Устройство для измерения частоты вращения Советский патент 1983 года по МПК G01P3/46 

Изобретение относится к технике контроля и технике регулирования и может быть использовано для контроля частоты вращения в стендах для испытания гидравлических агрегатов под воздействием переменных нагрузок. Для измерения частоты вращения широко используются преобразователи угла с обработкой их выходных сигналов 13 и 2. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения частоты вращения, содержащее сельсин, выходы которого подключены к входам двух каналов преобразователей, содержащих генераторы сигналов тангенса и котангенса, два дифференцирующих звена и селективное переключ.ающее звено з. Устройство обладает высоким быстродействием, но сложно по конструкции и имеет значительные погрешности измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее сельсин (с соединенньдми в звезду выходными обмотками, два блока преобразования, подключенных параллельно к двум выходным обмоткам и два дифференцирующих звена, подключенных к выходам блоков преобразования, введены два выпрямителя и блок умножения, при этом первый блок преобразования выполнен в виде сумг/шрующего усилителя (Выпрямителя и фильтра, соединенных {последовательно, второй блок преобра зования выполнен в виде дифференциального усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно выходы дифференцирующих звеньев чере выпрямители соединены с входами первого сумматора, ВХОДЕЛ второго сумматора соединены с выходами блоков пре образования и источником опорного на пряжения, первый вход третьего сумма тора соединен с выходом первого сумматора, второй вход третьего сумг/ ато ра соединен с выходом блока умножени выхода которого соединены с выходами второго и третьего сумматоров, а тре тья выходная обмотка сельсина соединена с общей шиной. На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 и 3 - схема блоков преобразования. , Устройство содержит сельсин 1 со статорной и роторной обмотками X, У и 2 (источник питания статорной обмотки на структурной схеме не показан ), первьлй канал 2 преобразования, второй канал 3 преобразования, источ ник 4 напряжения, дифференцирующие звенья 5 и 6, выпрямители 7 и 8, пер вый сумматор 9, второй сумматор 10, третий сумматор 11, блок 12 умножения. Канал 2 состоит из cyм 1иpyющeгo усилителя 13 с масштабными резисторами R-) , 2 В пpя 1итeля 14 и фильтра 15. Канал 3 состоит из дифференциального усилителя 16 с масштабНЕЛМи резисторами R4 5 т выпрямителя 17 и фильтра 13. Вывод X соединен с общей шиной, а в тБоды Y и Z соединены параллельно с входами каналов 2 и 3 ( входами усилителей 13 и 16 соответственно). Вы-, ход канала 2 соединен с одним входом сумматора 10 и через последовательно включенные дифференцирующее звено 5 и выпрямитель 7 с одним входом сумматора 9, к второму входу которого подключен через последовательно соединенные дифференцирующее звено 6 и выпрямитель 8 выход канала 3, соединенный также со вторым входом сумматора 10, к третьему входу которого подключен источник 4 напряжения. Выход cyм aтopa 10 соединен с входом узла 12 произведения, второй вход которого соединен с выходами устройства и сумматора 11, к входам которого подключен выходы сумглатора 9 и узла 12 перемножения. Устройство работает следующим образом. Статорная обмотка сельсина 1 питается напряжением вида Е sinu;t , где Е - амплитуда питающего напряжения ; UJ - круговая частота питающего напряжения. Напряжения на выходах X,V и 2 обмотки ротрра относительно его средней точки без учета коэффициента транс- i формации описывается выражениями Uj Esinu;t-5inS2t и Esinuitgin(S2t4-f20°)EsinuJtx Sinujt+- cos t U E3Jnu;t-sin(5It+ZW°j Esinwix S nw-t--V-C05flt где и - круговая частота вращения ротора сельсина 1, прямопропорциональная частоте вращения исследуемого вала. Напряжение на входе усилителя 13описывается выражением )-().