Способ определения скорости вращения и устройство для его осуществления

:. -;."(;ЕЛАбнйпатека МЬА Союз Советскии Социалистическии Республик(51) М, Кл С 01 Р 3/48 заявки ЛЪ асударственный кометеСааета Мннистраа СССРпо делам нзооретенийи открытий 03. 78(4 72) Авторы изобретени ефимов,. Сем В. Вякир желас, П,71) Заявите ПОСОБ ОПРЕДЕЛЕ И УСТРОЙСТВО Д Изобретение относится к контрольно-измерительной " хинке и может найти широов применение в различных отпаслях народного хозяйства (в машиностроении, тракторостроении, судостроении) для измерения скорости вращения валов механизмов.В настоящее время измерение скорости врашения производится различными способами: механическим, оптическим, электрическим.Устройства, реализующие механический способ, имеют малую точность и низкую надежность; устройства, реализующие оптический способ, при своей высокой точности измерения очень сложны и неудобны в эксплуатации, в основном используются в лабораторных условиях 1.Наиболее современным является электри 15 ческий способ. Устройства, реализующие этот способ, просты, удобны в эксплуатации и имеют высокую точность измерения. Указанный способ основан на индуцировании частотной последовательности импульсов и дальнейшей обработке их путем заполнения импульсами стабильной высокой частоты, по числу которых за единицу времени определяют скорось вращения (2. Такие устроиства, как правило, имеют генераторы высокой стабильной частоты, и чем большую необходимо иметь точ Я СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЕГО РЕАЛИЗАЦИИ ность измерения, тем выше должна быть частота генерируемых импульсов. Сами генераторы сложны и дороги в изготовлении. Прц реализации электрического способа, основанного на индуццрованци частотной последовательцости импульсов и дальнейшей обработке цх без высокочастотного заполнения значительно уцрошаются и удешевляются конструкции этих устройств, а также увеличивается цх эксплуатационная надежность.Также известец способ, основанный на образовании частотной последовательности импульсов, преобразовании ее в последовательность импульсов с постоянной длительностью и амплитудой и дальнейшем преобразовании этой последовательности импульсов в аналоговое напряжение, величина которого пропорциональна скорости вращения 131.Цель изобретения - определение направления врашения. Сущность предлагаемого спосооа здключдется в том, что исходную частотную последовательность импульсов преобразуют в последовательность импульсов с постоянной длительностью ц амплитудой так, чтобы совпадалц цх передние фронты, образуют аналогичную цсодцои втор ю последовдтсл.пость импльсоц, прц эом фазу этих импульсов сдвигают цозотношению фазы импульсов исходной последо. вательности на некоторый постоянный угол, затем воздействуют преобразованной последовательностью импульсов на вторую послеловательность и выделяют из нее новую последовательность импульсов, и по знаку импульсов новой последовательности определяют направление вращения.Для определения направления вращения в предлагаемое устройство, реализующее это 1 способ, введены дополнительный усилитель-ограничитель и блок формирования, а частотный датчик снабжен второй сигнальной обмоткой, которую устанавливают так, чтобы фаза импульсов напряжения,индуцируемого этой обмоткой, была сдвинута относительно фазы импульсов напряжения первой сигнальной обмотки на некоторый постоянный угол, при этом вторая сигнальная обмотка через дополнительный усилитель-ограничитель подключена к одному из входов блока формирования, к другому входу которого подключен выход ждущего мультивибратора, а выход блока формирования подключен к входу выпрямительного блока.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ: на фиг. 2 - временная диаграмма преобразований последовательстей импульсов, поясняющая работу устройства, где: а - исходная частотная последовательность импульсов; б - преобразованная последовательность импульсов, полученная из исходной последовательности при вращении по часовой стрелке; в - преобразовательная последовательность импульсов, полученная из исходной последовательности при вращении против часовой стрелки; г - вторая, аналогичная исходной, последовательность импульсов; д - новая последовательность импульсов, полученная в результате воздействия преобразованной последовательности на вторую последовательность при вращений по часовой стрелке; е - новая последовательность импульсов, полученная в результате воздействия преобразованной последовательности на вторую последовательность при вращении против часовой стрелки; ж - аналоговое напряжение на выходе устройства при вращении по часовой стрелке; з - аналоговое напряжение на выходе устройства при вращении против часовой стрелки.Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит частотный датчик 1, усилители-ограничители 2 и 3, дифференцирующую цепь 4, блок формирования 5, ждущий мультивибратор 6, выпрямительный блок 7, устройство отображения 8. Датчик 1 предназначен для образования двух аналогичных частотных последовательностей импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости вращения вала, а фазы импульсов этих последовательностей сдвинуты относительно друг друга на некоторый постоянный угол, не изменяющийся при изменении скорости вращения вала. Один из выходов датчика подключен к входу усилителя 2, другой - к выходу усилителя 3. Усилитель-ограничитель 2 предназначен дляусиления и ограничения по амплитуде импульсов первой частотной последовательности датчика 1. Выход усилителя подключен к входу дифференцирующей цепи 4.5 Усилитель-ограничитель 3 предназначен дгяусиления и ограничения по амплитуде импуль - сов второй частотной последовательности да- чика 1. Выход усилителя-ограничителя подключен к олному из входов блока формирования 5.