Тахогенератор вентильного электродвигателя Советский патент 1982 года по МПК G01P3/46 H02K29/02 

(54) ТАХОГЕНЕРАТОР ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1

Изобретение относится к электрическим измерениям неэлектрических величин, а именно к устройствам, предназначенным для измерения угловой скорости вращения, и может быть использовано в системах электропривода разнообразного на- значения; преимущественно оно предна значено для выполнения этой функции в высокоточных системах, исполнительными элементами которых являются бесконтакт-|о ные двигатели постоянного тока или вентильные электродвигатели.

Известен бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока, содернжащкй синхронный генератор переменного is тока, ротор которого жестко соединен с датчиком положения ротора, а также выпрямитель, фазочувствительный блок и реверсивный блок, связанный электрически с датчиком попожения ротора. При этом ; 20 реверсивный блок выполнен на герконах, переключающие контакты которых соедине- ньг с выхолом фапочувствнгельного блока.

Известен бесконтактный реверсивный тахогенератор постоянного тока, содержащий многофазшлй синхронный генератор, статорная обмотка которого подключена через выпрямитель к реверсивному мостовому каскаду, управляемому через преобразователи напряжения датчиком положа г ния, содержащим четыре магнитопровода с постоянными магнитами и выходными обмотками, связанными с логическим устройством 2.

Недостатком указанных бесконтактных тахогенераторов является координатное запаздывание момента переключения р. версивного блока относительно момента времени реверса генератора, а также наличие в них специального электромеханического узла таходатчика.

