Способ измерения скорости вращения вала и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01P3/46 H02P5/34 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРА1ЦЕНИЯ„ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использо вания в системах автоматического рег лирования скорости тихоходных электр приводов без механического редуктора Известен способ определения ско- рости вала, заключающийся в формиров нии гармонических функций угла поворота вала двигателя и их производ/олс Устройство для реализации этого способа в случае применения синхронного двигателя содержит датчик гармонических функций угла поворота вала двигателя и датчик производных этих гармонических функций. При этом дат-. чики гармонических функций и их производных связаны с устройством формирования сигнала скорости вала. В известном устройстве в качестве датчика производных гармонических функций угла поворота вала двигателя применен синхронный генератор с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов синхронного двигателя и датчика гармонических функций угла поворота l. Недостатком устройства является его сложность, вытекающая из необходимости применения и размещения датчика производных гармонических функций угла поворота вала двигателя. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения скорости вала двигателя, заключаю11а{йгя в формировании многофазных гармонических функций угла поворота вала двигателя, в определении производных этих функций на участках их линейного изменения около нуля и в определении суммы полученшх производных t2} . Устройство, оеализукицее спосгб, содержит датчик многофазных гармонических сигналов угла поворота рабочего вала, преобразователь числа фаз, формирователь пилообразного напряжения скорость изменения которого пропорциональна скорости рабочего вала,, 3 блок дифференцирования, подключенный к входу формирователя пилообразного напряжения, и формирователь сигнала, пропорционального измеряемой скорости. Недостатком известных устройств и способа является невысокая точност измерения скорости вала. Цель изобретения - повышение точности измерения скорости вала. Указанная цель достигается тем, что в способе определения скорости вращения вала, заключающемся в том, что преобразуют угол поворота вала в многофазные гармонические сигналы путем преобразования этих сигналов в пилообразный сигнал и определения скорости изменения этого сигнала,пре образуют скорость изменения пилообразного сигнала в частоту импульсов определяют число этих импульсов в фиксированном интервале времени и используют его в качестве величины скорости вращения вала, при этом определяют очередность следования фаз гармонических сигналов и формируют сигнал направления скорости вращения вала. Кроме того, в устройство определе ния скорости вращения вала, содержащее датчик гармонических сигналов уг ла поворота вала, например синхронного двигателя, преобразователь чис ла фаз и формирователь пилообразного напряжения, скорость изменения которого пропорциональна скорости рабочего вала, введен цифровой вычислитель скорости изменения пилообразного напряжения, преобразователь цифра аналог и определитель очередности следования фаз, входы которого подключены к многофазному выходу упомянутого формирователя пилообразного напряжения, однофазный выход пилообразного напряжения которого подключен ко входу цифрового вычислителя скорости изменения пилообразного напряжения, выход которого соединен с входами числовых разрядов преобразователя цифра-аналог, разряд знака которого соединен с выходом определителя очередности следования фаз. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство состоит из датчика 1 гармонических сигналов угла поворота рабочего вала, скорость вращения которого измеряется, преобразователь 2 4 числа фаз, формирователя 3 пилообразного напряжения, цифрового вычислителя 4 скорости изменения пилообразного напряжения, преобразователя 5 цифра-код, определителя 6 очередности следования фаз. Датчик 1 состоит из электрической машины 7 типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора, например вал которого соединяется с валом, скорость которого измеряется. Питание обмотки возбуждения машлнь1 7 осуществляется от генератора в несущей частоты. Выходные обмотки машины 7 подключаются к фазочувствительным выпрямителям 9 и 10, опорным сигналом для которых служит напряжение генератора 8. В рассматриваемом устройстве машина 7 выбрана двухфазной и