Датчик углового положения и скорости вращения вала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11) 601 Р 3/4 ТЕНИЯ Оери ет быть исполь ика углового скоростей вра фровых система ения и являетс обретения по тся повысти датчи руктурнаяения и и скопоследор 1 имрмировавращаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) Авторское свидетельство СССРУ 934382, кл. С 01 Р 3/484, 1980,(54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ И СРОСТИ ВРАШЕНИЯ ВАЛА,(57) Изобретение относится к измертельной технике и может быть исполэовано в качестве датчика углового Изобретение относится к ительной технике, и можэовано в качестве датчположения и мгновенныхщения .вала в точных циавтоматического управлусовершенствованием изавт, св. В 934382.Целью изобретения являешение разрешающей способнока по скорости вращения валаНа фи 1 . 1 представлена стсхема датчика углового положскорости вращения вала, на фисхема порогового устройства.Датчик угловогэ положениярости вращения вала содержитвательно соединенные генератопульсов, первый счетчик 2, фотель 3 опорных сигналов, фазо аположения и является усовершенство-.ванием основного изобретения по авторскому свидетельству Р 934382, Цельизобретения - повышение разрешающейспособности датчика по скорости вращения вала. Введение в известное устройство дополнительного фазового контург, нуль-органа, триггера, ключа,счетчика, регистра, сумматора, блоканачальных условий, порогового устройства, коммутатора позволяет производить обработку сигнала с выхода фазовращателя, эквивалентную увеличениюинтервалов времени, несущих информацию о частоте вращения вала. 1 з,п.Фф-лы, 2 ил,тель 4, первый нуль-орган 5, первыйрегистр 6, информационные входы которого подключены к соответствующим вы ходам первого счетчика 2, а выходыпервого регистра 6 являются выходамикода углового положения вала, а также . рподключенные к выходу генератора 1 импульсов последовательно соединенныепервый ключ 7 второй счетчик 8 втоЭ 1СОрой регистр 9, вход разрешения записи которого подключен к выходу формирователя 10 задержанных импульсов,шходом подключенного к выходу первогонуль-органа 5, вторым выходом подключенного к установочному входу второго Дсчетчика 8, а третьим выходом подклю-,ченного к одному из входов триггера11, второй вход которого подключен квыходу первого нуль-органа 5, а выход - к управляющему входу первогоключа 7, к выходу фазовращателя 4 подключены последовательно соединен - кые фазовый контур 12, второй нуль - орган 13, второй триггер 14, второй ключ 15, третий счетчик 16, третий регистр 17, сумматор 18, вторые входы которого подключены к выходам блока ,19 начальных условий, а выходы суматора 18 являются выходами кода ско ости вращения, к выходам второгоегистра 9 подключено пороговое устойство 20, вь 1 ход которого подключенуправляющему входу коммутатора 21,игнальные входы которого подключеныстаршим разрядам соответственно второго регистра 9 и сумматора 18.При этом пороговое устройство 20елесообразно выполнять в виде последовательно соединенных блока 22 киверторов, первого элемента ИЛИ 23, выход Которого подключен к одному из сигнальых входов коммутатора 24, второй сигнальный вход которого подключенвыходу второго элемента ИЛИ 25, 25 ходами подключенного к входам порогового устройства 20, а выход коммута,гора 24 является выходом порогового ,устройства 20.Датчик работает следующим образом. 30Генератор 1 импульсов Формирует последовательность импульсов с частотой Г., Счетчик 2 выполняет функциютделения частоты генератора 1. Формирователь 3 опорных сигналов выра 35 батывает из выходных периодических сигналов счетчика 2 опорные напряжения фазовращателя 4 с частотой Го, равной Р /Н, где И - емкость счетчика 2, Ротор фазовращателя 4 закреплен на исследуемом валу, в результате Фаза выходного найряжения фазовращатоля 4 несет информацию об угле поворота вала, Нуль-орган 5 формирует из выходных его синусоидального сигнала Фазовращателя прямоугольный периодический сигнал, по фронту которого осуществляется запись кода счетчика 2 в регистр 6, в котором фиксируется код текущего углового положения вала.По фронту выходного сигнала нуль-, органа 5 триггер 11 переходит в нулевое состояние и, воздействуя на управляющий вход ключа 7, прекращает поступление импульсов генератора 1 на счетный вход счетчика 8. Фронт выход 55 ного сигнала нуль-органа 5 запускает также формирователь 10 задержанных импульсов, который вьщает на своем первом выходе импульс через время, достаточное для завершения распространения переносов в счетчике 8. По этому импульсу происходит перезапись кода счетчика 8 в регистр 9, Второй импульс формирователя 10 задержанных импульсов, воздействуя ка входы предустановкисчетчика 8, осуществляет запись в него кода, соответствующего интервалу времени между Фронтом импульса нуль - органа 5 и началом импульса на третьем выходе Формирователя 1 О задержанных импульсов. Этот импульс поступает ка установочный вход триггера 11 и переводит его в единичное состояние, в результате чего открывается ключ 7 и импульсы генератора 1 вновь поступают на счетный вход счетчика 2. Таким образом, в регистре 9 в начале каждого следующего периода выходного сигнала нуль-органа 5 фиксируется код разности периода Т = Т - Т , определенной впредыдущем периоде выходного сигнала нуль-органа 5, где Т - период сигнала на выходе куль-органа 5, Т номинальная длительность периода, т.е. Т = 1/Р , При 1 Т (С То отклоокение частоты пропорционально отклонению периода, код которого Фиксируется в регистре 9. Так как счетчик 8 имеет разрядность, на единицу большую разрядности счетчика 2, разряд несет информацию о направлении вращения вала.