Известен также бесконтактный тахогенератор, содержащий щиротно-импульоный датчик положения ротора, выходы чувствительных элементов которого ПОДКЛКУчены к входам селектора импульсов, компаратор, первый вход которого соединен с выходом схемы задеряски,. схему совпадения и HHBqpxop 3. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения скорости. При переходе рабочей точки устройства с одной синусоиды J вы сшей характеристики датчика на другую на выходе датчика генерщ)уется импульс, значительно превышаюигей искомое значение скорости. Эти импульсы вырабатываются устройством 4 N раз за оборот (Н-число фаз датчика положения) и существенно искажают выходной сигнал устройства, т.е. снижают его точность. Целью изобретения является повышение точности измерения скоростюза счет иоключения ложных импульсов. Для достижения поставленной цели & тахогенератор введены три одновибратора, 2о интегратор, четыре ключа, пороговый элемент, запоминающий блок:.и сумматор, причем.выходселектора импульсов подклю чен к входу схемы задержки и к второму входу компаратора, выход которого через последовательно соединенные интегратор, первый ключ, запоминающий блок, второй ключ и сумматор подключен к первому входу четвертого ключа, а через последовательно соединенные первый и второй одновибраторы - к второму входу четве1 того ключа, к первому входу схемы совпа дения и к входу третьего одновибратора, выход которого соединен с входом обнуле ния интегратора, выход которого также подключен к первому входу третьего ключа, а через пороговый элемент и ишэ ертор - к второму входу третьего ключа, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход порогового элемен; та подключен к второму входу второго ключа, а выход инвертора соединен с iBTOpbiM входом схемы совпадения, выход i которой подключен к второму входу перво ;го ключа. На фиг. 1 изображена функциональная , схема устройства; на фиг. 2 - внешняя характеристика датчика положения, кото- рая поясняет появление ложных выходных сигналов; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов в устройстве. Тахогенератор вентильного электродвигателя содержит многофазный широтно импульсный датчик положения 1, выходы чувствительных элементов которого через селектор импульсов 2 подключены к второму входу компаратора 3 непосредственно, а к первому его входу - через схему задержки 4, три последовательно соед№ненных одновибратора 5, 6 и 7, интегратор 8, пороговый элемент 9 с инвертором 10 на выходе, схему совпадения 11, зашоминающий блок 12, четыре ключа 13-16 и сумматор 17,. причем выход компаратора 3 подключен к входу первого одновибратора 5 и последовательно соединенным интегратору 8, «а вход обну) ления которого подключен выход третьего одновибратора 7, первому ключу 13, запоминающему блоку 12, второму ключу 14, сумматору 17 и четвертому ключу 16 на управляющий вход которого подключен выход второго одновибратора 6. Выход интегратора-8 подключен к первому входу третьего ключа 45 непосредственно, а к второму его входу - через пороговый элемент 9 и инвертор 10, выход которого соединен со вторым входом схемы совпадения 11, первый вход которой подключен к выходу второго одновибратора 6. Выход схемы совпадения 11 соединен со вторым входом первого ключа 13. Выход порогового элемента 9 под: ключен к второму входу .второго ключа 14, а ВЫХОД третьего ключа 15 подсоегдинен к второму входу сумматора 17. Тахогенератор работает следующим образом. При повороте вала широтно-импульсно-i го датчика положения 1 с его выходов поступают широтно-импульсные сигналы, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол сдвига чувствительных элементов в датчике 1. Сигналь датчика 1 имеют синусоидальные-зависимости 18 длительности от угла aL поворота датчика 1, как это показано на (|).иг. 2. Селектор импульсов 2 пропускает на свой выход сигналы 19 . в определенном диапазоне длительностей, соответствующем л нейным участкам синусоид-18. В селекторе же производится инвертирование падающих участков синусоид с тем, что& 1 получить на его выходе пилообразный закон 19 изменения длительности сигнала от угла с поворота датчика 1. Такой закон пригоден для определения скорости поворота вала датчика 1. Импульсы 19 поступают на первый вход компаратора 3 непосредственно, на второй вход - через схему задержки 4. В В результате на выходе схемы появляются узкие импульсы 20, длительность которых пропорциональна измеряемой скорости вращения. Однако, когда в уетройстве 3 сравниваются импульсы с разных участков пилы 19 (фиг. 2), на выходе компаратора 3 появляются ложные сигнапы 21 большой длительности, снижающие точность работы тахогенератора. Такие ложные сигналы появляются гдостаточно часто. Так, например, при вращении датчика в одну сторону число ложных импульсов достигает 2N, где N -число фаз датчика положения 1. Если учесть, что длительность импульсов 20 невелика, то появление ложнь сигналов 21 длительностью до трети периода ШИМ оказы вает существенное негативное влияние. В предлагаемом тахогенераторе ложные сигналы блокируются, вместо них на выход устройства поступают импульсы дл тельностью, соответствующей,скорости вращения вала датчика 1. Каждый импульс с выхода компаратора 3 запускает три последовательно соединенных од новибратора 5,6 и 7, вь|рабатывающих сигналы 22,23 .и 24 (фиг.3), и интегрируется интегратором 8, выходной сигнал 25 которого поступает на пороговый элемент 9 с величиной порога и pjQp . Сброс интегратора осуществляется выходным сигналом 24 третьего одновибратора 7 в конце периода перед приходом следующего импульса 2О с компаратора 3 Длительность сигнала 20 обычно невелика, а длительность ложного сигнала существенно больше. Длительность импуяь са 22 первого одновибратора выбирается больще, чем длительность импульса 20 при максимальной .скорости вращения датчика 1. Если в течение импульса 22 величина проинтегрированногб сигнала25 не превышает величину напряжения ( (которое выбирается примерно равным наибольшему проинтегрированному напряжению 25 при максимальной скорости вращения датчика 1), то пороговый элемент 9не срабатывает, открыт третий ключ 15, через который сигнал 25 с выхода интегратора 8 поступает на сумматор 17 и далее на вход ключа 16, который открывается выходным импульсом 23 второго одновибратора 6. При этом на выход такогенеранора идет сигнал 26, длительностью 23, амплитудой, пропорциональной сигналу 25, т.е. скорости вращения. Одновременно с выдачей сигнала 26 wa выход устройства происходит смена информации на запоминающем блоке 12 - ключ 13 открывается сиг1илом схемы совпадения 11, на входы которой поступают импульс 23 с второго одновибратора 6 и сигнал с выхода инвертора 10о том, что пороговый элемент 9 не сработал. Если же пороговый элемент 9 срабатывает, что имеет место если с выхода компаратора 3 поступает ложный импульс 21, вызывающий увеличение сигнала 25 с с интегратора 8 до величины U пор то кточ 15 закрывается, а ключ 14 открывается сигналом порогового элемента 9 и инвертора 10 на его выходе. Когда приходит импульс 23 с выхода второго . одновибратора 6, то навыход устройства идет через открытый ключ 14, сумматор 17 и ключ 16 сигнал с запоминающего блока 12, амплитуда которого равна амппитуде предь1дущего импульса сигнала . |25, т.е. равна текущему значению скороо ти вала датчика 1. Обновление информаяии в запоминающем блоке 12 в этом случае не производится: ключ 13, схема совпадения 11 закрыты прн срабатывании порогового элемента 9. Итак, в предлагаемом устройстве yci ранены ложные сигналы скорости по следующему алгоритму: если сигнал скорости с выхода компаратора истинный, то этот щиротно-импульсный сигнал преобразуется в амплитудно-импульсный и выдается на выход устройства, если же компаратор генерирует ложный импульс, то этот импульс на выход устройгства не пропускает ся, вместо него вырабатывается амплии тудно-импульсный сигнал скорости, значение которого равно предыдущему иотинному сигналу. Формула изобретения Тахогенератор вентильного электродвигателя, содержащий щиротно-импульоный датчик положения ротора, выходы чувствительных элементов которого подключены к входам селектора импульсов, компаратор, первый вход которого соединен с ВЫХ.ОДОМ схемы задержки, схему совпадения и инвертор, отличающийся тем, ято, с целью повышения точности измерения скорости за счет исключения ложных импульсов, в тахогенератор введены три одновибратора, BIIтегратор, четвре ключа, пороговый элемент, зашилинакяавй блок и сумматор, причем выход селектора импульсов подключен к входу схемы задержки в к втораму входу компаратора, выход которого через последовательно соединенные интегратор, ключ, запоминающий блок, второй ключ и сумматор подключен первому входу четвертого ключа, а через последовательно соединенные первый