Датчик скорости вращения

"П И ЗОБ и 79875 ТЕНИ Сви ЕТВЛЬСТВ ТОМСКОМУ) Дополнительно вт. с У 51) М. влено 20,04,79 (2 т) 2758840/ рисоединеиием заявки Ио3) Приоритет 60501 суяарственный коинт СССР по аелаи нзобретеннй н открытий,3.0 8,8) та опубликования описа 2 3,01,81 72) Автор иэобретени Б.Н.Г и(71) Заявите ДАТЧИК СКОРОСТИ ВРИЦЕНИ 20 Изобретение относится к измерениюпараметров движения и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления пристабилизации скорости вращения валаи для сигнализации предельного числаоборотов,Известен центробежный датчик скорости вращения, содержащий связанный с к онтролируемым в алом к орпус,в поперечном канале которого помещен подпружиненный инерционный элемент, и установленное неподв ижнофиксирукщее устройство, у которогоинерционный элемент снабжен токопроводящим слоем, а фиксирующее устройство выполнено в виде изолированныхдруг от друга токопроводящих колец,образующих с инерционным элементомэлектрическую контактную пару 11) .Однако в указанном центробежномсигналиэаторе использован контактный принцип взаимодействия инерционного элемента и фиксирукщего устройства, что предполагает наличиесил трения между токопроводящим слоем инерционного элемента и токопрово"дящими кольцами фиксирующего устройства, следствием которых являетсячзнос контактирукщих поверхностей,в частности токопронодящего слояинерционного элемента. Этот недостаток особенно проявляется при высоких скоростях нращения вала.Недостатками указанного датчикаявляются также наличие отдельногоисточника электропитания для формирования сигнала при достижении валомпредельного числа оборотов, а такженевозможность применения на объектах,находящихся под воздейстнием взрывоопасных сред или высокого вакуума,Кроме того, при данной конструкцииего можно применять только так,сиг 5 нализатор-ограничитель предельногоч ис л а оборотов,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсядатчик скорости вращения, содержащий корпус, на котором закреплен фикс ирукщий элемент, и подвижно установленный вал, на котором закреплены инерционные элементы, ныполненныев виде постоянных магнитов 21 .Недостатком датчика является боль/шое количество деталей,а также то,чтоон не может применяться одновременнокак сигнализатор-ограничитель и какдатчик скорости, а может работатьО или в режиме сигналиэатора-ограннчителя или в режиме датчика скорости,Кроме того, укаэанный датчик скорости вращения предполагает применениеотдельного источника постоянноготока, что является экономически невыгодным, Недостатки названного датчика скорости обусловлены также применением магнитоуправляемых контактов,работа которых характеризуется дребезгом контактов, сравнительно большей намагничивакщей силой для ихсрабатывания. Пребезг, а также возможное фподгорание контактов,включенных в цепь источника постоянного тока, могут привести к ненадежной работе датчика.Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональныхвозможностей датчика,Поставленная цель достигается тем,что в нем вал выполнен с двумя буртиками, между которыми на равном рас Остоянии от оси вращения вала, но вразных его диаметральных сеченияхзакреплены инерционные элементы, аФиксирующий элемент выполнен из двухпьезоэлементов, каждый из которых 25расположен н плоскости соответствующего инерционного элемента, причемконтактные пластины пьезоэлементовсо стороны инерционных элементоввыполнены магнитопроводящими. ЗОНа чертеже приведен датчик скорости вращения, общий вид.Устройство содержит подвижно установленный вал 1 с буртиками 2, С помощью винтов 3, 4, 5 между буртиками2 закреплены упругие элементы б и 7с инерционными элементами 8 и 9.Жесткость упругого элемента 7 вйЗрана выше жесткости упругого элемента6, т.е, при нращении вала 1 сгособность к растяжению упругого элемен Ота б под действием центробежных силбольше, чем у упругого элемента 7.