Способ измерения угловой скорости вращения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 Союз Советскиа(23) Приоритет -осударственный коинте СССР по делам нзобретеннй н открытнй. В. Калуцки 71) Заявитель альский ордена Трудового Красного Знамен политехнический институт им. С.М. Киро(54) С ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕ Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения угловой скорости вращения вала.Известны способы измерения скорости вращения с помощью реверсивных бесконтактных тахогенераторов 1) где в качестве датчиков скорости вращения вала применяются магнитные, электрические и фотодатчики, Известные способы измерения угловой скорости вращения не в состоянии обеспечить одновременно высокую точность, быстродействие и диапазон измерения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения с помощью реверсивного бесконтактного тахогенератора(21, заключающийся в фаэовой модуляции Многофазного сигнала генератора опор ного напряжения с помощью бесконтактной индукционной машины, работающей в режиме фазовращателя, с последующей демодуляцией выходного сигнала индукционной машины тем же сигналом генератора опорного напряжения. Путем фильтрации выходного сигнала первого модулятора выделяется гармоническая составляющая,Ш м(72) Авторы ИЗОбрЕтЕНИя Р.Т. Шрейне частота которой пропорциональна скорости вращения вала индукционной машины, а амплитуда постоянна. С помощью последующего дифференцирования частотно-зависимой цепью выделяется косинусоидальный сигнал, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения вала. Путем вторичной модуляции сигналом генератора опорного напряжения и фазочувствительного выпрдмления на выходе устройства получают аналоговый сигнал, величина и знак которого зависят от скорости и направления вращения вала индукционной машины.Недостатками такого способа измерения скорости вращения являются нелинейность характеристики, а также низкое быстродействиеЦелью изобретения является повыение точности и быстродействия иэерения.Указанная цель достигается тем, что по предлагаемому способу выходной сигнал индукционной машины преобразуют в сигнал прямоугольной формы, демодулируют его опорным прямоугольным сигналом, преобразуют демодулированный сигнал путем фильтрации в сигнал треугольной формы ипосле дифференцирования этот сигнал с помощью управляющего сигнала,сформированного из сигналов треугольной формы, подают поочередно на выход.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения скоростивращения; на фиг. 2 и 3 - диаграммывыходных сигналов различных элементов устройства при противоположныхнаправлениях вращения вала индукци- (Оонной машины.Устройство содержит генератор 1опорного напряжения, индукционнуюмашину 2, усилитель-ограничитель 3,демодулятор 4, фильтр 5, дифференциатор б, формирователь 7 сигналауправления, коммутатор 8 и формирователь 9 импульсного выхода.Выходной сигнал генератора 1 опорного напряжения, представляющий 20собой симметричную многофаэную (например трехфазную) систему прямоугольных сигналов, подается на трехфазную обмотку индукционной машины 2и на первый вход демодулятора 4. Соднофазной обмотки индукционной ма.шины 2 снимается сигнал, промодулированный по фазе на угол, пропорцио.нальный углу поворота вала индукционной машины. Этот сигнал подаетсяна усилитель-ограничитель 3, на выходе которого формируется сигналпрямоугольной формы, а затем поступает на второй вход демодулятора 4.При вращении ротора индукционной машины 2 выходной сигнал Фильтра 5представляет собой симметричную трехфазную систему сигналов треугольной(а не косинусоидальной - как в прототипе) формы О , ОЬ, Ос (см. фиг.2) . Частота этих сигналов равна частоте вращения вала индукционной машины, амплитуда постоянна, а чередование фаз определяется направлениемвращения На выходе дифференциатораб выделяются сигналы Оа, ОЬ и "с 45прямоугольной формы (так как производная от наклонной линии постоянна),частота и амплитуда которых пропорциональна скорости вращения валаиндукциОннОй машины С пОИОЩью кОммутатора 8 сигналы прямоугольнойформы Оа, ОЬ и Оспреобразуются ваналоговый сигнал, величина которого прямо пропорциональна скоростивращения. Преобразования в коммутаторе можно описать выражением:ц =ц г +ц(г +о( гцвых.-ца а цЬЪ с "сгде Ов , - аналоговый сигнал первого выхода устройства,(Оа(ОЬН Ос сигналы дифференциатора,Р ,РЬ,Р - сигналы управленияа( ь скоммутатором.Для управления коммутатором 8 формирователь 7 сигналов управления, Рс(,Р формирует их из трехфазного сигнала Оа, ОЬ, Ос в соответствиис выражением:Ра = (з 1 дп О - з 1 дп ОЬ ),РЬ = - (з 19 п Оа - з 19 п Ос )2(Р:(з 3.дп ОЬ - з 1(зп Оа),где з 1 дп О = 1 при О 70з 19 п О =-1 при О 0Таким образом при изменении скорости вращения меняется частота сигнала Оа( ОЬ, Ос; это ведет к изI ( менению амплитуды сигнала Оа, ОЬ( Ос( а это ведет к изменению величины аналогового сигнала Ов(, на первом выходе устройства.При изменении направления вращения изменяется порядок чередования фаз Оа, ОЬ( Ос; фаза сигналов Ра, РЬ, Р изменяется по отношению к соответствующим сигналам О , ОЬ( О на противоположную . Вследствие этого и достигается знакочувствительность устройства, то есть изменение полярности айалогового сигнала ОВь(,1 при изменении направления вращения ротора индукционной машины (фиг. 3) .На выход формирователя сигнала управления 7 подключен формирователь 9 цифрового выхода, частота выходных импульсов которого строго пропорциональна скорости вращения вала индукционной машины.Выходная характеристика линейна вследствие линейной зависимости амплитуды продифференцированных сигналОв Оа, ОЬ( Ос , поступающих на( (вход коммутатора, от скорости вращения. Фазовый сдвиг, вносимый фильтром 5, в отличие от прототипа, не оказывает влияния на линейность характеристики, так как и выходное сигналы коммутатора Оа( ОЬ( Ос ( и сигналы управления им Ра, РЬ( Р формируются из одного и того же выходного сигнала фильтра Оа( О, О ,Это позволяет говорить о повышенной точности измерения.Кроме того, как видно иэ фиг. 2 и 3, продифференцированные сигналы Оа, ОЬ, О(с на каждом из интервалов их подключения к выходу устройства являются постоянными, что и обеспечивает постоянство выходного сигнала устройства.формула изобретенияСпособ измерения угловой скорости вращения путем фавовой модуляции многофаэного опорного сигнала индукционной машиной демодуляции выходного сигнала и преобразования демодулированного сигнала в аналоговый и импульсный сигналы, о т л и ч ающийся тем, что, сцельюповышения точности и быстродействияизмерения, выходной сигнал индукционной машины преобразуют в сигналпрямоугольной форьы, демодулируютего опорным прямоугольным сигналом,преобразуют демодулированный сигнапутем фильтрации в сигнал треугольной форьи и после дифференцирования этот сигнал с помощью управляющего сигнала, сформированного 679875 Виз сигналов треугольной формы, подают поочередно на выход. Источники информации, прин ятыево внимание при экспертизе1. Путников В.В. и др. Реверсивные 5 бесконтактные тахогенераторы постоянного тока, М., Информэлектро, 1971.2. Авторское свидетельство СССР9 478324, кл. С 06 С 7/18, 1974.679875 Е. Швецовалош Корректор Е.Лукач тавителхред И.А ктор А. Биб аж 1090Подпис енного комитета С етений и открытий 5, Раушская наб.,781/39 ЦНИИПИ е Государств елам изобр осква, Ж4/5 113035,Филиал ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектн