В П Т Б Советский патент 1973 года по МПК G01P7/00 G01P11/00 

Изобретение относится к автоматике и может быть применено в системах автоматического управления (САУ).

Известны, так называемые, тахогенераторы-преобразователи скорости вращения вала, э.д.с. которых линейно зависит от числа оборотов якоря в единицу времени.

В высокоточных системах автоматического управления наиболее часто применяются асинхронные тахогенераторы.

Обмотка возбуждения тахогенератора питается от сети переменного тока, а в выходной обмотке наводится э.д.с. переменного тока, имеющая частоту сетки и амплитуду, пропорциональные величине скорости. При изменении направления вращения фаза выходного напряжения меняется на обратную.

Однако известные устройства характеризуются большим остаточным напряжением, которое индуцируется в генераторной обмотке при неподвижном роторе (25-30 мв), вызывающим необходимость применения специальных устройств подавления остаточного напряжения; наличием квадратурных и высших гармоник; несимметричностью выходной характеристики, увеличивающей ошибку системы при реверсе; наличием скоростных, температурных и нагрузочных ошибок; большим весом; низким к.п.д.; высокой стоимостью; низкой надежностью.

В предлагаемом устройстве для повышения точности преобразования скорости вращения вала и расширения функциональных возможностей устройства в него введены демодулятор знака управляющего напряжения, нульиндикатор, инверторы, заторможенные блокинг-генераторы, инвертор тактовых импульсов, модулятор длительности импульсов и диоды, причем вход демодулятора знака управляющего напряжения подключен к выходу усилителя, а выход демодулятора знака подключен к в.ходу нуль-индикатора, выход которого соединен со входами первого и второго затормол енных блокинг-генераторов и через

параллельно соединенные цепи, одна из которых образована первым диодом, а другая - последовательно соединенными вторым диодом и первым инвертором, подключен к входу второго инвертора, к выходу которого

подключен третий заторможенный блокинггенератор, первый выход которого соединен с выходом первого блокинг-генератора и через третий и четве|ртый диоды - к первому п второму положительным входам модулятора

длительности импульсов, а второй выход третьего заторможенного блокинг-генератора соединен с выходом второго заторможенного блокинг-генератора и че1рез пятый и шестой диоды - с третьим и четвертым отрицательными входами модулятора длительности импульсов, к первому положительному и третьему отрицательному входам модулятора длительности импульсов через седьмой и восьмой диоды подключены соответствующие выходы генератора тактовых импульсов, а ко второму положительному и четвертому отрицательному входам модулятора длительности через девятьш и десятый диоды подключены соответствующие выходы формирователя импульсов. В результате такого выполнения устройства появилась возможность получить выходное напряжение в виде импульсов заданной частоты, длительность которых обратно пропорциональна скорости вращения вала, а полярность изменяется в зависимости от направления вращения вала. Отсутствие остаточных и квадратурных напрял ений при неподвижном роторе расщиряет область применения предлагаемого преобразователя в 20 высокоточных САУ. Предлагаемый преобразователь позволяет получить необходимый диапазон линейной зоны в виде длительности импульсов и высокую нагрузочную способность. Импульсный режим работы устройства 25 обеспечивает высокую точность преобразования скорости в длительность импульсов, высокую надежность и малое потребление энергии. На фиг. 1 представлена функциональная 30 схема предлагаемого преобразователя скорости вращения вала; на фиг. 2 - электрическая схема модулятора длительности имнульсов; на фиг. 3 - электрнческая схема заторможенного блокинг-генератора; на фиг. 4, 35 5 - общнй вид импульсного датчика положения вала. Преобразователь скорости вращення вала содержит усилитель 1 управляющего напряжения, двигатель 2, импульсный датчик 3 40 положения вала, формирователь импульсов 4, демодулятор 5 знака управляющего напряжения, нуль-индикатор 6, инверторы 7 и 8, заторможенные блокинг-генераторы 9, 10 и 11, диоды 12-21, генератор 22 тактовых импуль- 45 сов, модулятор 23 длительности импульсов. К входу блокинг-генератора 9 подключен выход инвертора 8, с входом последнего соединены две параллельные цепи, одна из которых образована диодом 12, а другая - по- 50 следовательно соединенными диодом 13 и инвертором 7. К точке их соединения нодключены входы блокинг-генераторов 10 и 11 и выход нуль-индикатора 6, вход которого через демодулятор 5 подсоединен к выходу 55 усилителя 1. Выходы блокинг-генераторов 9, 10 и 11, генератора 22 и формирователя импульсов 4 через диоды 14-21 подсоединены к соответствующим входам модулятора 23. В исходном состоянин, когда отсутствует унравляющее напряжение (t/ynpau.-i), ротор двигателя 2 неподвнжен, инвертор 8 закрыт и на вход блокинг-генератора 9 поступает потенциал, обеспечивающий его включение. Блокинг-генератор 9 генерирует высоко- 65 5 10 15 60 частотные импульсы напряжения, которые выпрямляются (см. рис. 3) и подаются на входы модулятора 23 через диоды 15, 16, 19 и 20. Блокинг-геператоры 10 и 11 при этом выключены. Модулятор 23 состоит из двух триггеров (см. фиг. 2). Коллекторы транзисторов различной проводимости одноименных плеч триггеров соединены между собой и имеют общие коллекторные сопротивления. Напряжение с выходных обмоток блокинггенератора 9 поступает через диоды 15, 16, 19 и 20 на входы модулятора и закрывает все четыре транзистора модулятора 23. При этом выходное его напряжение равно нулю (вых 0). Преобразователь скорости вращения вала работает следующим образом. При подаче на вход усилителя 1 переменного управляющего напряжения двигатель приводится в движение. Скорость вращения ротора двигателя нрямо пропорциональна амплитуде управляющего напряжения, а направление вращения зависит от его фазы. Выходное напряжение усилителя 1 демодулируется и на вход нуль-индикатора 6 поступает постоянное напряжение, пропорциональное амнлитуде унравляющего напряжения, а полярность его определяется фазой управляющего нанрялсения. Таким образом, при поступлении на вход усилителя 1 управляющего напряжения нульиндикатор 6 срабатывает, нри этом на выходе нуль-индикатора устанавливается положительный потенциал, который поступает через диод 12 на вход инвертора 8. Последний выключает блокинг-генератор 9. Положительный потенциал с выхода нуль-индикатора 6 ностунает также на входы заторможенных блокинг-генераторов 10 и 11. Блокинг-генератор 11 выполнен на транзисторе п-р-га-типа проводимости и включается положительным потенциалом, а блокинг-генератор 10 выполнен на транзисторе р-п-/ -типа проводимости и включается отрицательным потенциалом. Таким образом, при поступлении положительного потенциала блокинг-генератор 11 включается и на соответствующий вход модулятора 23 через диоды 19 и 20 постунает напряжение, которое запирает оба транзистора п-р-п-типа проводимости. Каждым импульсом, ноступивщим с генератора 22, триггер модулятора 23 длительности импульсов, выполненный на транзисторах Р-п-/з-типа проводимости, устанавливается в положение «1, а имнульсом, поступивщим с формирователя 4, - в положение «О. Длительность импульсов на вьтходе модулятора длительности прямо пропорциональна скоростн вращения вала. При изменении фазы входного унравляющего напряжения на 180° на выходе нульиндикатора 6 устанавли1зается отрицательный потенциал, который выключает блокинг-генераторы 9 и 11 и включает блокинг-генератор