Пьезоэлемент 10 с магнитопроводящейпластиной 11 и пьезоэлемент 12 смагнитопроводящей пластиной 13 используются при различной жесткостиупругих элементов б, 7 либо как датчики скорости вращения, либо как сигнализаторы предельной скорости вращения. Контактные пластины 14 и 15 5 Опьезоэлементов 10 и 12 отделены откорпуса 16 изолирующими прокладками17. С помощью токоотводов 18 сигналыс пьезоэлементов 10 и 12 поступаютна внешний приемник (не показан) 55Через отверстия 19 обеспечивается достуй к винтам 4 и 5 для. измененияжесткости упругих элементов б и 7,а следовательно, для перенастройкидатчика скорости и сигнализатора предельной скорости вращения, 0Принцип действия устройства основ ан н а магнит ном вз аимодействи и инерционных элементон 8 и 9, выполненныхн виде постоянных магнитов, с магнитопроводящими контактными пластинами 65 11 и 13 пьезоэлементов 10 и 12 соответственно при достижении налом определенной (нормальной или предельной)скорости вращения. В результате магнитного взаимодействия магнитопроводящая пластина 11 (13),стремится притянуться к постоянному магнигу 8 (9),на пьезоэлемент 10 (12) оказынаетсярастягинающее действие, в результате чего с последнего снимается последовательность импульсов, соотнетствукщая определенной скорости вращения или выдается сигнал, предупреждающий о достижении валом предельнойскорости вращения.Устройство работает следующим образом,При отсутствии вращения вала 1постоянные магниты 8 и 9 не отклоняются, магнитного нзаимодейстния между ними и магнитопроводящими пластинами соответственно 11 и 13 не происходит, с пьезоэлементов 10 и 12сигналы не снимаются, При нращениивала 1 постоянный магнит 8 начинаетпод действием центробежных сил приближаться к магнитопронодящей пластине 11, растягивая упругий элементб, При определенной скорости вращения, близкой, например, к уставкенормальной скорости, постоянный магнит 8 приближается на такое расстояние к магнитопронодящей пластине 11,что происходит магнитное взаимодействие между магнитом 8 и пластиной 11Последняя стремится притянуться кмагниту 8, н результате чего на пьезоэлемент 10 оказывается растягивакшее действие и с него снимаетсяпри вращении вала последовательностьимпульсов, соответстнукшая нормальной скорости вращения нала, В этомслучае устройство работает как датчик нормальной скорости.При с корост и, близкой к нормальной, отклонение постоянного магнита9 такое, что не приводит к магнитному, взаимодействию магнита 9 и пластины 13 по причине большой жесткостиупругого элемента 7. Поэтому сигналы с пьезоэлемента 12 не снимаются.При достижении валом предельнойскорости вращения постоянный магнит8 под действием увеличившейся центробежной силы еще более приближается к пластине 11, магнитное взаимо,действие между пластиной 11 имагнитом 8 увеличивается, что приводит к снятию с пьезоэлемента 10импульсов повышенной .частоты и амплитуды по сравнению с нормальнойскоростью вращения, Одновременнопри предельной скорости вращения магнит 9, растягиваяупругий элемент 7,приближается на такое расстояние кмагнитопроводящей пластине 13, чтопоследняя начинает притягиваться кмагниту 9, в результате чего напьезоэлемент 12 оказывается растяги798750 писное Тираж 951 ИИПИ Заказ 10046 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная вающее действие и с него при вращении вала снимаются сигналы, предупреждающие о достижении валом предельной скорости вращения, В этомслучае устройство работает как сигнализатор предельной скорости вращения вала,Таким образом, предлагаемый датчик скорости вращения вала совмещает в себе одновременно функции датчика, наПример нормальной скоростии сигнализатора предельной скоростивращения, что способствует значительному расширению области его применения.Устройство отличается повышеннойнадежностью за счет применения в фиксирующем устройстве пьезоэлементов,Кроме того, применение пьезоэлементов позволяет отказаться от отдельного источника электропитания дляформирования сигналов о величине скорости вращения, Устройство позволяеттакже изменять в определенных пределах уставки как нормальной, так ипредельной скоротей ьр щения путемизменения жесткости упругих элемен- ртов, что также указывает на возможности его более широкого применения. Формула изобретениядатчик скорости вращения, содержащий корпус, на котором закрепленфиксирующий элемент, и подвижноустановленный вал, на котором закреплены инерционные элементы, выполненные в виде постоянных магнитов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности и расширения функциональных возможностей датчика, в нем вал выполнен с двумя буртиками, между которыми на равномрасстоянии от оси вращения вала, нов разных его диаметральных сеченияхзакреплены инерционные элементы, афиксирующий элемент выполнен из двухпьезоэлементов, каждый из которыхрасположен в плоскости соответствующего инерционного элемента, причемконтактнь е пластины пьезоэлементовсо стороны инерционных элементов выполнены магнитопроводящими.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 408283, кл.С 05 Р 13/02, 1972,2. Авторское свидетельство СССРФ 555383, кл. С 05 0 13/04, 1975