

При изменении величины входного напряжения пропорционально изменяется скорость нарастания и спада напряжения на выходе интегратора, что обеспечивает

35 линейную зависимость частоты от входного напряжения. При этом независимо от частоты фазовый сдвиг между напря— жениями Ц и U44 на выходах устройства сохраняется неизменным Я = + Е)2 . Та—

40 ким образом, при положительном напряжении Llg> ча выходах устройства формируются напряжения прямоугольной формы с частотой, изменяющейся прямо пропорционально величине U g и с

45 постоянным фаэовым сдвигом ц = + т j 2.

Это соответствует работе частотного датчика при прямом" вращении вала, на котором он установлен.

При отрицательном входном напряже50 нии на выходе нуль-органа 8 возникает положительное напряжение, открывающее ключ 14-. При этом ключи 15 и 16 оказываются в закрытом состоянии независимо от выходного сигнала гистере55 зисного порогового элемента 6. Если элемент 6 находится в состоянии полжительного насышенияя, то открывается ключ 17 и точка соединения резисторов

14 6

4 и 5 через открытые ключи 17 и 14 подключается к обшей точке схемы. Входной отрицательный сигнал поступает на неинвертируюшпй вход интегр тора 1, его выходное напряжение (Зи уменьшается и в, юмент времени 4 происходит опрокидывание элемента 6. Это приводит к закрыванию ключа 17 и изменению направления интегрирования входного напряжения, благодаря чему в момент времени 0 g происходит очередное переключение элемента 6. В результате в схеме возникает периодический режим, причем фазовый сдвиг между напряжениями на выходах элемента 6 и интегратора 1 остается таким же, как и при положительном напря— женин Ору, . Однако в дашюм случае сигнал с интегратора 1 поступает на ин— вертируюший вход операциотп ого усилителя

9 (неинвертируюший вход зашуптирован

o TKpI ITbI! ключом 14-) . Поэтому фазовый сдвиг лтежду напряжениями U, и 04 на выходах устройства при отрицательном напряжении 0 рд составляет — ЦД, что соответствует "обратному" вращению вала, связанного с частотным датчиком.

В результате на выходах устройства формируются двя напряжения прямоугольной формы с частотой, пропоршюнальной входному напряжению, и с фазовым сдвигом Я"- - K(2 или Я = — 7LIg в зависимости от полярности входного напряжения, что воспроизводит сигнал реального частотного датчика с учетом направления вращения связанного с ним вяла.

Благодаря введению новых элементов и связей повысилась точность моделиФормула изобретения

Устройство для моделирования импульсного датчика частоты вращения, со— держащее разделительные диоды и интегратор, к прямому входу которого через делитель напряже шя подключен источник входного сигнала, выход которого через управляелтый делитель напряжения соединен с инверсным входом интегратора, выход которого подключен к входу порог >ваго элемента, выход которого является первым выходом устройства, о т л и ч:l . >-ш с е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в устройства введены нуль-орган, операционный уси-литель, ограничительные резисторы и

732914

/40 е ключи, включенные в плечи моста, одна диагональ которого подключена к средней точке управляемого делителя напряжеция и к шине нулевого потенциала, другая диагональ моста соединена с первым и вторым входами операционного усилителя, третий вход которого подключен к выходу интегратора, ьыход источника входного сигнала через нуль-орган соединен с управлпошими входами первого, второго О ключей, с анодом первого и катодом вто— рого разделительных диодов, управляющий вход третьего ключа соединен с анодом второго разделительного диода и через первый ограничительный резистор с выхо- < дом порогового элемента, выход которого через второй or ðàíè÷èòåëbïûé резистор подключен к управляюшему входу четвертого ключа и к катоду первого разделительного диода, выход операционного усилителя является вторым выходом устрой— ства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 417731, кл. Н 03 К 13/20, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 524197, кл.606 G 7/48, 1974 (пвототип) .

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoë,óë.Проек гная, 3