Способ измерения скорости вращения вала и устройство для его осуществления

Способ измерения скорости вращения вала и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ю. В. Арсеньев, А. В. Гурнов, В. С. Калавникова и В. Г. Супонова (72) Авторы изобре гения (71) Заявитель

1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ BPAllgHHH ВАЛА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использо-. вания в системах автоматического регулирования скорости тихоходных электроприводов без механического редуктора.

Известен способ определения скорости вала, заключающийся в формировании гармонических функций угла поворота вала двигателя и их производных.

Устройство для реализации этого способа в случае применения синхрон10 ного двигателя содержит датчик гармонических функций угла поворота вала двигателя и датчик производтых этих гармонических функций. При этом дат-. чики гармонических функций H их про1$ иэводных связаны с устройством формирования сигнала скорости вала.

В известном устройстве в качестве датчика производных гармонических

20 функций угла поворота вала двигателя применен синхронный генератор с числом пар полюсов, равным числу пар по люсов синхронного двигателя и датчика гармонических функций угла поворота (11.

Недостатком устройства являетсм его сложность, вытекающая из иеобходцмости применения и размещения датчика производных гармонических функций угла поворота вала двигателя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения скорости вала двигателя, заключающий я в формировании многофазных гармонических функций угла поворота вала двигателя, в определении производных этих функций на участках нх линейного изменения около нуля и в определении суммы получеюатх производных (Q .

Устройство, реализующее способ, содержит датчик многофазных гармонических сигналов угла поворота рабочего вала, преобразователь числа фаз, формирователь пилообразного напряжения скорость изменения которого пропорциональна скорости рабочего вала,, 86413

50 блок дифференцирования, подключенный . к входу формирователя пилообразного напряжения, и формирователь сигнала, пропорционального измеряемой скоросТИ.

Недостатком известных устройств и способа является невысокая точность измерения скорости вала.

Цель изобретения — повышение точности измерения скорости вала. I0

Указанная цель достигается тем, что в способе определения скорости вращения вала, заключающемся в том, что преобразуют угол поворота вала в многофазные гармонические сигналы путем преобразования этих сигналов в пилообразный сигнал и определения скорости изменения этого сигнала,преобразуют скорость изменения пилообразного сигнала в частоту импульсов, определяют число этих импульсов в фиксированном интервале времени и используют его в качестве величины скорости вращения вала, при этом определяют очередность следования фаз гармонических сигналов и формируют сигнал нащ авления скорости вращения в ала.

Кроме того, в устройство определения скорости вращения вала, содержа30 щее датчик гармонических сигналов угла поворота вала, например синхронного двигателя, преобразователь числа фаз и формирователь пилообразного напряжения, скорость изменения которого пропорциональна скорости рабочего вала, введен цифровой вычислитель скорости изменения пилообразного напряжения, преобразователь"цифрааналог" и определитель очередности следования фаз, входы которого подключены к многофазному выходу упомянутого формирователя пилообразного напряжения, однофазный выход пилообразного напряжения которого подключен ко входу цифрового вычислителя скорости изменения пилообразного напряжения, выход которого соединен с входами числовых разрядов преобразователя "цифра-аналог", разряд знака которого соединен с выходом определителя очередности следования фаз.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство состоит из датчика 1 55 гармонических сигналов угла поворота рабочего вала, скорость вращения которого измеряется, преобразователь 2

1 4 числа фаз, формирователя 3 пилообразного напряжения, цифрового вычислителя 4 скорости изменения пилообразного напряжения, преобразователя 5

"цифра-код", определителя 6 очередности следования фаз.

Датчик 1 состоит из электрическРй машины 7 типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора, например вал которого соединяется с валом, скорость которого измеряется.

Питание обмотки возбуждения мавц ны 7 осуществляется от генератора 8 несущей частоты. Выходные обмотки машины 7 подключаются к фазочувствительным выпрямителям 9 и 10, опорным сигналом для которых служит на. ряжения генератора 8. В рассматриваемом устройстве машина 7 выбрана двухфазной и соответственно этому применены два выпрямителя 9 и 10. На выходах этих выпрямителей имеются сигналы, являющиеся гармоническими функциями синуса и косинуса угла поворота сЬ вала машины 7 Usiп оЬи ОсозЫ.

