Устройство для измерения скорости вращения Советский патент 1982 года по МПК G01P3/46 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика скорости для регистрации величины скорости и направления вращения различных объектов как в системах контроля, так ив системах автоматического регулирования, например, в системе автоматического упргшления скоростью движения рудничных аккумуляторных электровозов.

Известны устройства для измерения скорости вращения, содержащие генераторы трехфазного тока, формирователи прямоугольных импульсов, реверсоры, логические схемы управления, сглаживающие фильтры 1.

Известен также датчик скорости вращения, который содержит генератор трехфазного тока, к первой, второй и третьей фазам-которого подключены первые, входы соответственно первого, второго и третьего кс шара;торов и первые входы первого, второго и Третьего ключей, управляющие входы KQTOpux соединены через дешифратор с выходами компараторов, а выходы ключей объединены, дифференциатор, два кондейсатора и резистор 2.

Недостатком известных устройств является значительная динамическая погрешность, причина которой заключается в наличии с- лаживаюЩих фильтров, представляющих собой элементы запаздывания и имеющих характеристики, в значительной степени зависимые от уровней скорости вращения (частоты) генератора. Кроме того, наличие

10 в канале измерения полезного сигнаша операции дифференцирования также вносит динамическую погрешность, поскольку гшплитудная характеристика реального дифференцирующего звена

15 (собственно амплитуда полезного сигнала измерения) также существенно зависит от частоты входного сигнала. Следовательно, в переходных режимах движения, например, при разгоне,

20 замедлении или нестационарных процессах между выходным сигналом устройства и истинным значением скорости вращения генератора будет иметЬ место переменная во времени ошибка

25 измерения, скомпенсирова1;ь которую практически очень сложно.

Цель изобретения - снижение динамической погрешности измерения.

