Датчик частоты вращения для электро-пРиВОдА C чАСТОТНО-фАзОВыМ РЕгули-РОВАНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК G01P3/46 H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с частотно-фазовым регулированием скорости вращения син хронного двигателя в случаях, когда требуется синхронизация скорости вращения от внешнего источника частоты, например в кино - и телеаппаратуре. Известны датчики частоты вращения, содержащие бесконтактный сельсин, многофазный генератор) опорной частоты и логическое устройство tilОднако наличие сложных многофазно го и логического устройства является недостатком этого датчика. Известны датчики частоты вращения содержащие бесконтактный сельсин (датчики углового положения), многофазная обмотка которого связана чере фазорасщепитель с генератором несущей частоты, а однофазная обмотка че рез формирователь импульсов подключе на ко входам элементов И, выходы кот рых связаны с управляющим триггером 2. Недостатком этого датчика частоты вращения является наличие сложного устройства питания бесконтактного сельсина и, как следствие этого, невысокая надежность. Цель изобретения-упрощение датчика частоты вращения и повышение его надежности. Поставленная цель достигается тем, что датчик частоты вращения, содержащий управляющий триггер и генератор несущей частоты, связанный с датчиком углового положения, снабжен двумя входными триггерами, тремя элементами И-НЕ, четырьмя элементами дифференцирования, двумя элементами ИЛИ, а датчик углового положения снабжен магнитами,расположенными на роторе, и дросселями насыщения, установленными на статоре, и согласующими трансформаторами, через которые выходы дроселей насыщения связаны с входными триггерами, одни разноименные выходы которых подключены к одним входам первого и второго элементов И-НЕ, а другие через первый и второй элементы дифференцирования к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы котор 1х через третий и четвертый, элементы дифференцирования связаны с выходами генератора несущей частоты, причем выходы элементов ИЛИ подключены ко входам управляющего триггера, выходы которого подключены к другим входам первого и второго элементов Й-НЕ, выходы которых соеди нены со входами третьего элемента И-НЕ, выход которого образует выход датчика частоты вращения. На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика частоты вращения, на фиг. 2 - графики изменений напряжений на выходах логических элементо датчика частоты вращения. Датчик частоты вращения содержит генератор 1 несущей частоты, датчик углового положения, на роторе 3 которого расположены магниты, а на ста торе - дроссели 4 насыщения. Обмотки дросселей 4 подключены через резисто ры 5 и 6 к генератору 1. Кроме того, датчик частоты вращения содержит два согласующих трансформатора 7 и 8, дв входных .триггера 9 и 10, три элемента И-НЕ 11-13, четыре элемента 14-17 дифференцирования, два элемента ИЛИ 18 и 19 и управляющий триггер 20 Дроссели 4 насыщения расположены на статоре датчика 2 так, чтоб сигна лы, получаемые при их насыщении, ока зывались сдвинутыми на 90 электрических. Выходы дросселей 4 насьпцения подключены ко входам триггеров 9 и 1 через согласующие трансформаторы 7 и 8. Одни разноименные выходы триггеров 9 и 10 подключены к одним входам элементов И-НЕ 12 и 13,а другие входы триггеров 9 и 10 через элемент дифференцирования 15 и 16 подключены к первым входам элементов ИЛИ 18 и 1 выходы которых подсоединены ко входам управляющего триггера 20. Выходы этого триггера подключены к другим входам элементов И-НЕ 12 и 13, выходы которых подсоединены ко входам элемента И-НЕ 11, выход которого является выходом датчика частоты вращения. Ко вторым входам элементов ИЛИ 18 и 19 через элементы 14 и 17 подключены выходы генератора 1 несущей частоты. На фиг. 2 четыре зоны в соответствии с движением ротора 3 датчики 2 обозначены А, В, С и D. Графики напряжений имеют следующие цифровые обозначения: на выходе гене ратора 1 несущей частоты - 21, на выходах элементов 14 и 17- 22 и 23, на выходах согласующих трансформаторов 9 и 10 - 24 и 25, на выходах три гера 9- 26 и 27, на выходе элемента 15 дифференцирования - 28, на выходах триггера 10 - 29 и 30, на выходе элемента 16 дифференцирования - 31, на выходах элементов ИЛИ 18 и 19 32 , на выходах триггера 20-34 и 