соответственно этому применены два выпрямителя 9 и 10. На выходах этих выпрямителей имеются сигналы, являющиеся гармоническими функциями синуса и косинуса угла поворота oL вала машины 7 UsinolH Ucosot. Двухфазная система сигналов с выходов блока I покупает на входы преобразователя 2, на выходах которого формируется трехфазная система сигналов . Формирователь 3 пилообразного напряжения, скорость изменения которого пропорциональна измеряемой скорости, содержит блок из трех ключей II, блок из трех компараторов 12, и аналоговый сумматор 13. С помощью компараторов 12 и дешифратора 14 формируются импульсы управления ключами II, на входы которых поступает трехфазное напряжение от преобразователя 2 числа фаз. На выходах ключей 11 формируются сигналы, представляющие собой линейные участки синусоид напряжений, формиру0 1ых на выходе преобразователя 2. Длина участков соответствует шестидесяти градусам, а середины участков совпадают с нулевыми значенияьш синусоид напряжений. Сформированные на выходах ключей 11 линейные участки синусоид суммируются в блоке 13, на входе которого формируется пилообразное напряжение, скорости нарастания и спада которого (скорость изменения) пропорциональны изменяемой скорости. Трехфазная система имгульсов с выхода дешифратора 14 поступает на входы определителя 6, в котором формируются сигналы, указывакмдие на очеSредкость следования фаз на выходах датчика I. Эти сигналы используются и качестве сигналов, определяющих на правление вращения рабочегг вала,т.е знаки измеряемой скорости. Пилообразное напряжение с выхода формирователя 3 поступает в вычислитель 4, который содержит блок 15 управлекия, преобразователь 16 крутизны пилы в частоту импульсов, узел 17 счета импульсов за фиксированный интервал времени, определяемый блоком 15 управления, выходной регистр 18. С помощью преобразователя 16 изме ряемая скорость вала представляется в виде частоты импульсов, а с помощь узла 17 счета - в виде многоразрядно го двоичного кода, хранящегося в регистре 18, Выходы регистра 18 подключены к преобразователю 5, на выходе которого формируется аналоговый сигнал измерения скорости, при этом знак этого сигнала формируется с попомщью сигнала, поступающего в преобразователь 5 от определителя 6. В том случае, когда сигнал измеря емой скорости вала должен быть представлен в виде двоичного кода, выходами устройства являются выходы ре гистра 18 и определителя 6. Высокая точность измерения скорос ти вала обеспечивается за счет измер ния скорости изменения пилообразного напряжения методами и устройствами дискретной техники,, т.е. за счет перехода от аналогового дифференцирова ния к цифровому, что позволяет использовать простые логические элемен ты цифровой техники. К достоииствам устройства соглас но изобретению следует отнести то, что представление измеренной скорости в виде цифры позволяет формировать в цифровом и в аналоговом входа сигнал, пропорциональньй ускорению вала. 16 формула изобретения 1.Способ измерения скорости вращения вала, заключающийся в том, что преобразуют угол поворота вала в Многофазные гармонические сигналы, затем преобразуют эти сигналы в пилообразные и определяют скорость их изменения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения скорости вращения вала, преобразуют скорость изменения пилообразнь;х сигналов в частоту импульсов, определяют число этих импульсов за фиксированный интервал времени и используют его в качестве величины скорости вращения вала, одновременно определяют очередность следования фаз гармонических сигналов и формируют сигнал направления скорости вращения вала. 2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчик гармонических сигналов угла поворота вала, преобразователь числа фаз и формирователь пилообразного напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено цифровым вычислителем, преобразователем цифра-аналог и определителем очередности следования фаз, входы которого подключены к выходу многофазного сигнала формирователя пилообразного напряжения, выход однофазного пилообразного напряжения которого соединен со входом цифрового вичислителя, выход которого соединен с входами числовых разрядов преобразователя цифра-аналог, вход знакового разряда которого соединен с выходом определителя очередности следования фаз. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 253226, кл. Н 02 Р 5/34, 18.03.67. 2.Авторское свидетельство СССР 481835, кл. G 01 Р 3/46, 11.09.73.