- Если R К , то U -jUY-fU -f2U J -Esinwt54n5 t . (4) Сигнал на выходе выпрямителя 14 описывается выражением ( sinftt) (s) на выходе фильтра 15 (канала 2 ) отфильтровывающего составля щие с частотой UJ и более высокие, (5) . (Ь) Напряжение на бых.оде усилителя 16 описывается выражением biVM ()-()R; Если . RT л - (II к - - Рч-шш со. (8} lb-R7rz v) 20 .к 2 при -уз получаеми,,-Е sinuJt cosS2t. 16 Напряжение на выходе выпрямителя 17 равно . (sinu)tcos«t}, (,10) а на выходе фильтра 18 (.канала 3 ) (). (11) Дифференцирующие звенья 5 и 6 вы полняют операций дифференцирования и их выходные сигналы и - Сигналы с выходов звеньев 5 и 6 выпрямляются выпрямителями 7 и 8 напряжения, на выходе которых представ ляются выражениями (cos5Zt) (5inSt)kn, (13) -ТВ - 8 где (С и К. - коэффициенты передачи звеньев 7 и 8 с оаэзвеньев 7 и Ь с раз мерностью ;;-. Гц Напряжение на выходе сумматора 9 при равенстве К-, и Ко равно Ug U -i-UQ Efl{(cosSltM5lnm)J К-, .(14) Напряжение на выходе сумматора 10 имеет вид . Г()-(со5Ш)1+и.Д15-Г - .. ,где и - постоянное напряжение, вы рабатываемое источником 4 5 10 15 Напряжение на выходе сумматора 11 {и устройства )определяется из равенстваli-S-,(). ( где К - коэффициент передачи сум. матора 11, К,2 напряжение на выходе блока 12 умножения. Напряжение описывается выражением,-, где коэффициент передачи блока 12, имеющего размерность -. Подставив выражение (17) в (16), получаем % к,,. и. ( откуда KI.S .Vi-. Подставив выра. (18) равенства 115) и (14 ), получаем EQ(co5S2-b)(sin«-t) К,, {(5in«t)+(CD5«i) выполнив при настройке условия «, N2. получаем видоизмененное выражение (19) EQf(eQ5«4:)+(siTTat)KК п О---ГвТ (И ю Et(5in6itK(co5fl-t/3K,, к, Нп- prf iin04-u (гоча+.)к.- «I/ LOJ-I из (21), выходной сигнал устройства прямопропорционален частоIL l T ° сельсина 1, кото °°° очередь прямопропорцио-„альна частоте вращения исследуемого объекта. Положительный эффект заключается в том, что предлагаемое соединение элементов позволяет получить линейную зависимость между выходным сигналом и частотой впащения во всем диапазоне измерения. Точность измерения при этом возрастает, так как не требуетг ся, как в известном устройстве, путем коммутации выбирать и один из двух в ОСНОВНОМ линейных сигналов частоты вращения. Предлагаемое устройство позволяет избежать применения сложных и неточных генераторов тангенсных и котангенсных сигнёшов, селективных и коммутационных веньев,что упрощает структурную Ъхему и облегчает практическую реализацию устройства, уменьшал срок и стоимость ввода его в эксплуатацию.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержсодее сельсин с соединенными в звезду выходньами обмотками, два блока преобразования, иодключейHfcjx параллельно к двум выходным обмоткам, и два дифференцирующтах. звена, подключеТ ных к выходам блоков преобразования, отличающ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в устройство введены два выпрямителя, три сумматора, источник опорного напряжения и блск умножения, при этом первый блок преобразования выполнен в виде суммирующего усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно, второй блок преобразования выполнен в виде дифференциального усилителя, выпрямителя и фильтра, соединенных последовательно, выходы дифференцирующих звеньев через выпрямители соединены с входами первого сумматора, входы второго сумматора соединены с выходами блоков преобразования и источником опорного напряжения, первый вход третьего сумматора соединен с $ выходом блока умножения, входы кото(Л рого соединены с выходами второго и третьего сумматоров, а третья выходная обмотка сельпина соединена с общей шиной. о: 00 со