Датчик скорости вращения Советский патент 1981 года по МПК G01P3/486 

Изобретение относится к измеритель ной технике и может найти применение в машиностроении и приборостроении. Известен датчик скорости вращения содержащий трехфазный сельсин, узел формирования сигнала пилообразной формы из выходного сигнала сельсина, дифференциатор, выпрямитель Щ. Однако в таком датчике сигнал пилообразной формы получают искусствен ным путем, т..е. путем дополнительного преобразования выделения участков синусоиды. Всякое дополнительное пре образование вносит дополнительную по грешность. Кроме того, крутизна скаTOS синусоиды в каждый момент времени различна (siпx cosx), поэтому искусственное формирование пилообраз ного напряжения связано со значитель ной потерей измерительной информации Известно устройство, содержащее последовательно соединенные формиров тель напряжения- пилообразной формы, схему сравнения двух напряжений, выход которой подключен ко входам счет чика импульсов, а его выход через преобразователь код-напряжение подключен ко второму входу схемы сравнения . Недостатком устройства является малая точность измерения из-за погрешностей изготовления, первичного датч-ика, погрешности квантования и погрешности устройства сравнения. Цель изобретения - повышение разрешающей способности датчика и точности преобразования скорости вращения и частоту следования импульсов. Поставленная цель достигается тем, что формирователь напряжения пилообразной формы выполнен в виде фотоэлектрического первичного преобразователя, ji дополнительно введены сумматор, усиусилитель, формирователь калиброванных импульсов, дополнительный счетчик импульсов, дополнительный преобразователь код-напряжение и логическая рхема ИЛИ, причем первичный преобразователь, сумматор, усилитель, схема сравнения, формирователь калибро ванных импульсов включены последовательно, а выход формирователя калиброванных импульсов, через логическую схему ИЛИ подключен ко входу счетчика импульсов, выход которого соединен с дополнительным счетчиком импульсов , кодовые выходы которого подслгочены к дополнительному преобразователю код-напряжение, выход которого соединен со вторым входом сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная схема датчика; на фиг. 2 - его временные диаграммы .

Датчик скорости вращения содержит последовательно соединенные фотоэлектрический первичный преобразователь 1, сумматор 2, усилитель 3, схему 4 сравнения двух напряжений, формирователь 5 калиброванных импульсов. Выход формирователя калиброванных импульсов, являясь выходом датчика, подключен к одному из входов логической схемы 6 ИЛИ, второй вход которой подключается к устройству запуска, т.е. на ее второй вход подается импульс Пуск, а выход логической схемы б подключен ко входу счетчика 7 и myльcoв, с которым последовательно соединен дополнительный счетчик 8 импульсов. Кодовые выходы дополнительного счетчика 8 через дополнительный преобразователь 9 коднапряжение подключены к второму вход сумматора 2, а кодовые выходы счетчика 7 через преобразователь 10 коднапряжение 10, подключены ко второму входу схемы 4 сравнения напряжения.

Первичный фотоэлектрический преобразователь (его модулятор) выполнен таким образом, что за один оборот вала получают один импульс, крутизна переднего фронта которого пропорциональна мгновенной угловой скорости.

Ввиду этого относительная погрешность изготовления датчика минимальна (Z 1) .

Формирователь калиброванных импулХ2ов служит для получения строго, калированных по амплитуде и по длительности импульсов на выходе датчика угловой скорости, а также для обеспечения нормальной работы счетчика 7 и дополнительного счетчика 8 импульсов .

Датчик работает следующим образом Первоначально дополнительный счетчик 8 устанавливается в состояние О, а исходное состояние счетчика 7 - 1, что может быть достигнуто, например, за счет обратной связис выхода счетчика 7 на второй вход логической схемы б ИЛИ. На выходе преобразователя 10 код-напряжение появляется первый уровень напряжения. Вмомент равенства напряжения пилообразной формы с выходным напряжением преобразователя 10 код-напряжение срабатывает схема4 сравнения и на выходе формирователя 5 появляется импульс, который подаётся на вход логической схемы 6 ИЛИ, йыходной импульс которой переводит сче чик 7 в следующее положение. Преобразователь 10 код-напряжение вырабатывает второй уровень напряжения. Процесс повторяется до переполнения счетчика 7. Импульс переполнения

счетчика 7 подается на вход дополнительного счетчика 8. Дополнительный . преобразователь 9 код-напряжение вырабатывает уровень напряжения, которое подается на второй, интертирующий вход сумматора 2, и вычитаясь из пипообразного напряжения первичного преобразователя, усиливается усилителем 3. Усиленный сигнал пилообразной формы, крутизна фронтов которого пропорциональна мгновенной скорости вращения подается на вход схемы 4 сравнения, причем пилообразное напряжение в каждом новом цикле начинается с нуля и заканчивается своим максимальным значением при переполнении счетчика 7. Каждый импульс с выхода счетчика 7 дает начало новому циклу. Переполнение дополнительного счетчика 8 возвращает схему датчика в исходное состояние. Частота следования импульсов на выходе формирователя 5 равна

-i -(

f - выходная частота фотоэлектригдеческого измерительного преобразователя;

емкость счетчиков 7 и 8

1.

R.

Так

f --Ilitbz бГгде п(t) - функции изменения скорости

вращения.;

Z - число прозрачных, непрозрачных элементов модулятора,

то при , т.е. при минимальной конструктивной погрешности модулятора (датчика , частота на выходе датчика равна

4t)

6ЫЧ ЬО

Если выполняется условие, что R , то частота на выходе датчика определяется соотношением

- n(i) BMI 60

Таким образом, предлагаемая структура позволяет увеличить разрешающую способность датчика в R раз. Это становится возможным за счет усиления информативного сигнала в R раз и вместе с тем разбиения пилы на R поддиапазонов, так как максимальное входное напряжение схемы сравнения ограничено ее паспортными данными. Это позволяет значительно уменьшить погрешность операции сравнения напряжения устройством сравнения, так как, уровень компарирования увеличивается в R раз. Формула изобретения Датчик скорости вращения, содержащий формирователь напряжения пилообразной формы, схему сравнения двух на пряжений, выход которой подключен ко входам счетчика импульсов, выходы которого через преобразователь код-напряжение подключены ко второму входу схемы сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей, способности датчика и точности преобразования скорости вращения в частоту следования импульсов, формирователь напряжения пилообразной выполнен в виде фотоэлектрического первичного преобразова теля и датчик снабжен сумматором, уси лителем, формирователем калиброванных импульсов, дополнительным счетчиком .импульсов, дополнительным преобразова телем код-напряжение и логической схе мой или, причем фотоэлектрический первичный преобразователь, сумматор, усилитель, схема сравнения и формирователь калиброванных импульсов включены последовательно, а выход формирователя калиброванных импульсов через логическую схему ИЛИ подключен ко входу счетчика импульсов, выход которого соединен со входом дополнительного счетчика импульсов,кодовые выходы которого подключены к дополнительному преобразователю код-напряжение, выход которого соединен со вторым входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 481835, кл. G 01 Р 3/46, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 370701, кл. Н 03 В 19/10, 1971 .(прототип) .