Бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК G01P3/46 

фазного сигнала в импульсы, переключатель полярности 7, логическое устройство 8 и резистор 9,соединенные между .собой определенным обра1

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 регулирования 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.З и 4 - варианты выполнения переключателя полярности и логического устройства.

Бесконтактный реверсивный тахоге- нератор постоянного тока содержит асинхронную микромашину 1 с сигнальной А и сетевой Б обмотками, прецн- зионный выпрямитель 2, вход которого соединен с выводом сигнальной обмотки А асинхронной микромашины 1, усилитель 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления на операционном усилителе, резисторах обратной связи и Ц-1 полевых транзисторах, включенных последовательно с резисторами, сигнальный вход которого соединен с выходом прецизионного выпрямителя 2, коммутатор 4 на по лейом 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, И -и канальный преобразователь 6 однофазного сигнала в имзом, ЧТО позволяет повысить быстродействие бесконтактного реверсивного тахогенератора постоянного тока. 4 ил.

пульсы, вход которого соединен с выводом сетевой обмотки Б асинхронной микромашины 1, а его выход подключен к управляющему входу коммутатора 4,

выход каждого (i+l)-ro канала подключен к 1 -му управляющему входу усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления. Каждый канал и-го канального преобразователя однофазного сигнала в импульсы содержит соединенные с его входом (21-1)и 2 фазосдвигающие цепочки Ф 2,, н Ф2 t выходы которых подключены соответственно к (2(-11-му и

2i-My компараторам ,, и К , к выходам которых, подключены (21-1)-я и 2i-H дифференцирующие цепочки .. и А , выходы которых подключены к входу 1-го импульсного выпрямителя ,

Вг , выход которого через i-и диод F подключен к выходу п -го канального преобразователя однофазного сигнала в импульсы. К выходу ячейки 5 памяти подключены входы переключателя 7 полярности и логического устройства 8, между управляющим входом коммутатора и шиной источника питания включен резистор 9.

Устройство работает следующим образом.

Переменное выходное напряжение сигнальной обмотки А асинхронной мик- ромащины 1 поступает на вход прецизионного выпрямителя 2. На его выходе действует пульсирующее напряжение Uj (рис.2), которое поступает на вход усилителя с дискретно регу- лируемьтм коэффициентом усиления. Переменное напряжение сетевой обмотки

В асинхронной микромашины 1 поступает на входы фазосдвигающих цепочек 1 ai 3 выходах которых образуются напряжения U.n , сдвинутые на 2 2i-l) эл.г-рад. по

отношению к напряжению сигнальной обмотки А. Напряжения ., Ucpj; постукают на Т1ходы компараторов ,, и Kj , па выходах которых образуются прямоугольные напряжения которые через дифференцирующие цепочки 2 поступают на входы импульсного вьшрямителя R;. На его выходе образуются короткие импульсы Ug-, , которые поступают на управляющий вход усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, а также через диод F 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 h-ro канального преобразователя однофазного сигнала в импульсы равна 4. nfc, а их фазовый сдвиг относительно напряжения на сигнальной обмотке А асинхронной микромашины 1

- 7

составляет (2i-l) эл.град.

При появлении импульса на выходе первого импульсного выпрямителя В и выходе Ц -го канального преобразователя однофазного напряжения в импульсы коммутатор 4 открьгаается и подключает вход ячейки памяти к выходу усилителя 3. Конденсатор ячейки 5 памяти заряжается до напряже- ния и /й и2д81п /4„(где R, и резистор обратной связи и входной резистор усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, Uj; - амплитуда пульсирующего нпряжения на выходе прецизионного выпрямителя 2, п -количество каналов преобразователя однофазного напряжения в импульсы. При появлении очредного 1-го импульса на выходе i -г импульсного выпрямителя, начиная со второго, одновременно открывается i-и полевой транзистор Tj в обратной связи усилителя 3 с дискретно регулируемым коэффициентом усиления и коммутатор 4. Конденсатор ячейки 5 памяти заряжается до напряжения

RI//R;

и.

R,

U flSin cf,- , RI

sincf;/sincp,(1),

tr

.. (2.1-1).

4ГГ

Выбор резистора R no формуле (l позволяет изменять коэффициент усиления усилителя 3 в соответствий с

NC linU ,

зависимостью t,;--L

, rv1

i R,enuf;

что

обеспечивает неизменность выходного напряжения усилителя 3 в моменты

5 действия управляющих импульсов при неизменном напряжении на выходе пре- цизион11ого выпрямителя 2, что обеспечивает сглаженное напряжение Uy на выходе устройства.

0Запаздьшание выходного.сигнала

I „{

устройства составляет ,

-lute

что позволяет при количестве каналов п 5 3 практически безьшерционно пре- 5 образовывать измеряемую скорость вращения бесконтактного реверсивного та- хогенератора в гладкое напряжение с малыми пульсациями.

Переключатель 7 полярности может 0 быть выполнен на операционном усилителе А1, резисторах R1, R4 и полевом транзисторе Т1, работающем в ключевом режиме (фиг,3.

