Преобразователь скорости вращения в частоту импульсов Советский патент 1982 года по МПК G01P3/48 H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике, вредназначено для преобразования скорости вращения в частоту импульсо и является аналого-цифровым преобразователем скорости вращения Известен преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, содержащий зубчатый вращающийся диск, установленный с возможностью взаимодействия с магнитным потоком разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены коллекторная и базовая индуктивные обмотки автогенератора, выполненного на транзисторе с резистором, защунтированным конденсатором в цепи эмиттера, и нагрузочная обмотка, соединенная с двухполупериодным выпрямителем, нагруженным на фильтр нижних ча.стот, .а также источник питания 1. Недостаток известного преобразователя заключается в невысокой чувствительности к угловому перемещению в связи с низким уровнем частоты автомодуляции, которая определяется постоянной времени RC-контура, в эмиттерной цепи транзистора автогенератора. Наиболее близким к предлагаемому техническому рещению является преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, содержащий вращающееся зубчатое колесо, расположенное в магнитном поле разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены обмотки, включенные в коллекторную и базовую цепи транзистора автогенератора, в эмиттерНой цепи которого включены параллельно соеданеннме резистор и конденсатор, эащунтированные дополнительным транзистором, базовая цепь которого связана через выпрямитель с обмоткой сердечника 2. Такое устройство не обеспечивает достаточной глубины модуляции добротности контура, следствнем чего является недостаточная чувствительность преобразователя. Цель изобретения - повыщение чувствительности преобразователя. Цель достигается за счет того, что преобразователь скорости вращения в частоту им пульсов, содержащий вращающееся зубчатое колесо, расположенное в магнитном потоке разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены обмотки, включенные в коллекторную и базовую цепи транзистора автогенератора, в эмиттерную цепь которого включены параллельно соединенные резистор, конденсатор и дополнительный транзистор, базовая цепь которого связана через вьгарямитель с обмоткой сердечника, дополнительно содержит первый одновибратор, подключенный через емкостную дифференцирующую цепь к эмиттеру транзистора автогенератора, второй одновибратор, подключенный к инверсному выходу первого одновибратора, и логический .элемент ИЛИ, со входами которого соединены единичные выходы одновибраторов. На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя скорости вращения в частоту импульсов; на фиг. 2 - эпюры напряжения а)- на коллекторе транзистора автогенератора; б)- на эмиттере транзистора автогенератора; в)- на входе первого одновибратора; г) -на единичном выходе первого одновибратора; д) - на единичном выходе второго одновибратора; е) - на выходе преобразователя. Преобразователь содержит стальное зубчатое колесо (модулятор) 1, расположенный в магнитном потоке разомкнутого ферритового сердечника 2 с катущками 3 и 4 индуктивнос ти, связанными с коллекторной и базовой цепями транзистора 5 автогенератора, в эмиттерной цепи которого включены параллельно резистор 6, конденсатор 7 и резистор 8, после довательно соединенный с переходом коллекто эмиттер дополнительного транзистора 9, база. к торого соединена через резистор 10 и диод И с базой транзистора 5, через резистор 12 -. с источником 13 питания, а через конденсатор 14 - с общей шиной; в качестве выхода авто генератора используется эмиттер транзистора 5, к которому через емкостную дифференцирующую цепь 15 подключен вход одновибратор 16, инверсный выход которого связан со входом одновибратора 17; единичные выходы одновибраторов 16 и 17 связаны со входами логического элемента ИЛИ 18, выход которого является выходом преобразователя. Конденсатор 19 вместе с катушкой 3 обраЬуют колебательный контур. Преобразователь работает следующим образом. Преобразователь осуществляет функции высокочастотного автогенератора синусоидальных колебаний, добротность контура которого модулируется зубчатым вращающимся колесом 1 за счет изменения воздушного зазора между ферритовым сердечником 2 и профилем колеса, вносящим в контур активные гготери. Ка tyiJiKU 4 образует трансформаторную связь с базовой цепью транзистора 5. При больнюм коэффициенте связи и благодаря наличию агунтирующего конденсатора 7 в змиттерной цепи транзистора 5 имеет место режим ударного возбуждения автогенератора, который переходит либо в режим установившихся колебаний (больщой воздушный зазор), либо в режим срывающихся колебаний с частотой автомодуляции, определяемой постоянной времени эмиттерной RC-цепи с учетом шунтирующего действия дополнительного транзистора 9, который в режиме возбуждения заперт детектированным сигналом генератора по цепи диод 11 - резистор 10, а при отсутствии последнего отпирается, и, шунтируя ПС-цепь, уменьшает время восстановления между двумя пачками срываю рихся колебаний. Чтобы уменьшить зависимость работы преобразователя отизменений формы выходных сигналов автогенератора в качестве информативного параметра пркшят параметр, наименее подверженный измене1шям - фронт, соответствующий регенеративному нарастанию возбуждения автогенератора (крутые фронты эпюры фиг. 2). С этой целью сигнал, снимаемый с этйиттера транзистора 5, дифференцируется емкостной дифференцирующей цепью 15 и поступает на дискретный формирователь выходного импульсного сигнала, выполненный из двух последовательно запускающихся одновибраторов 16 и 17. На выходе логического элемента ИЛИ 18 формируется прямоугольный импульс напряжения, частота следования которого равна частоте внешней модуляции. Благодаря применению дискретного формирователя достигается 100%-ная модуляция выходного сигнала. Таким образом, преобразователь оказывается практически нечувствительным к изменениям амплитуды и формы пачек срывающихся колебаний, связанных с неидентичностью зубьев колеса и радиальными биениями в рабочем зазоре. Возможная нестабильность частоты автомодуляции в пределах до 20% перекрывается выдержками времени одновибраторов. Временные же искажения сигнала, вносимые запаздыванием, на суммарную выдержку времени одновибраторов при переходе от режима автомодуляции к режиму установившихся колебаний, в предлагаемом устройстве не больше (з практически в несколько раз меньше), чем величина запаздывания, вносимая фильтром низких часттот в схеме известного устройства. Кроме того, по сравнению со схемой известного устройства, в предлагаемом устройстве индуктивность резонансного контура генератора выполняется без нагрузочной обмотки, что повышает как абсолютное значение добротности контура, так и глубину ее модуляции при вращении зубчатого колеса. Последнее, при прочих равных условиях, связано с отсутствием шунтирующего действия нагрузки и с уменьшением паразитной емкости обмоток. Повышение глубины мйдуляцни добротности контура позволяет (при том же рабочем зазоре и диаметре зубчатого колеса) уменьшить шаг зубчатого колеса, т. е. дополнительно повысить чувствительность (или разрешающую способность) преобразователя. Формула изобретения Преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, содержащий вращающееся зуб-, чатое колесо, расположенное в магнитном поток разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены обмотки, включенные в коллекторную и базовую цепи транзистора автогенератора, в эмиттерную цепь которого включены параллельно соединенные резистор, конденсатор я дополнительный транзистор, о т пичаюшийся тем, что, с повышения чувствительности преображвателя, оя дополнительно содержит первый одновибратор, подключенный через емкостную дифференцирующую цепь к змиттеру транзистора автогенератора, второй одновибратор, подключенный к инверсному выходу первого одновибратора, и логический злемент ИЛИ, с входами которого соединены единичные выходы одиовибраторов. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1.Фурман Б. А. и др. Авгогенераторный преобразователь скорости вращения в частоту импульсов.- Приборы и системы управления, 1973, № 1, с. 38. 2.Авторское свидетельство СССР № 640406, кл. Н 02 М 3/44, 1975 прототш1).

Uk

g