С выхода фазовращателя 4 гармонический сигнал поступает на фазовый контур 12. Фазочастотную характеристику фазового контура в диапазоне рабочих частот (при малых отклонениях частоты от номинальной) можно считать линейной, амплитудно-частотная характеристика в этом же диапазоне почти постоянна. Необходимая крутизна фазочастотной характеристики обеспечивается выбором количества последовательно соединенных элементарных фа зовых контуров первого или второго порядков, так как фаза колебаний на выходе фазового контура 12 несет информацию о частоте напряжения на выходе Фазовращателя 4 и, следовательно, о скорости вращения ротора фазовращателя 4. Нуль-орган 13 формирует из выходных сигналов Фазового контура 12 прямоугольные периодические сигналы, по Фронту которых триггер 14 переводится в единичное состоя ние, пропуская при этом через ключ20 5 1615615 на счетный вход счетчика 16 импульсы генератора 1, Триггер 14 внулевое состояние переводится импульсом с выхода нуль-органа 5 прекра5щая прохождение импульсов генератора 1 на счетчик 16. В результате в счетчике 16 Фиксируетсяколичество импульсов, пропорциональное фазовому сдвигу сигналов с выходов фазовращателя 4 и фазовогоконтура 12. По фронту задержанногоимпульса с первого выхода формирователя 10 задержанных импульсов код свыхода счетчика 16 переписывается врегистр 17, а затем по фронту импульса с второго выхода Формирователя 10радержанных импульсов счетчик 16 очищается, подготавливая следующий период обработки сигнала,Выходные разряды регистра подключены к входам первого слагаемого сумматора 18, на входы второго слагаемого которого подаются логические потенциалы с выхода блока 19 начальной 25установки, На выходах блока 19 начальной установки задается код, равныйразности емкостей регистра 17 (и сумматора 18) и кода, зафиксированногов регистре 17 при неподвижном ротореФазовращателя 4, следовательно, навыходах сумматора 18 (без использования сигнала .с выхода переноса сумматора 18) при этих условиях фиксируется код, равный нулю. Соответственно, при вращении Фазовращателя 4 на35выходе сумматора 18 фиксируется код,пропорциональный скорости вращения вала. При вращении вала в противоположную сторону код, пропорциональный ско. -рости вращения вала, следует читатьв обратном коде.Код знака направления вращения фиксируется на выходе коммутатора 21,управляемого пороговым устройством20На входы порогового устройства20 поступает код грубого отсчета ско-.рости вращения с выходов регистра 9.Если абсолютная величина кода скоростипревышает пороговое значение, на выходах элемента ИЛИ 23 или 25 в зависимости от направления вращения фиксируется логический потенциал, который через коммутатор 24, управляемыйзнаковым разрядом регистра 9, поступает на выход порогового устройства5520. Потеницал с выхода порогового устройства 20 поступает науправляющийвход коммутатора 21, на сигнальные 196о входы которого поступают сигналы с выхода соответственно знакового разряда регистра 9 грубого отсчета скорости и старшего разряда сумматора 18. При скоростях вращения вала, превышающих пороговое значение, на выход кода направления вращения вала через коммутатор 21 проходит сигнал с вьмода знакового разряда регистра 9 грубого отсчета скорости. Если скорость вращения вала не достигает порогового значения на выход кода направления вращения поступает код старшегоразряда сумматора 18, при малых скоростях вращения вала однозначно указывающий направление вращения.Таким образом, на выходах предлагаемого устройства Формируются коды углового положения и скорости вращения вала с учетом направления вращения.Формула изобретения1. Датчик углового положения и скорости вращения вала по авт. св,У 934382, о т л и ч а ю щ и й,с я тем,Что, с целью повышения разрешающейспособности по скорости вращениявала,.в него дополнительно введеныподключенные к выходу фазовращателяпоследовательно соединенные фазовыйконтур, второй нуль-орган, второйтриггер, второй ключ, третий счетчик,третий регистр, сумматор, вторые входы которого подключены к выходам блока начальных условий, а выход является выходом кода скорости вращения,а также введены пороговые устройства,входами подключенные к выходам второго регистра, и коммутатор, управляющим входом подключенный к выходу порогового устройства, сигнальными входами подключенный к старшим разрядамсоответственно второго регистра и сумматора, а выход коммутатора являетсявыходом знака направления вращения вала, при этом второй вход второго триггера подключен к выходу первого нульоргана, второй вход второго ключа подключен к выходу генератора импульсов,вход разрешения записи третьего регистра подключен к первому выходу формирователя задержанных импульсов, второй выход которого подключен к установочному входу третьего счетчика.2. Датчик по и, 1, отличающ и й с я тем, что пороговое устройТираж 459 Заказ 3983ВНИИПИ Государственного113035 е од и ГКНТ СССР го изоб -35, Ра омитетаосква,тениям и открытиямская наб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 161 ство содержит блок инверторов, первый и второй блоки элементов ИЛИ и ком - мутатор, причем блок инверторов через первый блок элементов ИЛИ подключен к одному сигнальному входу коммутатора, второй сигнальный вход которого подключен к выходу второго блока эле 56198ментов ИЛИ, входами подключенного к входной шине порогового устройства, причем управляющий вход коммутатора подключен к знаковому разряду входной шины порогового устройства, а выход коммутатора является выходом порогового устройства.