Устройство для измерения угловой скорости

Фаоэ Юеетйаз Воцяалистяческяк Республик) Заявлено 18,05.77 (21) 2484502/18 иприсоединением з Государственный комятет Совета Мнннстрое МСР яо дедам нзобретеннйн открытнй(71) Заявител сковскии ордена Ленина энергетическии институт ИЗМЕРЕН СКО РОС Л(54) УСТРОЙСТВО ике компенсируется лишь а оборотных пульсаций, но ся высшие гармонические азные пульсации при налиа введение сглаживающего быстродействие датчика. ния является повышение быем безынерционной компенВ дан первая г не комп составля чии выпр фильтраЦелью стродейс юм датч армоник нсируют ющие и ф ямителя, снижает изобрете вия пут Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для безынерционного измерения угловой скорости машин и механизмов, например, в быстродействующих прецизионных электроприводах постоянного и переменного тока.В настоящее время широко применяются для преобразования скорости в электрический сигнал тахогенераторы переменного и постоянного тока 111.К недостаткам тахогенераторов постоянного тока следует отнести наличие в выходном сигнале оборотных и коллекторных пульсаций, а в тахогенераторах переменного тока при выпрямлении выходного сигнала и фазных пульсаций.В известном датчике угловой скорости 2 для подавления оборотных пульсаций используется синхронная машина, ротор которой связан с ротором тахогенератора, а их обмотки включены встречно. сации фазных и оборотных пульсаций в выходном напряжении.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, содержащее тахогенератор пере менного тока и датчик углового положенияротора, дополнительно снабжено последовательно соединенными функциональным преобразователем, подключенным к выходу датчика углового положения, перемножителем и 10 сумматором, при этом второй вход перемножителя соединен с выходом сумматора,Такое выполнение устройства при определенном выборе функции угла поворота, воспроизводимой функциональным преобразова телем, позволяет полностью скомпенсироватьоборотные и фазные пульсации выходного сигнала устройства, пропорционального измеряемой угловой скорости. Благодаря этому отпадает неохбодимость в фильтрации выходно го сигнала, что приводит к повышению быстродействия предлагаемого устойства и к повышению точности измерения угловой скорости.На фиг, 1 представлена схема предлагае мого устройства; на фпг. 2 - сигналы на выходе элементов устройства в функции угла поворота тахогенератора.На фиг. 2 даны следующие обозначения:/ь /2, з - соответственно выходной сигнал 30 выпрямителя, выходной сигнал устройства для5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 изМерения угловой скорости и выходной сигнал функционального преобразователя; ср - угол поворота вала тахогенератора. Характер сигналов на фиг. 2 соответствует случаю использования трехфазного тахогенератора переменного тока и шестифазной схемы выпрямления.Устройство содержит тахогенератор 1 переменного тока, соединенный выходом с выпрямителем 2, и последовательно соединенные датчик 3 углового положения, функциональный преобразователь 4, перемножитель 5 и сумматор 6. Выпрямитель 2 соединен выходом с вторым входом сумматора 6, а выход сумматора 6 соединен с вторым входом перемножителя 5.Функциональный преобразователь 4 предназначен для воспроизведения нелинейной функции угла поворота тахогенератора, дополняющей его пульсирующий сигнал при некоторой угловой скорости до неизменного значения. Задание нелинейной функции наиболее просто может быть осуществлено при совмещении в одном элементе функций нелинейного преобразователя 4 и датчика 3 положения, например, путем установки на одном валу с тахогенератором вращающегося потенциометра с нелинейной характеристикой, либо при использовании фотодатчика с установленной на одном валу с тахогенератором непрозрачной маской, контур которой сформирован в соответствии с заданной нелинейной функцией угла поворота тахогенератора.Расчеты показывают, что устройство мало- критично к погрешностям используемого в нем аналогового перемножителя, что позволяет применять наиболее простые схемы перемножения,Устройство работает следующим образом.Сигнал переменного тока с тахогенератора 1, пройдя через выпрямитель 2, поступает на вход сумматора б, где суммируется с компенсирующим сигналом У 4, формирующимся на выходе перемножителя 5. При полной компенсации фазных и оборотных пульсаций на выходе сумматора 6 появляется сигнал, пропорциональный угловой скорости тахогенератора и не содержащий указанных пульсационных составляющих, присущих исходному сигналу на выходе выпрямителя. В некоторый момент времени 1 в условиях полной компенсации сигнал на выходе сумматора б определяется суммой где К - коэффициент пропорциональности; а (1) - угловая скорость.Необходимый компенсирующий сигнал С 4 формируется на выходе перемножителя 5 путем перемножения выходного сигнала уст 4ройства У, и сигнала У,(1) с выхода функ ционального преобразователя 4а 74-373 Ф (2)Из выражений (1) и (2) однозначно определяется зависимость сигнала на выходе функционального преобразователя 4 Уз(1) от времени, который необходим для полной компенсации пульсационпых составляющих выходного сигналац р) а - У(8) К оз(8) - у,2 И) К со (Е) При некоторой фиксированной угловой скорости а(1) =а,=сопз 1 получимКоо - ф Й)(3)К оо Выражение (3) описывает характер нелинейной зависимости, воспроизводимой функциональным преобразователем 4. Конкретный вид нелинейности У, определяется особенностями используемого экземпляра тахогенератора и схемы выпрямления. Для задания нелинейности Уз(гр) в соответствии с формулой (3) достаточно иметь осциллограмму выходного сигнала выпрямителя У, (р), полученную за один полный оборот тахогенератора при некоторой фиксированной угловой скорости во.Проведенные эксперименты подтвердили, что предлагаемое устройство позволяет осуществлять точное (пульсации на выходе устройства снижаются в 100 - 500 раз) и практически безынерционное измерение скорости различных механизмов. Формула изобретения Устройство для измерения угловой скорости, содержащее тахогенератор переменного тока, вал которого жестко связан с датчиком углового положения, а выходная обмотка подключена к выпрямителю, и сумматор, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем безынерционной компенсации фазных и оборотных пульсаций в выходном напряжении, оно снабжено последовательно соединенными функциональным преобразователем, подключенным к выходу датчика углового положения, перемножителем и сумматором, при этом второй вход перемножителя соединен с выходом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Тун А. Я. Тахогенераторы для систем управления электроприводами. М.-Л., 1966, с, 47 - 52.2, Авторское свидетельство454478, кл. б 01 Р 3/46, 03.05.73, 613241орректор Л Орлова 4 Тираж 1122 комитета Совета Министро зобретений и открытий Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подпис Типография, пр. Сапунова,126/2 Изд.48НПО Государственного в Спо делам и113035, Москва,