Импульсный датчик малых угловых скоростей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.РЕСПУБЛИК А д 0 С 01 Р 3/46 СДНИК ИЗ 0 БЕЕТЕНи ТЕЛ ЬСТВУ Рюхи а Л нодорож В.Н.Обр ельство СССРб, 1976.ДАТЧИК МАЛЫХ. св. Г 504971 сГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Ленинградский орденинститут Инженеров железго транспорта им. акад.(54) (571 1; ИМПУЛЬСНЫЙУГЛОВЫХ .СКОРОСТЕЙ по авт отли чающий ся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введени последовательно соединенные пороговый элемент и диФ- ференцирующая цепь, выход которой подключен к входу выпрямителя, вход порогового элемента соединен с обмот кой шагового двигателя, а шаговый двигатель снабжен демпфером.2. Датчик по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повыщения точности, в него введено реле частоты, вход которого соединен с выходом ждущего мульти вибратора, а выход - с демпФером.Изобретение относится к автомати ке и измерительной технике и можетбыть использовано, например, для контроля скорости вращающихся валов.. По основному авт . св. Ю 504971известен импульсный датчик малых уг- .ловых скоростей, содержащий связанный с исследуеюм валом преобразовател ь с корост и - в частоту следова ни яимпульсов в виде шагового двигателяс активным многополюсным ротором, обмотки статора. которого подключенычерез выпрямитель к входу ждущегомул ьтивибратора, причем вал шагового двигателя соединен с исследуеььм. валом через водило и вилку, ширинаопаза которой больше углового шагашагового двигателя,Устройство осуществляет измерение малых угловых скоростей исследуемого вала путем преобразования угла поворота вала в импульсную последовв ател ьност ь 1 .Недостатком известного устройства является ограниченный диапазонизмеряемых скоростей. Это объясня-.ется тем, что информация на выходедатчика представляется импульсаю,имеющими длительность, определяемуюпараметрами мультивибратора и формойимпульсов напряжения, сформированныхв обмотках статора шагового двигателяпри скачкообразном перемещении ротора на один шаг в результате изменения сил притяжения магнитных полейсоседних полюсов.Цель изобретения - расширение диапазона измерения и повышение точно.сти измерения угловой, скорости прибольших скоростях вращения исследуемого вала.Поставленная цель дости гаетсятем, что в,устройство введены последовательно соединенные пороговыйэлемент и дифференцирующая цепь,выход которой подключен к входу выпрямителя, вход порогового элементасоединен с обмоткой шагового двигателя, а шаговый двигатель снабжендемпфером,Кроме того, для обеспечения необходимой точности измерения на больших скоростях путем устранения отрицательного влияния нагрузки, создаваемой демпфером, на исследуемый вал вустройство введено реле частоты,вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, а выход - сдемпфером,На фи г. 1 при ведена структурнаясхема импульсного дат чи кау гловойскорости, на фиг. 2 - диаграмм работы датчиков при измерении угловойскорости исследуемого вала.Импульсный датчик угловой скорости содержит водило 1 с вилкой, шаговый двигатель 2, активный ротор 31 Ои статорную обмотку 4, пороговый элемент 5, дифференцирующую цепь 6, выпрямитель 7, мультивибратор 8, реле9 частоты и демпфер 10.Вилка, ширина паза которой большеуглового шага шагового двигателя,15соединена с исследуемым валом. В пазвилки входит водило, укрепленное нароторе 3 шагового двигателя 2. Обмотка 4 шагового дви.гателя 2 черезпороговый элемент 5, дифференцирую шую цепь 6 и выпрямитель 7 подключена к входу мультивибратора 8. Выходмультивибратора 8 соединен с реле9 частоты, выход которого соедине,с входом демпфера 10.На диаграмме 11 (фиг, 2) изображены напряжения, сгенерированные в обмотке статора шагового двигателя датчика-прототипа, при постепенном увели -чении скорости вращения исследуемоЗО го вала, На диаграмме 12. изображеныи мпул ьсы н апряжения, с генериро ван ногов обмотке статора датчика-прототипапосле прохождения через выпрямитель.На диаграмме 13 показаны импульсы З 5 напряжения, сформированные ждущим мультивибратором импульсного дат.чика малых угловых скоростей, принятого запрототип. На диаграмме 14 показаны им-пульсы напряжения, сгенерированные 40 в обмотке 4.статора шагового двигателя 2 при воздействии демпфера 10на ротор 3 шагового двигателя 2. Надиаграммах 15-17 изображены импульсынапряжения соответственно на выхо дах порогового элемента 5, дифференцирующего звена 6.и выпрямителя 7.На диаграмме 18 показаны импульсы напряжения на выходе импульсного датника угловых скоростей, сформированные мулътивибратором 8 при измерении угловой скорости исследуемого вала.