Устройство для измерения скорости вращения электрической машины постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК G01P3/48 

. ПреовразоОатель

Фи/ttrrTa берхниж частот

Vacaromoftt

ел

со

о

со

со с

ftesotfOMCH

Изобретение относится к области измерения скорости вращения электрических машин постоянного тока (ЭМПТ) и может быть использовано в различ- ных блоках измерения частоты вращения электроагрегатов, например, в металлургическом производстве,

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых скоростей.

На чертеже представлена схема уст- ройстпа.

Устройство содержит ЭМПТ 1,первый 2 и второй 3 преобразователи постояи- ной составляющей напряжения в ток, первый А и второй 5 фильтр верхних частот, управляемый делитель 6 напряжения, усилитель 7, резонансную цепь 8, частотомер 9, резистор 10 и конденсатор 11.

I

Электрическая машина 1 постоянного тока (ЭМПТ) подключена к входам первого 2 и второго 3 преобразователей постоянной составляющей напряже- ния в ток и входу первого фильтра А верхних частот, выход которого через последовательно соединенные управляемый делитель 6 напряжения и второй фильтр 5 верхних частот подключен к инвертирующему входу усилителя 7, Выход усилителя 7 подключен к входу частотомера 9 и входной клемме А резонансной цепи 8, выходная клемма

В которой соединена через конденса

тор 11 с неинвертирующим входом усилителя 7, Клемма D управления делителя 6 подключена к выходу второго преобразователя 3, клемма D управления резонансной цепи 8 подключена к выходу первого преобразователя 2, выход усилителя 7 соединен через резистор 10 с его инвертирующим входом.

Преобразователи 2 и 3 постоянной составляющей напряжения в ток иден- тичны, выполнены прямо пропорциональными и состоят из резистора 12 (16), диода 13 (17), транзистора 14 (18), резистора 15 (l9). Фильтр 4 верхних частот содержит конденсаторы 20 и 21 и резистор 22, который служит для симметрирования подключения ЭМПТ, Фильтр 5 верхних частот содержит конденсатор 23,

Управляемый делитель 6 содержит резистор 24 и диоды 25.1 - 25,п и предназначен для стабипизации амплитуды его выходного сигнала переменной составляющей напряжения ЭМПТ и

о

5

Q

Q

5

независимости ее от скорости вращения ЭМПТ,

Усилитель 7 выполнен на база операционного усилителя с инвертирующим и неинвертирующим входами, D цепь которых соответственно включены резисторы 26 и 27, инвертирующий вход усилителя 28 через резистор 10 соединен с его выходом. Неинвертирующий вход усилителя 28 через резистор 27 соединен с шиной нулевого потенциала и через конденсатор 11 с выходной клеммой В резонансной цепи 8,

Резонансная цепь 8 выполнена в ввде пассивного полосового RC-фипьт- ра на конденсаторах 29 и 32 и регулируемых резистивных элементах с экспоненциальной .зависимостью тока от напряжения, в качестве которых применимы полупроводниковые диоды 30,1 - 30,п, 31,1 - 31,п, соответствующие выводы диода 31,п, конденсатора 32 объединены и подключены к соответствующему входу частотомера 9, диоды 31п, 25п и резисторы 27,22, 19 и 15 объединены и подключены к общей шине питания,

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора ЭМПТ на его зажимах вьфабатывается сигнал,состоящий из сигнала постоянного тока и высокочастотной составляющей. Последняя обусловлена конструкцией машины; оборотными, полюсными, зубцовыми и коллекторными пульсациями.

Постоянная составляющая напряжения ЭМПТ, проходя через преобразователь 3, преобразуется в пропорциональный ей ток, который протекает через диоды 25,1-25п регулируемого делителя 6 напряжения и обеспечивает независимость амплитуды переменной составляющей напряжения ЭМПТ от скорости вращения ЭМПТ,

Преобразователь 2 постоянной составляющей напряжения ЭМПТ в ток управления настраивается так, чтобы резонансная цепь 8 вьщеляла одну из указанных пульсаций и обеспечивала, таким образом, избирательность усилителя 7 во всем диапазоне скоростей вращения.

Постоянная составляющая напряжения ЭМПТ, проходя через преобразователь 2, преобразуется в пропорциональный ей постоянный ток управления, который протекает через диоды пассивкого полосового RC-фильтра 8 и резисторы 15 и 19, устанавливая резонансную цепь 8 на соответствующую частоту резонанса.

Переменная составляющая сигнала ЭМПТ, проходя через фильтр 4 верхних частот, поступает на вход управляемого делителя 6 и стабилизируется на его выходе независимо от скорости вращения ЭМПТ, Далее переменная составляющая напряжения ЭМПТ, проходя через фильтр 5 верхних частот,поступает на входы усилителя 7 и, усиливаясь им, проходит на его выход,Пос- кольку резонансная цепь 8 настроена на одну из пульсаций, то на неинвертирующий вход усилителя 7 в качестве сигнала положительной обратной связи проходит только та частота,на которую настроена резонансная цепь 8, Сигнал избранной частоты дополнительно усиливается и с выхода усилителя 7 поступает на вход частотомера 9,

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости вращения электрической машины постоянного тока, содержащее первый преобразователь постоянной составляющей напряжения в ток и первый фильтр верхних частот, подключенные к выходу злектрической машины, резонансную цепь, к входу которой подключен выход усилителя, и чатотомер, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в не5 0 5

0

В

го введены второй преобразователь постоянной составляющей напряжения в ток, второй фильтр верхних частот, управляемый делитель напряжения,резистор и конденсатор, при зтом резонансная цепь выполнена в виде пассивного полосового RC-фильтра,управляемый делитель напряжения состоит из последовательно соединенных постоянного и регулируемого резисторов, регулируемыми элементами пассивного полосового НС-фильтра и управляемого делителя напряжения являются резис- тивные элементы с экспоненциальной зависимостью тока от напряжения,усилитель вьтолнен с инвертирующим и неинвертирующим входами, причем неинвертирующий вход усилителя через конденсатор соединен с выходом резонансной цепи, вход управления которой соединен с выходом первого преобразователя постоянной составляющей напряжения в ток, вход второго преобразователя постоянной составляющей напряжения в ток соединен с выходом электрической машины постоянного тока, выход соединен с входом управления управляемого делителя напряжения, выход первого фильтра верхних частот соединен с входом управляемого делителя напряжения,выход которого соедииен с входом второго фильтра верхних частот, выход которого соединен с инвертирующим входом усилителя, который через резистор соединен с выходом усилителя, а выход усилителя подключен к входу частотомера.

Изобретение относится к измерению скорости вращения электрических машин постоянного тока (ЭМПТ) и позволяет расширить диапазон измеряемых скоростей вращения путем измерения частоты пульсации ЭМПТ. Преобразователи 2 и 3 генерируют пропорциональное частоте вращения ЭМПТ 1 токи управления резонансной цепью 8 и регулируемым делителем 6 напряжения. Пульсации с ЭМПТ 1, проходя через фильтр 4 верхних частот, поступают на вход регулируемого делителя 6, на выходе которого амплитуда пульсации не зависит от частоты вращения ЭМПТ 1. С выхода делителя 6 пульсации проходят через фильтр 5 верхних частот, усиливаются усилителем 7 и, если частота пульсации совпадает с частотой резонанса резонансной цепи 8, поступают на частотомер 9. Резонансная цепь 8 выполнена в виде пассивного полосового RG-фильтра. Регулируемыми резистивными элементами резонансной цепи 8 и регулируемого делителя 6 являются полупроводниковые диоды. 1 ил.