Устройство для измерения угловой скорости Советский патент 1980 года по МПК G01P3/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

Изобретение касается измерительной техники, а именно измерения малых угловых скоростей, например, пр поворотных маневрах замлеройных машин или свайных драг.. , Известны гидроскопические .тахометры, например, типа ДУСМ-А, рредназначенные для измерения угловой скорости поврротов самолета относительно вертикальной оси. По величин отклонения двухстепенного гидроскопа (величина угла поворота) измеряю угловую скорость. Гидроскоп тахометра соединен со стрелкой, а корпус снабжен шкалой с сеткой делений, которые позволяют производить непосредственную оценку величины угловой скорости t11. Однако гидроскопические тахометры имеют малый моторесурс (порядка 2000 часов), а их порог чувствитель ности находится значительно,выше нижнего предела изменения угловой скорости поворота свайных драг, что практически исключает их использо- вание. . Наиболее близким по технической сущности к предложенному является Устройство.содержащее сельсин, р6тор которого связан сiконтролируемым объектом. Концы трехфазной обмотки сельсина подключены к первичным обмоткам трех трансформаторов, образуя замкнутый контур. Вторичная обмотка одного трансформатора подключена непосредственно к сумматору, а вторичные обмотки двух других трансформаторов - через фильтры, абеспечйвакяцие сдвиг фазы выxoднoгQ сигнала на 120 и 240°. На выход сумматора подключен частотный дискриминатор. При вращении ротора сельсина на концах трехфазной обмотки появляются напряжения, которые трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов и далее поступаютна вход сумматора. Выходное напряжение сумматора определяется следующим выражением ,(iu-A.)t, где и - амплитудное значение напряжения, зависящее от мак-. симального значения ЭДС в фазе и коэффициента трансформации; - частота источ«ика питания переменного напря5кения; Л- - угловая скорость контролируемого объекта.

Однако изменение угловых скоросей малой величины, например при овороте свайной драги максимальная гловая скорость Л- 0,01 рад/сек, то время как частота промышленного источника ш 50 ГЦ, т.е. : 300 рад/сек, следовательно разость ш --SI практически не изменится на всем диапазоне измерения угловой скорости драги -П. , лежащей в пределах 6,0005-0,01 рад/сек,, Кроме ого частота напряжения на выходе ЖЬтОЧг бго дискриминатора настолько ала, что при переходе к аналоговому сигналу сгладить эту частоту очень рудно, последнее вызывает увеличение постоянной времени и отрицательно сказывается на точности измерения.

Цель изобретения -г повышение точности измерения.

Это достигаемся тем, что предложенное устройство снабжено дополнительно тремя трансформаторами, первичные обмотки которых соединены в треугольник и подключены к трехфазной бёмбткё сельсина, а каждая вторичная обмотка всех шести трансформаторов подключена через последЪвательну р цепь содержащуювыпрямитель, дифференциатор и второй выпрямитель, к входам сумматора.

На фиг.1 изображена структурная схема предложенного устройства на фиг. 2 - диаграммы напрш ений на выходах трансформа тора, выпрямителя, дифференциатора и второго Выпрямителя; на фиг. 3 - диаграммы напряжений на йходах и.на выходе сумматора.

Устройство содержит сельсин 1, ротор которого связан с контролируемым объектом (не показан). Концы 2-4 трехфазной обмотки сельсина подключены к первичным обмоткам трансформаторов 5-7, соединенных между собой в- звезду и к первичным обмоткам трансформаторов 8-10, соединенных между собой в треугольник. Каждая вторичная обмотка всех шести трансформаторов подключена-через последовательную цепь, содержащую выпрямитель 11, дифференциатор 12 и второй вьтрямитель 13, к входам сумматора 14. Коэффициенты трансформации трансформаторов 5-10 подоб эаны так,

что выходные напряжения на вторичных обмотках, независимо от с:;гёмы включенияпервичных обмоток, одинаковы. Дифференциаторы 12 выполняются идентичн по схеме операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью по напряжению, на входе которого включен конденсатор.

Сумматор 14 может быть выполнен по схеме операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью по напряжению, на входе которого

включены резисторы по числу входов. Работа устройства заключается в следующем. . .

при,вращении ротора сельсина на концах трехфазной обмотки появляются напряжения, которые трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов (фиг. 2а). Огибающая напряжения вторичной обмотки трансформаторов Определяется по следующему выражению

и и Sin(iit - V. ) 1- sin(-n.t- +f: 4-480°) f 1)

где Ч - угол сдвига огибающей напряжения вторичной обмотки i-ro трансформатора от оги,бающей напряжения одного из трансформаторов, принятого за исходный (углы Vi имеют следующие значения:

30, 120°

240°

150

О , JU ,

270°).

Напряжение вторичной обмотки транфсэрматора последовательно выпрямляется (фиг. 26) на выпрямителе 11, затем дифференцируется на дифференциаторе 12 (фиг. 2в). Напряжение на выходе дифференциатора определяется из .выражения . у о.

|-jr5L-Coe i5.t ,

где угол Л. t измеряется от О до ISO.

Как видно из выражения (2) амплитудное значение напряжения на выходе дифференциатора пропорционально угловой скорости Л.. На фиг. 2г представлена диаграмма напряжения на выходе второго выпрямителя 13. Полуволны напряжений на выходах вто- . рых выпрямителей 13 (фиг. За, б, в, г, д, е) имеют сдвиг фаз: от полуволны напряжения на входе одного из выпрямителей, принятого за исходный-, которые имеют, значения: 30°, бО®, 90, 120°, 150°. Выходные напряжения вторых выпрямителей 13 суммируются на сумматоре 14, на выхо.це которого получается постоянное напряжение (фиг. Зж) , пропорциональное угловой скорости - с амплитудой пульсаций до 1,71% и определяемое выражением

ги.и -л-соо(.),

где угол (SIt + fi ) изменяется в пределах от -90 до +90 , а имеют значе°, 150.

ния 0°, 30, 60°, 90, 120

Внедрение предложенного устройства для-измерения угловой скорости позволит повысить точность -измерения 5 гловой скорости поворота (например) драги при Обработке твердых грунтов, когда скорость снижается до значений, сопоставимых с.порогом чувствительности датчика прототипа.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловой скорости, содержащее сельсин, трехфазные обмотки которого подключены к измерительной схеме, вьшолненной в виде трансформаторов, первичные обмотки которых соединены в звезду/ и сумматора вторичных напряжений трансформаторов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительно тремя трансформаторами, первичные обмотки которых соединены в треугольник и подключены к трехфазной обмотке сельсина, а каждая вторичная обмотка всех шести.

трансформаторов подключена последовательно через выпрямитель, дифференциатор и второй выпрямитель к входам сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

, (прототип).. if i/j Sf3 YI--i , .,. ,. I I . jjuJuLC

М

at.

s

Zi