(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ
Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано в системах автоматического управления тихоходного электропривода. В настоящее время в системах регулирования широко применяются тахогенераторы посто янного тока 1 и 2,содержащие синхронные генераторы с датчиком положения ротора и элек ронной обработкой выходных сигналов с целью модуляции и фазированного выпрямлеюш для получения сигналов постоянного тока., пропорциональных низким скоростям вращения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 3, содержащее синхронный редукторный генератор с датчиком положения ротора и преобразователь, выполненный в виде модуляторов, опорного генератора и фазочувствительного выпрямителя, подключенного к датчику положения ротора. К недостаткам известного устройства следует отнести повышенные пульсации при низкой скорости вращения, снижающие точность измерения скорости. Целью изобретения является повышение точности измерения в зоне ьшзких скоростей вращения. Поставленная цель достигается тем, что первые входы модуляторов подключены к фазам синхронного генератора, вторые входы - к источнику опорного напряжения, а выходы - к фазам поворотного трансформатора, к выходной обмотке которого подключена нагрузка. На фиг. I представлена схема соединения элементов бесконтактного датчика скорости вращения; на фиг. 2 и 3 - формы кривых напряже1шй, поступающие на модулятор; на фиг. 4 и 5 - формы кривых напряжений на выходе модулятора и поворотного.трансформатора, т.е. на выходе датчика. Бесконтактный датчик скорости вращения реализуется (фиг. 1) на базе синхронного генератора 1 с электромагнитной редукцией частоты вращения, представляющего собой синхронную электрическую мащину с безобмоточным зубчатым ротором, имеющую, например, аксиальное возбуждение. Обмотка возбуждения подключена к источнику питания 2 постоянного то37ка. Двухфазная выходная обмотка синхронного генератора нодсоединяется к первому входу модулятора 3, а на второй вход модулятора 3 подается напряжение от стабилизированного генератора частоты 4. Входная двухфазная обмотка поворотного трансформатора 5 с электромагнитной редукцией частоты, например, с аксиальной выходной обмоткой подключена к выходу модулятора. Коэффициент электромагнитной редукции, обеспечиваемый числом зубцов безобмоточного ротора, поворотного трансформатора 4 равен коэффициенту редукции синхронного генератора 1. Выходная аксиальная обмотка поворотного трансформатора работает на нагрузку 6. Валы синхронного генератора и поворотного трансформатора 7 жестко связаны. Чаще всего целесообразнее синхронный генератор и поворотный трансформатор располагать на общем валу. Устройство работает следующим образом. В зависимости от величины скорости вращения вала датчика 7 в выходной обмотке синхронного генератора 1 полем возбуждения от то. ков, -созданных иоточником питания 2, индуктируется ЭДС определенной амплитуды и частоты. Ф1 . i(2fth-t-i), ифг-Ето--4,44,Ф,г„У1е ф , и LL, - напряжение на первой и вт рой фазе синхронного гене - ЭДС фаз синхронного Еф., нератора; - эффективное число витков выходной обмотки синхрон „. FeHcydlOpd, Фв - магнитный поток обмотки возбуждения; п - ч астота вращения вала датчика;Z - число.зубцов безобмоточного ротора. По фазе выходные напряжения сдвинуты на 7Г/2 (фиг. 2). Напряжение U, вырабатываемое стабилизированным генератором 4 (фиг.З имеет частоту j, больщую чем частота синхро ного генератора 1 f, - Z,n примерно на один два порядка. Указанные напряже1шя подаются на модулятор 3, на выходе которого получим напряжения и сдвинутые по фазе от носительно низкочастотной составляющей на 7Г/2, а фаза высокочастотной составляющей этих напряжений совпадает. При питании двухфазной обмотки поворот ного трансформпора 5 напряжениями U, и fTh образуется магнитное поле, вращающееся частотой f, И пульсирующее с частотой f,. ак как ротор поворотного трансформатора 5 синхр01тного генератора 1 вращаются с одной той же частотой, а коэффициент электромагитной редукции обеих электрических маншн динаковый, в выходной обмотке поворотного рансформатора 5 будет иш1.уцировать ЭДС олько высокочастотная составляющая потока. апряжение 1), (фиг. 5) будет изменяться частотой стабилизированного генератора 4, величина будет определяться амплитудой скоости вращения вала 7 и„ь,х -n-f,, де KU - коэффициент, определяемый геометрией и обмоточными, данными синхронного генератора 1 и поворотного трансформатора 5. Бесконтактный датчик скорости вращения обеспечивает постоянство частоты на выходе, линейную зависимость величины (амплитуды, действующего значения) выходного напряжения и от скорости вращения вала. Линейность выходной характеристики закладывается принципом действия устройства. Синхронный генератор 1 с электромагнитной редукцией частоты обладает высокой крутизной выходного напряжения (3/об/мин) и тем большей, чем больше число зубцов безобмоточного ротора Zj. Применение в устройстве поворотного транс форматора с электромагнитной редукцией позволяет в значительной мере повцсить чувствительность, а соответственно, и точность датчика, при измерении в области малых частот враЩения. Чувствительность датчика возрастает и по той причине, что питание поворотного трансформатора осуществляется от источника повышенной частоты. Таким образом, применение бесконтактного датчика скорости вращения в электроприводе позволит повысить чувствительность и точность измерения в зоне малых частот вращения. Сказанное определяет и возможность расширения области измерения в сторону малых частот вращения. Датчик подобного типа найдет применение в тихоходном электроприводе, а также в прецизионных системах автоматического управления. Формула изобретения Бесконтактный датчик скорости вращения, содержащий т-фазный редукторный синхронный генератор, подключенный к источнику возбуждения, т-фазный редуйторный поворотный трансформатор, ротор которого жестко связан с ротором генератора, источник опорного напряжения и т-модуляторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения -в зоне низких скоростей, первые входы модуляторов подключены к фазам синхронного Генератора, вторые входы - к источнику опорного напряжения, а выходы к фазам поворотного трансформатора, к выходной обмотке которого подключена нагрузка.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 2
и,
Ф2
У/
V
Фиг.г
Urn
t о
Фиг.5
Фиг.5
