Устройство для измерения скорости вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P5/16 G01P3/42 

го соединен через обмотку возбуждения трансформатора со входом генератора, шунтированным дополнительно введенным разистором.

На фиг, 1 показана схема устройства для .измерения скорости вращени электродвигателя постоянного тока; на фиг. 2 - характеристика И,и Ue,6tT релейного элемента; на фиг.З - временная диаграмма работы генератора.

Устройство содержит электродвигатель, последовательно с якорем 1 (фиг.1)в цепь питания включен шунт 2. Блок разности сигналов тока и наряжения на трансформаторе 3, первая .обмотка 4 управления которого через разистор 5 подключена к якорю 1 электродвигателя. Вторая обмотка 6 управления через резистор 7 и дрос;сель 8 -подключена к шунту 2. Трансформатор 3 содержит также обмотку 9 возбуждения, вместе с резисто- ром 10, образующую интегрирующую цепочку, соединяющую. выход релейного элемента 11 с его входом. Релейный элемент 11, обмотка 9 возбуждения, резистор 10 образуют генератор, выход которого через фильтр 12 нижних частот, усилитель 13 и обмотку 14 обратной связи соединен с выходным резистором 15 устройства

В случае использования шунта 2 с малым падением напряжения из схемы устройства может быть исключен .резистор 7, а в противном случае дроссель 8.

Релейный элемент 11 без зоны нечувствительности реализуются на операционном усилителе с положительной обратной связью, причем гистерезис релейного элемента составляет до 90% от величины его выходного напряжения. Сердечник трансформатора выполняется из магнитодиэлектрика с низким полем насыщения.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение на выходе релейного элемента 11, либо положительное, либо отрицательное (Лиг.2), а величины его определяют напряжением питания.

Если оно положительно, ток i(фиг 3)обмотки 9 увеличивается по экспоненте до тех пор, пока сердечник не начнет входить в нцсыще ние. Это соответствует току 1 обмотки. С далнейшим увеличением тока резко падает магнитная проницаемость сердечника, за счет чего индуктивность L обмотки 9 уменьшается. В любой момент времени выполняется равенство

11 dt

где I - мгновенное значение

тока в цепи выход-обмотка 9-резистор ;

R - активное сопротивление

цепи, практически равное сопротивлению резистора 10 ;

и&ыос

выходное напряжение реленого элемента 11; 4U индуктивность обмотки 9. При уменьшении индуктивности L( i)увеличивается производная по току 61 , и ток i увеличивается далее

dt

не по той же экспоненте (пунктирная линия на диаграмме i,,, ), а гораздо быстрее (сплошная линия). При достижении напряжения . на резисторе 10, равного порогу срабатывания релейного элемента 11, последний перебросится в противоположное состояние, и ток уменьшается. После выхода сердечника из насыщения скорость уменьшения тока снизится, и он по экспоненте уменьшается до величины 12 1л г где сердечник вновь входит в насы1цение, индуктивность надает, ток быстро увеличивается до величины при которой напряжение 11б%вновь достигает порога срабатывания релейного элемента, и процесс идет в обратном направле нии. При этом на выходе генерируется прямоугольный сигнал напряжения ивысс со скважностью, равной двум.

При наличии в сердечнике дополнительного поля, создаваемого токами обмоток управления, токи iL обмотки

возбуждения, при которых сердечник входит в насьлцение, изменяются. На диаграмме изображен случай, для которого Ц -i ;(

U l нэ ту же

величину, так как промежуток между токами Ц и I ( ( и 1 )определяется только свойствами сердечника.

При этом при увеличении тока насыщение трансформатора достигается раньше, а, следовательно, раньше начинает увеличиваться скорость нарастания тока и раньше достигается величина напряжения Ue равная порогу срабатывания релейного элемента. После переключения релейного элемента процесс уменьшения тока пойдет сначсша быстро, затем - по экспоненте, но время, необходимое для достижения током величины, при которой сердечник войдет в насыщение будет больше, чем раньше. За счет птого отодвигается момент обратного перектвочения триггера, и скважность сигнала на его выходе меняется,что и показано на диаграмме и,, (фиг. 3).

За счет этого появляется постоянная составляющая в выходном напряжении релейного элемента. Она выделяется фильтром 12, усиливается усилителем 13 и подается на обмотку 14 отрицательной обратной связи, компенси руя поле, создаваемое токами обмото управления. За счет большого усиления сигнал обратной связи нескомпенсированное поле в сердечнике составляет не более 0,3% величины поля насыщения, Сигнал,пропорциональный току обмотки 14, с резистора 15 подается на выход датчика. За счет Зс1мены вычитания токов вычитанием магнитных потоков, упроцается схема блока разности сигна лов тока и напряжения,а использован релейного элемента с большой ширино петли гистерезиса и отрицательной обратной связью через индуктивность обмотки возбуждения трансформатора уменьшает габариты трансформатора за счет исключения нескольких обмоток, что дает возможность использовать тороидальный сердечник трансформатора из магнитодиэлектрика (феррита) с низким полем насыщения, для которого характерно малое потребление энергии. Упрощение схемы вычитания сигналов тока и напряжения и устройства ггшьванической развязки обеспечивает повышение точности и эксплуатаци онной надежности датчика. Формула изобретения 1. Устройство для измерения скорости вращения электродвигателя пос тоянного тока, содержащее шунт в цепи якоря электродвигателя, блок разности сигисшов тока и напряжения, выполненный на трансформаторе с обмотками управления, обратной связи и возбуждения, подключенный к генератору, выход которого через фильтр нижних частот, усилитель и обмотку обратной связи соединен с выходным резистором устройства, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и эксплуатационной надежности, в трансформатор блока разности сигналов введена вторая обмотка управления, два резистора и дроссель, причем первая обмотка управления через один из указанных резисторов соединена с клегФ1ами якоря электродвигателя, а вторая через другой резистор и дроссель подключена к шунту в цепи якоря. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор выполнен на релейном элементе, выход которого соединен через обмотку возбуждения трансформатора со входом генератора, шунтированным дополнительно введенным резистором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 70891, кл. G 01 Р 3/42, 1948. 2.Патент ФРГ № 2133543, кл.С 01 R 19/20, 1973.

S6

X

« 4i«--,

.

-ss Ш

2S

s

z