Дифференцируюшая цепь 4 предназначенадля запуска ждх шсго мультивибратора 6.Ее выход полключен к входу ждущего мультивибратора 6.Блок формирования 5 предназначен для образования биполярной послеловательности импульсов, знак которых зависит от направления вращения вала. Выхол блока формирования подключен к входу выпрямительного блока 7.Ждуший мультивьйратор 6 предназначендля формирования прямоугольных импульсов постоянной длительности и амплитуды. Выход 2 Э ждущего мультивибратора подключен к друго.му входу блока формирования 5.Выпрямительный блок 7 предназначен дляпреобразования биполярной последовательности импульсов с выхода блока формирования 5 25в аналоговое напряжение, величина которогопропорциональна скорости, а знак - направлению вращения вала. Выход выпрямительногоблока подключен к устройству отображения 8.Устройство отображения 8 предназначенодля выдачи показаний величины скорости и ЗО направления вращения вала.Устройство работает следующим образом.При вращении вала в сигнальных обмоткахдатчика 1 индуцируются две аналогичные частотные последовательности импульсов, фазы которых сдвинуты относительно друг друга на некоторый постоянный угол , Так как амплитуда импульсов этих последовательностей зависит от скорости вращения вала, их усиливают и ограничивают соответственно усилителями- ограничителями 2 и 3. Первая последовательность импульсов см, фиг. 2 а), усиленная и ограниченная усилителем-ограничителем 2, поступает на дифференцирующую цепь 4, дифференцируется и своим передним фронтом запускает ждущий мультивибратор 6, на выкоде которого образуется последовательность импуль сов (см. фиг. 2 б, в) с постоянной амплитудойи длительностью, определяемыми параметрами мультивибратора. При этом последовательность импульсов, изображенная на фиг. 2 б, образуется при вращении вала по часовой стрелке, а изображенная на фиг. 2 в, - при 50вращении вала против часовои стрелки, Пенредние фронты этих импульсов совпадают с передними фронтами импульсов преобразуемой (исходной) последовательности (см. фиг. 2 а).Полученные импульсы с выхода ждущего муль 55тивибратора 6 поступают на один из входов блока формирования 5. Одновременно на другой вход блока формирования поступает с выхода датчика 1 вторая последовательность импульсов, усиленная и ограниченная усилите 60 лем-ограничителем 3. В результате преобразо 599215вания на выходе блока формирования 5 образуется биполярная последовательность импульсов (см. фиг. 2 д, е), При этом последовательность импульсов, изображенная на фиг. 2 д, образуется при вращении вала по часовой стрелке, изображенная на фиг. 2 е, - при вращении вала против часовой стрелки. Затем эту последовательность подают на вход выпрямительного блока 7, на выходе которого получают аналоговое напряжение (см. фиг, 2 а, ж, з), При этом напряжение, изображенное на фиг. 2 ж, соответствует вращению вала по часовой стрелке, а изображенной на фиг. 2 з, - вращению вала против часовой стрелки. Величина полученного напряжения пропорциональна скорости вращения вала. По устройству отображения 8 определяют величину скорости и направления вращения вала.Формула изобретения1. Способ определения скорости вращения, основанный на образовании частотной последовательности импульсов от датчика и дальнейшем преобразовании ее в последовательность импульсов с постоянной длительностью и амплитудой, отличающийся тем, что, с целью определения направления вращения, образуют сдвинутую по фазе на определенный угол вторую последовательность импульсов от того же датчика, совмещают передние фронты импульсов преобразованной и первой исходной последовательностей импульсов, затем воздействуют преобразованной последова;ель.:остью импульсов на вторую последоваг в ность импульсов выделяют из нее новую ш., довательностьимпульсов и по знаку имг 1 у,.сов новой последовательности определяю; направление вращения.2. Устройство, ре:,;изующее способ определения скорости вращения, содержащее последовательно соединенные частотный датчик,усилитель-ограничитель, дифференцирующуюо цепь, ждущий мультивибратор, выпрямительный блок и устройство отображения, отличающееся тем, что, с целью определения направления вращения, в устройство введены дополнительный усилитель-ограничитель и блок формирования, а частотный датчик снабжен вто 15 рой сигнальной обмоткой, сдвинутой по фазеотносительно первой сигнальной обмотки напостоянный угол, при этом вторая сигнальнаяобмотка подключена через дополнительныйусилитель-ограничитель к одному из входовблока формирования, к другому входу которогоеподключен выход ждущего мультивибратора, авыход блока формирования подключен к входувыпрямительного блока,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент Великобритании1396889,кл 6 1 А, 1974.2. Авторское свидетельство СССР449302,кл. б 01 р 3/54, 1973.599215 а д Составитель М. Х Техред О. Луговая Тираж 1112 НИИ. И а Мкрап нй аб., д. 45 л. 11 рцектна 3 иив. 4 дактор Л. Киселев каз 1403/36 осу та р(ио дс35, Мое П 1 Н 1пенного комитета Гов им изобретений и о ва, Ж, Раугиская 1 атен , г Ужгород,устов Корректор Н. Туп Подписное