35, на выходе элемента И-НЕ 11-36 и 37. Датчик частоты вращения работает следукнцим образом. Ротор 3 датчика 2 приводится во вращение от электродвигателя. При вращении ротора 3 его магниты производят попеременное насыщение дросселей 4. Напряжение на выходе дросселей 4, которое снимается с резисторов 5 и 6 с помощью трансформаторов 7 и 8 изменяется по закону широтно-импульсной модуляции. С трансформаторов 7 и 8 получают импульсы 24 и 25 напряжений, которые воздействуют на раздельные входы триггеров 9 и 10, на выходах которых формируютдя импульсы напряжений со скважностью два с непрерывным движением фазы в сторону опережения или отставания относительно фазы несущей частоты. Причем в период отставания фазы напряжения, относящегося к триггеру 9, происходит опережение фазы напряжения на другом триггере 10. Графики напряжений для этих случаев - 26, 27 и 29, 30 соответственно. Мгновенное значение частоты, снимаемое с выходов триггеров 9 и 10 за пол-оборота движения ротора 3,определяется выражением f,,t f f,± f, , 23., 2.0 знак перед f указывает на движение ротора 3 относительно каждого из дросселей 4 насыщения. При этом знак + означает приближение ротора 3 к одному из дросселей насыщения 4, а его удаление. Таким образом, на выходе триггеров 9, 10 получается напряжение прямоугольной формы с мгновенной частотой, определяемой выражением (1) и чередующейся по зонам A.B,C,D. При этом в зонах А и С частота а в зонах В и О f2, + f Одновременно с этим в зонах А и С частота 29 fai- f, () а в зонах В и D 11 - f Для получения непрерывной частоты согласно импульсам 36 и 37 напряжений, как следует, из выражений 2-5, необходимо осуществить поочередное переключение импульсов 27 и 29 напряжения с ВЫХОДОВ триггеров 9 и 10 на границах перехода из одной зоны в другую (фиг. 2) в соответствии с движением ротора 3 датчика 2. Это достигается воздействием на раздельные входы триггера 20 через логические элементы ИЛИ 18 и 19, продифференцированными импульсами 38 и 31, напряжений с одного из выходов триггеров 9, 10 и также продифференцированными импул.ьсами 22 и 23 напряжений генератора 1 несущей частоты. В свою очередь импульсы 34 и 35 напряжений, снимаемых с выхода триггера 20, воздействуют на один из входов логических элементов И-НЕ 12 и 13 и поочередно запрещают прохождение импульсов 36 и 30 напряжения, подаваемых на вторые входы логических элементов И-НЕ 12 и 13 со вторых выходов триггеров 9 и 10. Полученные таким образом на выхо-pax логических элементов И-НБ 12 и 13 поочередные серии импульсов в соответ ствии с выражениями 2-5 поступают на раздельные входы следующего логического элемента И-НЕ 11, на выходе которого получаются импульсы 36 и 37 напряжения с частотой, равной толбко разности или только сумме несущей час тоты и частоты вращения. В зависимости от желаемого закона регулирования закон изменения мгновенной частоты задается конфигурацией ротора 3 датчика 2 положения. Формула изобретения Датчик частоты вращения для элект ропривода с частотно-фазовым регулированием, содержащий управляющий три гер и генератор несущей частоты, свя занный с датчиком углового положения отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощ ния, он снабжен двумя входными триггерами, тремя элементами И-НЕ, четырьмя элементами дифференцирования, двумя элементами ИЛИ, а датчик углового положения снабжен магнитами, установленными на роторе, и дросселями насыщения, расположенными на статоре, и согласующими трансформаторами, через которые выходы дросселей насыщения связаны с входными триггерами, одни разноименные выходы которых подключены к одним входги первого и второго элементов И-НЕ, а другие через первый и второй элементы дифференцирования - к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых через третий и четвертый элементы дифференцирования связаны с выходами генератора несущей частоты, при этом выходы элементов ИЛИ подключены ко входам управляющего триггера, выходы которого подключены к другим входам первого и второго элементов И-НЕ,выходы которых соединены со входами третьего элемента И-НЕ, зыход которого образует выход датчика частоты вращения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 327552, кл, Н 02 К 29/02, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 379031, кл. Н 02 Р 5/16, 1973.

f

г-ц,.

.L--