Устройство для измерения скорости вращения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистическик Республик(6) Дополнительное к авт. саид-ву В 949503 (22) Заявлено 060781 (2) 3313087(18-10 с присоединением заявки Мо(51) М. Кл.з 6 01 Р 3(46 Государственный комитет СССР ио делан изобретеннй и открытий) Авторызобретения А.Н. Иаркело и А,П. Овсие Н. жевск Ворошиловградский филиал Государственного и конструкторского и научно-исследовательског института по автоматизации угольной промышл) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ В О 5 0 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации параметроввращательного движения различныхприводов и объектов, например в качестве измерительных датчиков скорости и ускорения в системе автоматического управления скоростью движениярудничного электровоза,По основному авт. св, Р 949503известно устройство, содержащее генератор трехфазного тока, три компаратора, три нуль-органа, сумматор,дифференциатор, дешифратор, устройство выделения полярности сигналов,ключи и запоминающие конденсаторы.О величине и направлении скоростивращения судят.по величине и знакунапряжения на запоминающих конденсаторах, которые поочередно подключа,ются к фазам генератора в моментыдостижения фаэными напряжениямимаксимальных значений Г 13,Однако известное устройствохарактеризуется ограниченными функциональными воэможностями.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейэа счет дополнительного измеренияугловых ускорений. Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство введены дваблока возведения в квадрат, дополнительный ключ и К 5-триггер, причем .входы й 5-триггера соединены с управляющими входами выходных ключей.выходы которых соответственно черезпервый и второй блоки возведения вквадрат подключены квходам элемента сравнения, а средняя точка конденсаторов соединена с нулевыми клеммами блоков воэведения в квадрат черездополнительный. ключ, управляющИй входкоторого подключен к выходу к 5-триггера,На чертеже представлена электри"ческая схема устройства.Устройство для измерения скорости вращения содержит генератор 1трехфазного тока, первый, второй итретий нуль-органы 2, 3 и 4, сумматор 5, дифференциатор 6, блок 7 выделения полярности сигналов, первый,второй и третий ключи (фаэные) 8,9 и 10, первый, второй к третий компараторы 11, 12 и 13, дешифратор 14,.К 5-триггер 15, четвертый и пятыйключи (выходные) 16 и 17, запоминающие конденсаторы 18 и 19, шестой ключблоки 21 и 22 возведения в квадрат и элемент 3 сравнения.Принций-действйя устройства следующий.При прйвом (левом) вращении гене. ратора 1 трехфазного тока мгновениые значения генерируемых фазных напряжений равнй ОА=ОА К (ш+Й) 5 п(М Сф - )ВР 1 О- )2 У1- )2 У3 115где К - коэффициент пропорциональности;Ьо- начальная угловая скоростьвращения;углбвое ускорение;20с - время.К первой-второй (А-В), второй- третьей (В-С) и третьей-первой (С-А) фазам генератора подключены нуль-органы 2, З,и 4, которые при совпаде нии величин двух фазных напряжений переключаются из одного устойчивого состояния в другое. Выходные напряжения с нуль-органов поступают на сумматор 5, в котором они алгебра ически складываются. Суммарное напряжение подается на дифференциатор б, ;который напряжение прямоугольной фор" мы преобразует в импульсы положитель,ной и отрицательной полярности,которыеф 5 в Свою очередь, в блоке выделения по лярности сигналов 7 разделяются на серию положительных и серию отрицательных импульсов. К фазам генератора подключены также фаэные ключи 8, 9 и 10 и компараторы 11, 12 и 13, выходые сигналы которых через дешифратор 14 поочередно управляют фаэными ключами. В компараторах сравнение соответствующего фазного напряжения производится относительно нулевого сигнала (вторые входы подсоединены к нейтральной точке генератора). В дешифраторе из трех поступающих к компараторам напряжений осуществляется операция "эквивалентность" двух сигналов. Серии импульсов с устройства выделения полярности сигналов поступают на входы й 5-триггера 15 и на управляющие входы выходных ключей 16 и 17, кото рые по входу соединены последовательно с фазными ключами, а их выходы подсоединены к последовательно включенным запоминающим конденсаторам 18 и 19. 60Управление ключами производится таким Образом, что запоминающие конденсаторы через два одновременно открытых клЮча (один фазный и один выходной) поочередно подключаются к 65фазам генератора в следующей последовательности: В,А,С,В.