Поставленная цель достигается

30 тем, что ycTyolKcrso для измерения сжоро.сти вращения дополнительно снабжено тремя нуль-органами, сумматором, блоком определения полярности сигналов и двумя ключами,причем фазы генератора в сочетании из трех по два подключены к входам нуль-органов, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого через дифференциатор подключен k входу блока определения полярности сигналов, первый выход которого соединен с управляющим входом четвертого-ключа, а второй выход - с управляющим входом пятого ключа, вторые входы четвертого и пятого ключей подключены к объединенным выходам первых трех ключей, а входы - к последовательно соединенным конденсаторам, зашунтирован ным резисторам, при этом средняя точка конденсаторов и вторые входы компараторо 9 соединены с нейтральной точкой генератора. На фиг. 1 представлена электр ческая схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы состояний различных элементов устройства при правом (сплошные линии) и левом (пунктирные линии) вращении генера тора (а - мгновенные фазные напряжения генератора; б, в, г - нгшряжения на выходе первого, второго и третьего нуль-органов; д - напряже ние на выходе сумматора; а - напря жение на выходе дасфФеренциатора; ж, 3, и - напряжения на выходе пер вого, второго и третьего компарато ров; к, л, м - напряжения на управ ляюощх входах первого, второго и третьего ключей). Устройство для измерения скорос ти вращения содержит генератор 1 трехфазного тока, первый 2 и второй 3 и третий 4 нуль-органы; сумматор дифференциатор б, блок 7 определения полярности сигналов, первый 8, второй 9 и третий 10 ключи, компараторы 11 - 13, дешифратор 14, дополнительные четвертый 15 и пятый ключи, запоминающие конденсаторы 17 и 18, резистор 19, Принцип действия устройства для измерения скорости вращения следую щий . При правом вращении генератора трехфазного тока чередование генер руемых фазных напряжений представляется как или ABC, а при левом вращении Цд - U ил АСВ (фиг. 2а). К первой - второй (А - В), второй - третьей (В - С) и третьей - первой (С - А) фазаил генератора соответственно первыми и вторыми входами подключаемы первый 2, второй 3 и третий 4 нуль-ор ганы, которые при совпадении двух фазных напряжений перебрасьтаются из одного устойчивого состояния .в . Диаграммы выходных напряжений ОИАВ нес и UMCA Фиг 26,в,г) нуль-органов при правсм вращении и левом Вращении генератора. Выходные напряжения с нуль-органов пос- . тупают на сумматор 5/ в котором они алгебраически складываются (фиг, 2д) и суммарное напряжение подается на дифференциатор 6, в которсм напряжение прямоугольной формы преобразуется в импульсы положительной и отрицательной полярнос,ти (фиг. 2е), которые в свою очередь в устройстве 7 выделения поляриости сигналов разделяются на серию отрицательных и серию положитель- ных импульсов. К фазам генератора подключены первый 8, второй 9 и третий 10 ключи первЕлми входами, первый 11,. второй 12 и третий 13 ксялпараторы, выходные сигналы которых через дешифратор 14 управляют первым, вторым-и третьим ключами. Вторые входы компараторов подсоединены к нейтральной (средней) точке генератора. , Посколь су в компараторах сравнение фазных нап13яжений производится относительно нуля (эталонного сигнала), напряжение с выходов компараторов IltA f ив / Слогическая единица ) снимается при положительных полуволнах каждого фазного напряжения (фиг. 2ж,з,и). В дешифраторе их трех поступающих на его входы напряжений с компараторов рсуществляютJCЯ логические операции (ВС+ВС) , (АС+АС), (АВ+АВ), т.е. осуществляются операции Эквивалентность (равнозначность). Сигналы выходов дешифратора поступают на управление соответствующими ключами в первой, во ВТОРОЙ и в третьей фазах генератора и представляют собой Эквивалентность: для первого ключа сигналов с выходов вторюго и третьего компараторов, для второго ключа - сигналов первого и третьего компараторов и для третьего ключа сигнсШов первого и второго компараторов (фиг. 2к,л,м). Дешифратор осуществляет поочередную кс лмутацию ключей, причем интервал времени, в течение которого каждый из ключей находится в открытом состоянии, равен 1/3 полупериода фазного напряжения и соответствует изменению угла поворота ротора генератора от (,-30) до СРу лх+ЗО) , гдеУу,«)(несущее значение угла поворота, при котором величина фазного напряжения амплитудному значению. Последовательно с фазными ключами (первым, вторым и третьим) включены ключи 15 и 16, управление которыми осуществляется соответствующими импульсами от устройства выделения полярности, а выходы соединены с последовательно включенными запоминающими конденсаторами 17 и 18. Управление ключами 8 - 10, подключенными к фазам генератора, и ключами 15 и 16 осуществляются таким образом, что накопительные конденсаторы через два одновременно открытых ключа (один из фазных и один подключенный к конденсаторам) поочередно подключаются к фазам генератора, ког да напряжения в них достигают амплитудного значения. Импульсно заряжаяс до величины амплитуды фазного напря жения,каждый конденсатор сохраняет заряд ,до следующего подключения к одной из фаз и в случае изменения ско рости Ьращения напряжения на конденсаторе устанавливается равным величине новой амплитуды. Последовательность подключения конденсаторов к фазам генератора можно дредставить в следующем виде; АСВАСВ - при правом вращении и ЛбСАВС - при левом Вращении ротора генератора (А,В,С, и А/В,С - соответственно положительные и отрицательные полуволны фазных напряжений). Величина напряжения на конденсаторг1х при всех режимах вращения генератора равна сумме амплитуд двух фазных напряжений и являет .ся ииформалдией о скорости вращения. При перемене направления вращения с 4гравого на левое, каждое из которых характеризуется различным чередованием фазных напряжений, полярность выходного напряжения с устройства меняется иа противоположную. Кгис следует из вышеизложенного, временное запаздывание при измерении полезногосигнала определяется постоянной времени заряда нгисопительных конденсаторов, но поскольку активное сопротивление ключей мало, ,запаздывание в цепи измерения незна чительно.Таким образом, устройство, измеряя величину скорости и направление вращения пути фиксации амплитуд напряжений во всех трех фазах генератора, имеет по сравнению с известным устройством существенно меньшую инерционность, в результате чего, существенно снижается дннамическая погрешность при измерении скоростей вращения. Формула изобретения Устройство для измерения скорости вращения, содержащее генератор трехфазного тока, к первой, второй и третьей фазам которого подключены первые входы соответственно первого, второго и третьего компараторов и первые входы первого, второго и третьего ключей, упрабляющие входа которых соединены через дешифратор с выходами компараторов, выхода клю чей объединены, дифференциатор, два конденсатора и резистор, о т л ичающееся тем, что, с целью снижения дингилической погрешности оно дсяюлнительно снабжено тремя нульгорганами, сукматором, блоком определения полярности сигналов и двумя ключами, причем фазы генератора в сочетании из трех по два подключены к входам нуль-органов, выходы соединены с входами сумматора, выход которого через дифференциатор подключен к входу блоха определения полярности сигналов, первый выход которого соединен с .управляющим входом четвертого ключа. а второй выход - с упргшляняким входом пятого ключа, вторые ;входы четвертого и пятого ключей Jтoдключeиы к объедкяен11ьм выходам первых трех ключей, а выходы - к последовательно соединенным конденсаторам, зашунтированным резистором, при этом средияя точка конденсаторов и вторые входа компараторов соединены с нейтральной точк ой генератора. Источники инфо1змации, принятые во вни14ание при экспертийв 1.Авторское свидетельство СССР 600446, кл. G 01 Р 3/46, 1976, 2.Авторское свидетельство СССР 481835, кл. G 01 Р 3/46,. 1973 (прототип),.

V,

T I I ГТ I I -J I I LJ

nmd:

±:f

EEEEEEEEEEEEEE I I i I

-П Г-Т-1 r-T-1 r-T-1

/

/

и LL

i I I I r

-rt-r

r

JJ.

/

T /