Датчик скорости вращения Советский патент 1975 года по МПК G01P3/46 

1

Изобретение относится к измеритель- )ой технике и может быть использовано в системах автоматического управления положением орудий, радарных антенн, в рудовом управлении кораблей, в дистан1ШО1Г11ых передачах пози1щон юй информации и т.п.

Известны датчики скорости вращения, содержащие сельсин, три фазовых детектора, выходы которых соединены соответственно с входами трех фильтров нижней частоты, дифферешдиатор, выход которого связан через схему выделения модуля с входом выходного фильтра нижней частоты, управляющие входы фазовых детекторов подключены к выходу источника опорного напряжения.

Однако в этом датчике дифференцируется функция косинуса, которая соответ ствует огибающей напряжения после филЕ тров нижней частоты, изменяющаяся в широких пределах, что вызывает повышенную пульсацию выходного напряжения дат чика, понижение точности измерений и сужает диапазон измеряемых скоростей.

Цель изобретения - уведичение точности и расширение диапазона измерений.

Достигается это тем, что датчик содержит дешифратор, три компаратора и три ключа, аналоговые входы которых соединены с соответствующими выходами фильтров нижних частот, которые в сочетании из трех по два соединены с входами трёх компараторов, выходы компараторов соответствующими входами дешифратора, каждый из трех выходов которого соедине с ущиавляющим входом одного из соответ- ствуюищх ключей, выходы которых соединены с входом дифференциатора, причем выходные концы трех фазных обмоток сельсина подключены к входам соответствующих фазовых детекторов в том же сочетании.

На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика скорости врашения и на фиг. 2 - диаграммы состояний в различных точках функциональной схекш:

Функциональная схема датчика состоит из фазных детекторов 1-3, фильтров нижних частот ключей 7-9, ког/параторов

3

1О-12, дешифратора 13, диеМюренциатора j 14, схемы 15 выделения модуля я фильтра ниж1гих частот 16. На управляющие входы фазовых дскторов 1-3 с клемкъ 17 по линии 24 подается опорное напряжение UQ Входные напряжения поступают на клеммы 18-20, которые связаны линиями 21-23 с входами фазовых детекторов. Выходы пос гедннк по линиям 25-27 связаны с входами фильтров них частот -i-e, которые связаны линиями 2 В-3() с входами ключей 7-9. Одновременно вход компаратора 10 соединен с линиями 28 и .Ю, вход комнаратора 12 с линиями 28 и 2fj, вход компаратора J 1-с линиями 20 и ЗО. Выходы компараторов 10-12 линиями ,И - 33 соединены с входами дelJil«| paтoI a .1 3. Выходы деи1ифратора 1 3 ниния 1И .Uj связаны с у11равляюн1ими вxoдa и кшочой 7-0, входы которых объединяются с:ов- местно и но линии 37 подаются ira вход дифферснниатора 14. 1.ыход до«)феро1шиа- тора 14 по линии 38 подается на вход схемы выделения модуля 15. Выход схемы выделения модуля J5 по линии 9 поступает на вход фильтра нижних частот 16. С его выхода по пнчич 4О снимается выходное нагфяжение датчика. Выходные концы фа.лпых обмоток с,льсина 41 подключены к клеммам 18-20. Источник опорного намрял-ения 42 подключен к обмотке озбуждения сельсина 41 и клемме 1 7,

Фазовые детекторы 1-3 преобразуют напряжения от сел1лСИ1)а в пульсирующие напряжения, значение огибаюищх которых пропорциопал1-ны синусу угла поворота вала. Активные фильтры нижних частот 4-6 осу цествннк)т сг-лаживание и выде- лепие огибающих. Компараторы 1О-12 осуяюствляют сравнение между собой постуггаюишх напряжений. Доцгифратор .1 3 осуществляет логические алеряции ACV AC, AIWAB и ВСЛбс. Ключи 7-9 обеспечивают коммутацию отгибающих, поступающих на их вход фильтров нижних частот 4-6. 1алряжение, пропорциональное скорости изменения угла -поворота вала 10, вырабатывается .оифферендиатором 14. Схема выделения модуля 15 используется для преобразования биполярного напряжения, поступающего с диф еренциатэра 14 в постоянное напряжение одной полярности и может представлять собой двух- полупериодный выпрямитель, фильтр нижних частот 16 устраняет пульсашш схоNfti вьщеления модуля 15,

I.-...

Работа датчика заключается в следуюглем.

Известно, что при использовании синх- ( ронао-следящего привода на сельсинах, положение утла поворота вала задается трс-КЯ переменными aнaлoгoвы и напря5 жениями сельсина, сдвинутыN-и друг относительно друга на 120 и модулированными jio ампгаггуде по закону синуса угла поворота вала. Эти напряжения преобразуются в нал(:яжения, являющиеся огибаю-

0 ишми переменных аналоговых напряжений сельсина. Но этим огибающим за один оборо1 вала могут быть определены 3 сектора, п(н;дставляюшие собой уровни напряжений, границы которых определяются

5 сравнением по a нl штyдe огибающих г ;ежду собой.