Один из возможных вариантов вы- полнения логического устройства 8 приведен на фиг.З. Логическое устройство состоит из двух компараторов А2 и A3Jвходы которых подключены к сигнальной А и сетевой Б обмоткам 0 асинхронной микромашины 1, резисторов R6 и R7, выпрямителя, состоящего из операционного усилителя А4, диодов D1+D3, резисторов R8-R12, а также вспомогательной блокировочной схемы 5 на операционном усилителе А5, диодах D4,D5, транзисторах Т2, ТЗ и резисторах R5, R13-R17.

Устройство работает следующиг-i об разом.

0 При скорости вращения асинхронной микромашины и. О на выходах компараторов А2 и A3 действуют синфазные напряжения, имеющие форму двухполяр- ных меандров. На выходе выпрямителя 5 (на катоде диода ДЗJ напряжение равно нулю. Полевой транзистор Т1 открыт, усилитель на микросхеме А1 работает в режиме инвертора. На выходе устройства действует напряжение 0 положительной полярности. При скорости вращения асинхронной микромашины SJ О на выходах компараторов А2 и A3 действуют противофазные напряжения, имеющие форму двухполяр- 5 ньгх меандров, поэтому на входе выпрямителя (общая точка диодов D1+D2) напряжение равно нулю. Выходное напряжение выпрямителя (катод диода

D3) имеет положительную полярность. Это приводит к закрьшанию транзисто ра Т1, в результате чег О усилитель на микросхеме А1 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 микрома- пшны S250. Ее действие состоит в введении положительной обратной связи операционного усилителя А4 через резистор посредством запирания транзистора Т2 при скорости асинхронной микромашины П. § О, При скорости И «: О транзистор Т2 открыт и выпрямитель на операционном усилителе А4 может изменять полярность -выходного напряжения при изменении направления вращения асинхронной микромашины.

На 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 ФВ1 и ФВ2 установлены в. непосредственной близости от прорезей диска и принимают излучение от источника. Геометрический сдвиг между фотодиодами равен половике ширины прорези диска. Такой способ определения направления вращения давно известен и используется в устройствах автоматики. При равномерном вращении диска усилителя А1 и А2 формируют прямоугольные 15мпульсы, сдвинутые на половину периода. При этом на коллекторах транзисторов Т и Т2 действуют меандры, сдвинутые между собой на 1( /2. Коллекторы транзисторов Т1 и Т2 соединены с входами D-триггера, реализованного на базе 1К-триггера и инвертора. Транзистор ТЗ предназначен для согласования выхода триггера с управляющим входом переключателя полярности. При каждом изменении направления вращения диска на коллекторах транзисторов Т и Т2 наблюдается сдвиг одного меандра относи12167316

гелько другого на Гг . В результате этого положительные фронты одного меандра совпадают либо с уровнем 1, либо с уровнем О другого в 5 зависимости от направления вращения. Это приводит к переключению D-триггера и соответственно транзистора ТЗ.

10

15

20

25

30

50

Формула изобретен и Я

Бесконтактный реверсивный тахоге- нератор постоянного тока, содержащий асинхронную микромашину, вывод сигнальной обмотки которой подключен к входу прецизионного выпрямителя, коммутатор, управляющий вход которого соединен с вьшодом сетевой обмотки 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, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введено п диодов и усилитель с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, имеющий П - управляюпщх входов, сигнальный вход которого подключен к вьЕХОду прецизионного вьтрямителя, а выход соединен с сигнальным входом комомгутатора, при этом преобразова- 35 тель выполнен п -канальным, каждый канал которого, дополнительно содер- - жит первую фазосдвигающую цепочку, вход , которой подключен к вьшоду

сетевой обмотки асинхронной микрома40

жинь, а ее выход соединен с входом

первого компаратора, вторую фазосдви- гающун) цепочку, вход которой соединен с вьшодом сетевой обмотки асинхронной микромашины, второй компара тор, 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 выход каждого (i +1)-го импульсного

55 выпрямителя соединен i -м управляющим входом усилителя.

Формула изобретен и Я

Бесконтактный реверсивный тахоге- нератор постоянного тока, содержащий асинхронную микромашину, вывод сигнальной обмотки которой подключен к входу прецизионного выпрямителя, коммутатор, управляющий вход которого соединен с вьшодом сетевой обмотки 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, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введено п диодов и усилитель с дискретно регулируемым коэффициентом усиления, имеющий П - управляюпщх входов, сигнальный вход которого подключен к вьЕХОду прецизионного вьтрямителя, а выход соединен с сигнальным входом комомгутатора, при этом преобразова- тель выполнен п -канальным, каждый канал которого, дополнительно содер- жит первую фазосдвигающую цепочку, вход , которой подключен к вьшоду

сетевой обмотки асинхронной микрома

жинь, а ее выход соединен с входом

первого компаратора, вторую фазосдви- гающун) цепочку, вход которой соединен с вьшодом 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 выход каждого (i +1)-го импульсного

выпрямителя соединен i -м управляющим входом усилителя.

LLLIJJLLLiL.

иъ

t

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

Un