А.С,В. - при правом вращении и С.А,В.С,А.В.С при левом вращении (А.В,С. и А.В.С. - соответственно положительные и отрица-тельные полуволны фазных напряже- ний).Согласно принятому условию формирования сигналов, управляющих ключами, конденсаторы подключаются.при ОА-ОВ=О - .к фазе С; при ОВ-Ос=О - к фазе А; при Ос-ОА=О - к фазе В и заряжаются до следующих напряжений:при подключении и фазе В(С) ОВ=О(.) -К при подключении к фазе А(А) аэе С(В и подключени(,В ) , ( С )го и левого где п=О, полупериодыгенерируе ний, индексыА.В,С(А), соответственнодля право вращения генератора,Измерение угловых ускорений производится следующим образом, Параллельно каждому запоминающему конденсатору через дополнительный ключ 20,управляемый от й 5-триггера, подключены соответственно первый и второйблоки 21 и 22 возведения в квадрат.С выходов устройства выделения полярности сигналов импульсы на входый 5-триггера, как и на управление выходнымиключами, поступают поочередно, а поэтому с момента каждогоприхода импульса на выход 5 до момента прихода импульса на вход й навыходе триггера будет состояние логической 1 (единицы) и дополнительныйключ замкнут. Таким образом, триггерсовместно с ключом выполняет функциюкоммутатора, который в каждом тактепоступления сигналов сначала на вход5 и затем на вход й, т.епосле каждых двух последовательных зарядов одного и другого конденсатора, подключает конденсаторы к блокам возведения в квадрат. (Например:импульсна входе й - ключ размыкается) зарядС 19, импульс на входе 5 - ключ замыкается (заряд С 18 и С 18 - С 19 подключаются к 21 и 22, импульс на входецикл закончен, ключ размыка .етсяи т.д.). е значения ний поступ ния в кот иями опред с уч том ч Квадратичн фазных напряж мент 23 сравн двумя напряже ность, равная каждых двух зют на элеором межлу еляегся раа- ередоваиия)подключаемых фаэ и полупериодов повторения:при правом вращенииОя -Цв =ое -ос -О -Ц -ЦА -Ц1 1 2 2 2 2 2 2Я о, о с1 82- УК Е2Эпри левом вращенииО -Од ОЕ - Ос ОА - Ое Ос - Оя щ2 1 2 2 2 1 2Св 0 о цц 2- ЛК Е2 1где индексы О, 1, 2- полупериоды повторения. (Выражения приведены при условии вычитания из сигнала с 21 сигнала с 22 при правом вращении при чередовании ВА заряжается сначала С 19, затем - С 18, а при левом вращении при чередовании СА первым заряжается С 18,. а затем - С 19, в результате при перемене направления вращения меняется полярность выходного сигнала с конденсаторов).Из приведенным выражений для выходного напряжения с элемента сравнения определяется параметр углового (ускорения:при правом вращениие- -У (од -це ) ц(ов -цс )1 5 Г 1 2 а 1 (цц -цц )(цд -ццц),)при левом вращенииф Я к% ос ойдо)(цео Ос) ц(О-ц, ) (О.А,)" 3А 1Следовательно, сигнал с выхода элемента сравнения характеризует величину и направление вектора углового ускорения.Таким образом, введение в известйое устройство дополнительных Р 5 триггера, ключа, двух блоков возведения в квадрат и элемента сравненияи соответствующее их включение позволяет помимо измерения величины инаправления скорости вращения изме 5 рять угловые ускорения объектов суказанием его знака и величины,т.е. предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает функциямии тахометра и акселерометра, причем 10 измерение ускорений осуществляетсяне прямым дифференцированием параметра скорости, а операциями и средствами, которые практически реализуются существенно проще и дают меньшуюпогрешность измерения.Формула изобретенияУстройство для измерения скорости вращения по авт. св. В 949503, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью-расширения функциональных воэможностей эа счет дополнительного измерения угловых ускорений, в него введены два блока. возведения в квадрат, дополнительный ключ и Р 5-три-гер, причем входы Р 5"тригге- ра соединены с управляющими входами выходных ключей, выходы которых соответственно через первый и второй.блок и возведения в квадрат подключены к входам элемента сравнения, а средняя точка конденсаторов соединена с нулевыми клеммами блоков З 5,возведения в квадрат через дополнительный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу РВ-триггера.Источники информации,40 принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3234001/18-10,кл. 6 01 Р 3/46, 05.01.81 (прототип).1004882 Составитель М. ХаустовБандура Техред Е,Харитончик К ректо едакт яг одписно 871 го комитета СС ний и открытий аушская наб