10. При этом вал двигателя изменяет направление вращения, а импульсы на выходе преобразователя скорости вращения вала - свою полярность.

Предлагаемое устройство может быть использовано как преобразователь ускорения, что раещиряет его возможности.

Предмет изобретения

Преобразователь скорости вращения вала и длительность импульсов заданной частоты и полярности, соответствующей направлению вращения вала, содержащий усилитель управляющего напряжения, соединенный с обмоткой управления двигателя, импульсный датчик положения вала, установленный на валу двигателя, формирователь импульсов, соединенный с выходом импульсного датчика положения, отличающийся тем, что, е целью повышения точности преобразования скорости вращения вала и расширения функциональных возможностей устройства, в него введены демодулятор знака управляющего напряжения, нуль-индикатор, инверторы, заторможенные блокинг-генераторы, инвертор тактовых импульсов, модулятор длительности импульсов и диоды, причем, вход демодулятора знака управляющего напряжения подключен к выходу усилителя, а выход демодулятора знака подключен к входу нуль-индикатора, выход которого соединен со входами первого н второго заторможенных блокинггенераторов н через параллельно соединенные цепи, одна из которых образована первым диодом, а другая - последовательно соединеннымч вторым диодом и первым инвертором, подключен к входу второго инвертора, к выходу которого подключен третий заторможенный блокинг-генератор, первый выход которого соединен с выходом первого блокинг-генератора и через третий и чегвертый диоды - к первому и второму положительным входам модулятора длительности импульсов, а второй выход третьего заторможенного блокпиг-генератора соединен с выходом второго заторможенного блокинг-генератора и через пятый и шестой диоды - с третьим н чcтвepты отрицательными входами модулятора длительности импульсов, к первому положительному и третьему отрицательному входам модулятора длительности импульсов через седьмой и восьмой диоды подключены соответствующие выходы генератора тактовых импульсов, а ко второму положительному и четвертому отрицательному входам модулятора длительности через девятый и десятый диоды подключены соответствующие выходы формирователя импульсов.

2

; 1

w/r

ФигА

Фиг.з

Фиг. 5