Способ бесконтактного определения частоты вращения коллекторных электродвигателей Советский патент 1992 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости вращения коллекторных электродвигателей постоянного и переменного тока.

Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения соотношения сигнал - шум информативного сигнала.

На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг.2-5 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифрой 1 на фиг.1 обозначен исследуемый электродвигатель. Устройство для реализации способа содержит радиодатчнк 2, анализатор 3 спектра, потенциометр 4 самопишущий, вычисли17322804

и аналого-цифрового преобразователя

вычислительного устройства 5. Самопишущий потенциометр 4 осуществляет за пись спектрограмм с целью дальнейшей обработки. Вычислительное устройство производит экспресс-анализ полученных спектров радиоизлучения по заданным программам и выдает информацию на йн10 дикатор 6 для отображения полученных результатов.

Определения скорости вращения коллекторных электродвигателей производят путем анализа спектров радиоиз15 лучения (фиг.2 и 4).

С целью обеспечения наивысшей производительности скорость вращения находят путем измерения частоты первого

резонансного пика 8 спектра радиоизтелыюе устройство с аналого-цифровым 20 лучения (фиг.2). Его частота соответ- преобразователем 5. на входе и индика- ствует скорости вращения электродвигателя, которая определяется по формуле: СО 60f, где СО скорость вращения, об/мин, f - частота резонансного пика первого порядка, Гц. Если первый пик слабо проявляется на фоне низкочастотных радиопомех, для опре- / деления скорости вращения используют два наиболее сильно выраженных резо- 30

тор 6.

На фиг.2 обозначена через 7 спектральная характеристика U tf(f) радиоизлучения электродвигателя, где 25 U - наводимое напряжение, a f - частота, пик первого порядка 8, пик 4-го порядка 9, пик 7-го порядка 10, пики вероятной электромагнитной наводки с частотой сети 11.

На фиг.З обозначена через 12 спектральная характеристика тока через электродвигатель I IfKf), где I - переменная составляющая тока, f - частота, пик первого порядка 13, пик 4-го порядка 14, пик 7-го порядка 15.

На фиг.4 обозначена через 16 спектральная характеристика амплитудных модуляций радиоизлучения на частоте 150 кГц, пик первого порядка 17, пик 4-го порядка 18, пик 7-го порядка 19.

На фиг.5 обозначена через 20 зависимость частоты f первого резонансного пика от скорости вращения электродвигателя 10.

Способ реализуется следующим образом.

40

нансных пика, например пик 4-го порядка 9 и пик 7-го порядка 10. Измерив частоты этих пиков и вычислив разность между ними, делят полученную величину на разность порядков (7-4)

35 и таким образом определяют частоту, соответствующую скорости вращения электродвигателя. Если необходимо увеличить точность измерения скорости вращения, например в 5 раз, выбирают ярко выраженный резонансный- пик k-ro порйдка, например, k 7). Измерив частоту резонансного пика 7-го порядка и разделив ее на семь, получают частоту, соответствующую скорости вращения электродвигателя. Точность определения скорости вращения повышена в семь раз, что удовлетворяет поставленным условиям.

45

Электромагнитные волны, излучаемые работающим электродвигателем 1, индуцируют ЭДС на входе радйодатчика 2, Сигнал усиливается и подвергается предварительной обработке. .С выхода радиодатчика 2 сигнал поступает на анализатор 3 спектра для определения спектрального состава электромагнит- ного излучения. С аналогового выхода анализатора 3 спектра сигнал подается на входы самопишущего потенциометра 4

322804

и аналого-цифрового преобразователя

вычислительного устройства 5. Самопишущий потенциометр 4 осуществляет за пись спектрограмм с целью дальнейшей обработки. Вычислительное устройство производит экспресс-анализ полученных спектров радиоизлучения по заданным программам и выдает информацию на йн10 дикатор 6 для отображения полученных результатов.

Определения скорости вращения коллекторных электродвигателей производят путем анализа спектров радиоиз15 лучения (фиг.2 и 4).