Поело логических операций с полученными уровнями, в ьоноч1ь)м итоге получаются О сл-кторных напряжений, соответ

0 ствуюгии.ч шному полному обороту вала по 60 в каждом. Отресжи огибающих, соо1вегствую111ие каждому сектору, представляют из себя отрезки линейнг -нарас- таю1ие1Ч) или /шнейно-падаюикгго налряже-

5 ПИЯ. Л Так как функция синуса практически (с To4HOCTbKj .,) линей}1а при изменении аргуме} та в пределах 30, то имеет место прямо-нронор11ИО1Шльная зависимость между величиной напряжения огибающей и углом поворота вала. После oneiiaanH I ференаирования нолу4(;11ного пилообразного напряжения, в кйнг;чном ич-оге имеют на выходе постоянное напряжение, пронорциональное скорости (jO изменения угла поворота вала,

Tpexibc43Hoe напряжение c.eia.-ciiua поступает на клеммы J 8-20 и затем подается на входы фазовых детекто})ов 1-3 в соот- ветствую лих сочетаниях. Одновременно с этими напряжениями на уп)авляю иие входы всех фазовых детекторов с клеммы 17 поступает опорное напряжение UQ . Выходные напряжения фазовых детекторов представляют собой пульсирующие напряжения соответствующих сочетаний фаз.j Для выделения огибающих эти напряжения по линиям 25-27 поступают на входы активных фильтров нижних частот 4-6, на выходах которых при изменении угла пово рота вала получаются напряжения, изображенные на диаграмме (см.фиг.2,а). Эти напряжения по линиям 28-30 поступают на вход компараторов 10-12, которые срабатывают при равенстве соотбетствун щих огибающих и уровнями напряжений на своих выходах определяют границы трех секторов.

Граница первого сектора, изображеи- иого на фет-.2,б буковой А, определяется

сравнением между собой напряжений двух огибаюших; граница второго сектора изображенного на фиг.2, в буквой В, определяется сравнением одной из первых и третьей огибающих, а граница третьего сектора, изображенного на фиг. 2 г буквой С, определяется сравнение : второй и третьей огибающих. Перепады напряжений, определяющие границы секторов А, В и С по линиям 31-33 поступают на вход дешифратора 13, который осушествляет логические операции ACVAC, ABVA и с поступаюш.ими уровнями А, В и С, обеспечивая тем самым определение шести секторных напряжений, каждый из которых соответствует бО оборота вала (см.фиг.2, д,е,к), Полученные 60 - секторные уровни напряжений, с дешифратора 13 но линиям 34 - 36 управляют коммутацией ключей 7-t), обеспечивая на обишм выходе их линейнопадающее или ли гейно-иарастаюп1ее напряжения (см.фиг.2,з).

Пилообразное напряжение но линии 37 постунает на вход дис)фер€-1.1шатора 14. Яа выходе дифференциатора получается напряжение, представляющее прямоугольное 11ащ)яже1гие положительной , и отри- цатолыюй полярН Х7те1 7 (скифиг.2, и) и соотвотстиующее наклону пи1 ообразного Г1аг1)яжеиия, т.е. скорости изменения угла. Прямоугольное )гагфяжение, завал вершины которого определяется приведенной выше 1гелияейностью, с выхода диффе ренциагора 14 но линии 38 поступает на схему выделения модули 15. Па выходе схемы выделения модуля 15 образуется ностоя)ное напряжение, модул1 которого пропорционален изменению угла поворота вала (см.фиг.2 к).

Далее это напряжение по линии 39

подается на фильтр нижних частот 16, на j выходе которого получается постоянный уровень напряжения свободный от пульсации выхода схемы вьщеления модуля 15 (см,фиг.2, л.).

Использование такого датчика позволяет исключить электромеханические узлы - тахогенератор постоянного тока совместно с его редуктором - в следящих системах. Это повышает надежность работы и сокращает габариты аппаратуры.

Предмет изобретения

Датчик скорости врашения, содержащий

сельсин, три фазовых детектора, выходы которых соединены соответственно с входами трех фильтров нижней частоты, дифференциатор, выход которого связан через схему выделения модуля с входом выходного фильтра нижней частоты, управл5Ш 1ние входы фазовых детекторов подключены к выходу источника опорного напряжения, отличаю Н1 и и с я- тем, что, с целью увеличения точности и расширения диапазона измерений, он содержит дешифратор, три компаратора и трш ключа, аналоговые Ег4ходы которых соединены с соответствующими выходами фильтров нижних частот, / которые в сочетании из трех по два соединены С- соответствующими входами ipex компараторов, выходы компараторов соеди- fieiibi с соответс1-вуюшими входами дешифратора, каждый из трех выходов которого соединен с управляюишм входом одного из соответствующих ключей, выходы которых соединены с входом дифференциатора, причем выходные концы трех фазных обмоток сельсЬна подключены к входам соответст вуюших фазовых детекторов в том же С(четании.

350 ,i

V.

еыл.

t,i

5)

Ум

J L

e)cL,t

) .

X X/ з;а%

.к) i ТТ

Г

Фиг. 2