Способ определения величины и направления скорости вращения вала

(23) Приоритет осудаоотвенныи иомитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 43) Опубликовано 15(088.8) 5) Дата опубликования описания 10.11,7(71) Заявител ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И НАПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАШЕНИЯ ВАЛА ирчю нои частот Изобретение относится к способам измерения фазовых сдвигов и производных от них и может быть использовано при построении автоматических и вычислительных устройств,Известен способ измерения первой разности фазовых сдвигов выходного напряжения фазоврашателя относительно его напряжения питания, включающий операции преобразования фазовых сдвигов выходного напряжения фазоврашателя относительно его напряжения 10 питания во временные интервалы путем формирования фазовых импульсов в моменты однозначного перехода через ноль выходного напряжения фазоврашателя, преобразования этих интервалов в код, запоминание получен ных кодов на время, равное интервалу между моментами двух последовательных измерений фазовых сдвигов, вычитание кода, соответствуюшего предшествуюшему моменту измерения, из кода, соответствующего последнему 20 моменту измерения фазовых сдвигов 1.13 Недостатком известного способа является наличие операции преобразования временных интервалов, пропорциональных фазовым сдвигам, в код, разрядность которого велика, по 25 сравнению с разрядностью кода первои разности фазовых сдвигов. Кроме того, вьптолнениевсех операций известного способа требуетзначительного времени измерения, Наиболееблизким к изобретению является способ определения величины и направления скоростиврашения вала, основанный на сравнении периодов питающего напряжения и выходногонапряжения фазоврашателя 12, Однако этотспособ, характеризуется низкой разрешаюшейспособностью измерения, Время измерениявсегда больше полупериода питающего напряжения фазоврашателя,Для повышения разрешаюшей способностии быстродействия предлагается формироватьсигнал стабильной частоты, которым модулировать выходное напряжение и питаюшее напряжение фазоврашателя, выделять напряженияразностных частот, сравнивать между собойих периоды и по разности и знаку определятьвеличину и направление скорости врашениявала,При осушествлении описываемого способа полнительныи сигнал стабиль - от генератора синусоидальногосигнала Лучше делать это с помошыо делители от источника, вырабатывающего напряжения питания фазоврашателя. Частоту сигнала выбирают исходя вз выражения о=оп. Роч11)1гДе 1 р - частота фоРмиРУемого сигнала ц)цгч1 - частота напряжения питания фазоврашателя (Гц);р - число пар полюсов фазоврашателя;1 О1 - угловая частота скорости смешения(об/с),Значение 1 о выбирают эмипирическимпутем, исходя из заданной разрешающей способности измерения, требуемого времени из 15мерения и диапазона измеряемой угловой час.тоты 1 . Приблизительно, угловая частотаскорости смешения на два порядка выше измеряемой угловой частоты.20Сформированный сигнал и выходное напряжение фазоврашателя смешивают на кольцевом модуляторе для выделения разностнойчастоты, Период разностной частоты междууказанными сигналами измеряют с помошью 25частотомера. Аналогично находят период разностной частоты между сформированным сигналом и питающим напряжением фазоврашателя. По величине полученных периодов и ихразности определяют величину измеряемойЗОугловой скорости вращения ротора фазоврашателя, Знак разности определяют направление вращения,Содержанием способа является сравнениепериодов выходного и питающего напряженийЗбфазоврашателя, Известно, что при равномерном вращении ротора фазоврашателя происходит непрерывное измерение фазы выходногонапряжения фазоврашателя относительно егонапряжения питания. Всякое непрерывное из 40менение фазы вызывает изменение частоты,следовательно, частота выходного напряженияфазовращателя в этом случае отличается отчастоты питающего напряжения. Формированиеспециального сигнала и добавление к измеряе.15мому эквивалентно добавлению к измеряемойскорости, так называемой, скорости смещенияи приводит к уменьшению времени измерения.добавление сформированного сигнала к измеряемому производится путем определенияпе- д)риодов разностных частот между сформированным сигналом и выходным и питающим напряжениями фазоврашателя, при этом происходит измерение масштаба временного интервала разности периодов выходного и питаю- Ишего напряжений фазовращателя, что приводит к повышению разрешающей способностиизмерения.Известно, что при вращении ротора фазоврашателя с угловой частотой 1 разность периодов выходного и питавшего напряжений фазовращателя дС находится из выраженийр 1оп.- )где 7 - под - период питающего напряжения фазоврашателя. Произведя замену ТС =оп.наидем частоту выходного напряжения фазоврашателя 1тп оп. 0 ъчПоложительный знак соответствтствует встречному направлению вращения ротора и магнит. ного поля фазовращателя. Отрицательный знак соответствует согласному направлению их вращений.Пусть= +рГп оп. Р тпНайдем периоды разностных частот Т, и Т,между сформированным сигналолом ивыходным и питающим напряжениями фазовращателяКоп хо=Ро=2где К - постоянная, зависящая от единицыизмерения периода разностных частот.Подставив выражения (5) и (4), получимК 1 Т -7 )тр Т Т,т. е, значение периодов Т и Т достаточно1 2.для вычисления значенииНз КПроизводя замену в формуле (6 Ц=получимд 1= Т (7)где Т- время измерения описываемым способом;И - временной интервал, характеризующийразрешающую способность измерения,При измерении первой разности фазовыхсдвигов известными способами, фазовыйсдвиг,наблюдаемый за время измерения Тид, и выраженный в виде временного интервала Ь 1находит из выражения (2)Р тпд 1=нЗв.оп.БПри одинаковой разрешающей способностиизмеренияр 1Т - ТфВфИЗМй ов, 1 бон,те Т= Т 8)Р оТак как я 161, то Т 7 т.е. время измерения описываемым способом значительно меньше времени измерения известными способами измерения первой разности фазовых сдвигов. При частоте напряжения пи. тания фазовращателя порядка нескольких ки 15 логерц это утверждение справедливо для диапазона измерения измеряемой угловой скорос. ти от 0 до 1000 об/мин.формула изобретенияСпособ определения величины и направле ния скорости вращения вала, основанный на сравнении периодов питающего напряжения ивыходного напряжения фазовращателя, о т -л и ч а ю ш и й с я тем, что с целью повышения разрешающей способности и быстродействия способа, формируют сигнал стабильной частоты, которым модулируют выходное напряжение и питающее напряжениефазовращателя, выделяют напряжения разностных частот, сравнивают между собой ихпериоды и по разности и знаку определяютвеличину и направление скорости вращениявала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Гитис Э,И, Преобразователи информации электронных цифровых вычислительных устройств, Энергия, М 1970, с. 215.2, Авт, св. СССР М 334582, М.Кл.0 8 С 9/04, 1 9 70, Составитель И. НазаркинаРедактор Л. Тюрина Техред А, Демьянова Корректор Т. КравченкоЗаказ 5113/562 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4