Датчик угловой скорости работаетследующим образом.55При вращении исследуемого валадвижение через вилку и водило 1 передается на ротор 3 шагового двигателя 2. Ротор 3 вращается скачкообразно благодаря наличию зазора меж.1010565мент 5, ограничивается по амплитуде (фиг. 2, диаграмма 15), дифференцируется, проходя через дифференциру.- ющую цепочку 6 (фиг. 2, диаграмма 16).и выпрямляется на выпрямителе .7 (фиг, 2, диаграмма 17) . Полученный сигнал в виде коротких положительных .импульсов запускает ждущий мультивибратор 8, .который вырабатывает прямо 16 угольные импульсы малой длительности(фиг. 2, диаграмма 18) . При измерении больших угловых скоростей исследуемого вайа демпфер 10,воздействуя на ротор 3 шагового двигателя 2, отбирает част ь энер гии ротор а 3 и созд ает дополни тел ьн ое сопроти влениенагруз ку) вр ащению и сследуемого вала, что приводит к умень, шению его скорости вращения и, следовательно, точности измерения. Отрицательное влияние демпфера 10 Приизмерении больших скоростей исследуе мого вала можно устранить путем от- у 5 ключения демпфера 10 и прекращенияего воздействием на ротор .3 шаговогодвигателя 2. Отключение. демпфера 10осуществляет реле 9 частоты, настроенное на определенную скорость враще О ния исследуемо го вала, которая соответствует моменту перехода от шаготового вращения ротора 3 шагового двигателя 2 к непрерывномувращению. 35 Таки м образ ом, н а дли тел ь иост ьЪимпульсов, вырабатываемых мультивибратором 8 и несущих информацию о скорости вращения исследуемого вала, нен а кл ады вают ся о грани чени я, с вя занные с параметрами сигнала, сгенериро"ванного в обмотке 4 статором шагового двигателя 2 Это позволяет выбратьимпульсы, вырабатываемые мультивибратором 8., длительностью в несколько 45р аз мен ьше, че м и мпул ьсы, не сущи еинформацию о скорости вращения ис 3ду вилкой и водилом и в результатеизменения сил. притяжения магнитныхполей соседних полюсов. Скачки ротора вызывают генерирование импульсов напряжения в обмотке 4 ст.аторашагового двигателя 2. Если демпферне воздействует на ротор,3 шаговогодвигателя 2, то при угловой скорости исследуемого вала менее, чемскоростьдвижения ротора 3 шаговогодвигателя 2, вызванного воздействи-,ем притяжения магнитного поля сосед, них полюсов, ротор 31 скачком перемещещаясь на один шаг, останавливается напротив следующего полюса,совершив несколько колебательныхдвижений. Напряжение, сгенерированного в обмотке статора в соответствии с колебаниями ротора, имеет форму затухающих колебаний (фиг. 2, ди -аграмма 11) . При достижении угловой скоростью исследуемого вала угловой скорости движения ротора 3,вызванного притяжением магнитныхполей соседних полюсов, вилка, закрепленная на исследуемом валу, .будет постоянно прижиматься к водилу,закрепленному на роторе 3 шаговогодвигателя 2, и перемещать его соскоростью вращающегося вала, На обмотке 4 статора шагового двигателя2 будет генерироваться напряжениесинусоидальной формы с периодом,прбпорциональным скорости вращенияисследуемого вала. (Фиг. 2 диаграм-ма 11.).,Рассмотрим процесс . обработ ки си гнала, Формируемого в обмотке 4 шагового двигателя: 2, датчиком угловыхскоростей . При воздействии на ротор" .3 шагового двигателя 2 демпфера. 10характер движения ротора 3 под возмдеиствием сил притяжения .магнитныхполей соседних полюсов изменяется.Демпфер 10 поглощает часть энергииротора 3 и его движение при переходе от одного полюса к другому носит апериодический характер, Приэтом в обмотке 4 шагового двигателя2 генерируется напряжение, форма которого. представлена на Фиг. 2 диаграм 5 Омой 14. При увеличении скорости вращения исследуемого вала на обмотке 4 шагового двигателя 2 будет" гене.рироваться напряжение синусоидальнойфорию с периодом следования импульсов, пропорциональным скорости вращения исследуемого вала. Полученныйсигнал, проходя через пороговый элеследуемого вала, вырабатываемые на выходе мультивибратора в известном устройстве, что в свою очередь, дает возможность в несколь раз увеличить диапазон измеряемых угловых скоростей в большую сторону. Таким образом, преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является то, что в результатее соот вет ст вующей обр абот ки си гнала, сгенерированного в обмотке дат% 1010565 4чика, диапазон измеряемых скоростей ния позволяет расширить область приме. , увеличивается в большую сторону в не- нения датчиков при исследовании врасколько раз. Использование изобрете- щающихся валов. Составитель И, МочарскаяЛ.Филь Техред Т. Маточка Корректор М.Шарови За ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная Фили 2 182/35 Т ВНИИПИ по д 113035, аж 871 Подпи снсударст венного комитета СССРам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д.