С целью обеспечения наивысшей производительности скорость вращения находят путем измерения частоты первого

лучения (фиг.2). Его частота соответ- ствует скорости вращения электродвигателя, которая определяется по формуле: СО 60f, где СО скорость вращения, об/мин, f - частота резонансного пика первого порядка, Гц. Если первый пик слабо проявляется на фоне низкочастотных радиопомех, для опре- / деления скорости вращения используют два наиболее сильно выраженных резо- 0

5

0

нансных пика, например пик 4-го порядка 9 и пик 7-го порядка 10. Измерив частоты этих пиков и вычислив разность между ними, делят полученную величину на разность порядков (7-4)

5 и таким образом определяют частоту, соответствующую скорости вращения электродвигателя. Если необходимо увеличить точность измерения скорости вращения, например в 5 раз, выбирают ярко выраженный резонансный- пик k-ro порйдка, например, k 7). Измерив частоту резонансного пика 7-го порядка и разделив ее на семь, получают частоту, соответствующую скорости вращения электродвигателя. Точность определения скорости вращения повышена в семь раз, что удовлетворяет поставленным условиям.

Для сравнения на фиг.З приведена

0 спектрограмма 12 переменной составляющей тока через электродвигатель с соответствующими резонансными пиками первого 13, четвертого 14 и седьмого 15 порядков. Видно соответствие час5 тот и амплитуд резонансных пиков аналогичным параметрам на спектре радиоизлучения.

Для проведения дистанционных измерений скорости вращения электродвига5

теля использование низкочастотного радиоизлучения затруднено, а часто и невозмо7 но. Это связано с быстрым затуханием радиосигнала при увеличении расстояния до излучающего объекта. В этом случае целесообразно регистрировать высокочастотный радиосигнал, который медленнее затухает с увеличением расстояния. Кроме того, на расстоянии порядка нескольких длин волн высокочастотных колебаний происходит формирование электромагнитной долны, уменьшение амплитуды которой при уве- пичении расстояния до объекта происходит еще медленнее. Высокочастотные, колебания промодулированы низкими частотами искрообразования на коллекторе электродвигателя. Продетектиро- зав высокочастотный сигнал и рассмот- эев спектральный состав его амплитудных модуляций, фиксируют его идентич- юсть со спектром низкочастотных ра- деошумов. Определив скорости враще- 1ия производят путем анализа, спектра 1мплитудных модуляций по первому либо

n-тому резонансному пику, а также по разности частот меяду n-ным и k-м резонансными пиками согласно вышеизложенной методике.

Формула изобретения

Способ бесконтактного определения частоты вращения коллекторных электродвигателей, заключающийся в регистрации радиоизлучения, по параметрам которого определяют скорость вращения, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения соотношения сигнал - шум, в информативном сигнале регистрируют частоты Јц и Јц+« резонансных пиков радиоизлучения, где Н 0,1,2 - номер гармоники; k - натуральное число, не равное нулю, а частоту вращения f электродвигателя определяют из соотношения

f

f Н - f H4K.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости вращения коллекторных электродвигателей постоянного и переменного тока. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения соотношения сигнал - шум информативного сигнала. Электромагнитные радиоволны, излучаемые работающим электродвигателем 1, индицируют ЭДС на входе радиодатчика 2. С выхода радиодатчика 2 сигнал поступает в анализатор 3 спектра для определения спектрального состава электромагнитного излучения. С аналогового выхода анализатора 3 спектра сигнал подается на входы самопишущего потенциометра 4 и аналого-цифрового преобразователя вычислительного устройства 5. Определение скорости вращения коллекторных электродвигателей производят путем анализа спектров радиоизлучения. Если первый пик слабо проявляется на фоне низкочастотных радиопомех, для определения скорости вращения используют два наиболее сильно выраженных резонансных пика. Измерив частоты этих пиков и вычислив разность между ними, делят полученную величину на разность порядков и таким образом определяют частоту, соответствующую скорости вращения электродвигателя. 5 ил. С 4 СО ю ю 00

и.,тй

Т #

V ,ы

1,5

- дэ8

°б

о

го fdofsu200

Фм/г 2

ЪОО з0$00

«о

/,/

/сио

i

S.OOO

Риг.5

20

W0U

ЈЫ&

1-t-r-tёаоо

со.