Двухфазная система сигналов с выходов блока I поступает на входы преобразователя 2, на выходах которого формируется трехфазная система сигналов.

Формирователь 3 пилообразного напряжения, скорость изменения которого пропорциональна измеряемой скорости, содержит блок из трех ключей

1l, блок из трех компараторов 12, и аналоговый сумматор 13.

С помощью компараторов 12 и дешифратора 14 формируются импульсы управления ключами 11, на входы которых поступает трехфазное напряжение от преобразователя 2 числа фаз. На выходах ключей 11 формируются сигналы, представляющие собой линейные участки синусоид напряжений, формируемых на выходе преобразователя 2. Длина участков соответствует шестидесяти градусам, а середины участков совпадают с нулевыми значениями синусоид напряжений. Сформированные на выходах ключей 11 линейные участки синусоид суммируются в блоке 13, на входе которого формируется пилообразное напряжение, скорости нарастания и спада которого (скорость изменения) пропорциональны изменяемой скорости.

Трехфазная система импульсов с выхода дешифратора 14 поступает на входы определителя 6, в котором формируются сигналы, указывающие на оче864131 редкость следования фаз на выходах датчика 1. Эти сигналы используются в качестве сигнапов, определяющих направление вращения рабочегг вала, т. е. знаки измеряемой скорости.

Пилообразное напряжение с выхода формирователя 3 поступает в вычислитель 4, который содержит блок 15>управления, преобразователь 16 крутизны пилы в частоту импульсов, узел 17 счета импульсов эа фиксированный интервал времени, определяемый блоком

15 управления, выходной регистр 18.

С помощью преобразователя !6 измеряемая скорость вала представляется в виде частоты импульсов, а с помощью узла 17 счета — в виде многоразрядного двоичного кода, хранящегося в регистре !8. Выходы регистра !8 подключены к преобразователю 5, на выходе которого формируется аналоговый сигнал измерения скорости, при этом знак этого сигнала формируется с попомщью сигнала, поступающего в преобразователь 5 от определителя 6.

В том случае, когда сигнал измеряемой скорости вала должен быть представлен в виде двоичного кода, выходами устройства являются выходы регистра 18 и определителя 6.

Высокая точность измерения ско, ости вала обеспечивается за счет измерения скорости изменения пилообразного напряжения методамн и устройствами дискретной техники, т.е. эа счет перехода от аналогового дифференцирования к цифровому, что позволяет использовать простые логические элементы цифровой техники.

К достоинствам устройства согласно изобретению следует отнести то, что представление измеренной скорости в виде цифры позволяет формировать в цифровом и в аналоговом входах сигнал, пропорциональный ускорению вала.

6 формула изобретения

1. Способ измерения скорости вращения вала, заключающийся в том, что преобразуют угол поворота вала в многофазные гармонические сигналы, затем преобразуют эти сигналы в пилообразные и определяют скорость их изменения, отличающийся тем, что, с целью повышения гочности

30 определения скорости вращения вала, преобразуют скорость изменения пилообразных сигналов в частоту импульсов, определяют число этих импульсов за фиксированный интервал времени и

Is используют его в качестве величины скорости вращения вала, одновременно определяют очередность следования фаз гармонических сигналов и формируют сигнал направления скорости вращения о вала.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчик гармонических сигналов угла поворота вала, преобразователь числа фаэ и

25 формирователь пилообразного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено цифровым вычислитеII II лем, преобразователем цифра-аналог и определителем очередности следования фаэ, входы которого подключены к выходу многофаэного сигнала формирователя пилообразного напряжения, выход однофаэного пилообразного напряжения которого соединен со входом цифрового вычислителя, выход которого

35 соединен с входами числовых разрядов преобразователя "цифра-аналог", вход знакового разряда которого соединен с выходом определителя очередности следования фаэ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

1! 253226, кл. Н 02 Р 5/34, 18.03.67.

2. Авторское свидетельство СССР

М 48!835, кл. G 01 P 3/46, 11.09.73.