Устройство для измерения угловой скорости

(щ 77655 ОПИСИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских СоциалистическихК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ 161) Дополнительное к авт. саид-ву(511 м. к,О 01 Р 3/48 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ Изобретение касается измерительной техники, а именно измерения малых угловых скоростей, например, при поворотных маневрах замлеройных мат 5 шин или свайных драг.Известны гидроскопические тахо- метры, например, типа ДУСМ-А, предназначенные для измерения угловой скорости поворотов самолета относительно вертикальной оси. По величине отклонения двухстепенного гидроскопа (величина угла поворота) измеряют. угловую скорость.Гидроскоп тахометра соединен со стрелкой, а корпус снабжен шкалой с сеткой делений, которые позволяют производить непосредственную оценку величины угловой скорости 11 .Однако гидроскопические тахомет 2 О ры имеют малый моторесурс (порядка 2000 часов), а их порог чувствительности находится значительно,вышенижнего предела изменения угловой скорости поворота свайных драг, что 25 практически исключает их использо вание. Наиболее близким по техническойсущности к предложенному является устройство,содержащее сельсин, ро тор которого связан с контролируемым объектом. Конци трехфаэной обмотки сельсина подключены к первичным обмоткам трех трансформаторов, образуя замкнутый контур. Вторичная обмотка одного трансформатора подключена непосредственно к сумматору; а вторичные обмотки двух других трансформаторов - через фильтры, обеспечивающие сдвиг фазы выходного сигнала на 120 и 240 . На выход сумматора подключен частотный дискриминатор. При вращении ротора сельсина на концах трехфазной обмотки появляются напряжения, которые трансформируются во вторичные обмотки трансформаторов и далее поступают на вход сумматораВыходное напряжение сумматора определяется следующим выражениемзоЙ Од й днй(щ 9)где 0 - амплитудное значение напряжения, зависящее от мак- .симального значения ЭДСв фазе и коэффициентатрансформациитц - частота источника питанияпеременного напряжения;и- - угловая скорость контролиРуемого объекта.хО О, .и. созлл+ч.,),формула изобретения Устройство для измерения угловойб 5 скорости, содержащее сельсин, трехОднако изменение угловых скоростей малой величины, например приповороте свайной драги максимальнаяугловая скорость л. = 0,01 рад/сек,в то время как частота промышленного источйика ы = 50 гц, т.е,5- 300 рад/сек, следовательно разность щ -Я- практически не изменится на всем диапазоне измерения угловой скорости драги Я., лежащей в пре., делах 0,0005-0,01 рад/сек Крометого частота напряжения на выходечастотного дискриминатора настблькомала, что при переходе к аналоговомусигналу сгладить эту частоту оченьтрудно. Последнее вызывает "увеличение постоянной времени и отрицатель.но сказывается на точности измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено дополнительно тремя трансформаторами, первичные обмотки которых соединены втреугольник и подключены к-трехФаэнойобмотке сельсина, а каждаявторичная обмотка всех шести трансФорматоров подключена через последовательную цепь, содержащую выпрямитель, дифференциатор и второй выпрямитель, к входам сумматора.На Фиг.1 изображена структурная 30схема предложенного устройства;на фиг. 2 - диаграммы напряжений навыходах трансформатора, выпрямителя,дифференциатара и второго выпрямителя; на фиг. 3 - диаграМмы напряженийна входах и на вйходе сумматора.Устройство содержит сельсин 1,ротор которого связан с контролируемым объектом (не показан). Концы 2-4трехфаэной обмотки сельсина подклю.чены к первичным обмоткам трансфор Рматоров 5-7, соединенных между собойв звезду и к первичным обмоткамтрансформаторов 8-10, соединенныхмежду собой в треугольник. Каждаявторичная обмотка всех шести трансФорматоров подключена через последовательную цепь, содержащую выпрямитель 11, дифференциатор 12 и второй выпрямитель 13, к входам сумма-тора 14. КоэФфициенты трансформации 5 Отрансформаторов 5-10 подобраны так,что выходные напряжения на вторичныхобмотках, независимо от схемы включенияпервичных обмоток, одинаковы.дифференциаторы 12 выполняются идентичнфи по -схеме операционного усилителя, охваченного отрицательной об"ратной связью по напряжению навходе которого включен конденсатор.Сумматор 14 может быть выполнен посхеме операциониого усилителя, охваченного отрицательной обратной связью-по напряжению, на входе котороговключены резисторы по числу входов.Работа устройства заключается вследующем. При,вращении ротора сельсина наконцах трехфазной обмотки появляютсянапряжения, которые трансформируютсяво вторичные обмотки трансформаторов (фиг. 2 а). Огибающая напряжениявторичной обмотки трансформаторовопределяется по следующему выражениюо=о (вщ(аг+ч,)+з 1 пй+ч,+еаоЦ (1)1где Ч 1 - угол сдвига огибающей напряжения вторичной обмотки1-го трансформатора от оги;бающей напряжения одногоиэ трансформаторов, принятого за исходный (углы Чимеют следующие значения:О, 30, 120, 150, 2400,2700),Напряжение вторичной обмотки трансФорматора последовательно выпрямляется (Фиг. 2 б) на выпрямителе 11,затем дифференцируется на дифференциаторе 12 (фиг. 2 в) . Напряжение чавыходе дифференциатора определяетсяиэ выражения где угол Л.измеряется от 0 до 180Как видно иэ выражения (2) амплитудное значение напряжения на выходе дифференциатора 0,.й.пропорцйонально угловой скорости.й На фиг.2 г представлена диаграмма напряжения на выходе второго выпрямителя 13. Полуволны напряжений на выходах вторых выпрямителей 13 (фиг, За, б, в, г, д, е) имеют сдвиг фаз от полуволны напряжения на входе одного из выпрямителей, принятого за исходный; которые имеют, значения; 30 , 600, 90 ОР 1200 150 О. Выходные напряжения вторых выпрямителей 13 суммируются на сумматоре 14, на выходе которого получается постоянное напряжение (фиг. Зж),пропорциональное угловой скорости Я. с"амплитудой пульсаций до 1,71 и определяемое выражением где угол (ЯЛ+Ч 1 ) изменяется в пределах от -90 фдо +90 ф, а % имеют значения Оо 306090 о 120 о 150Внедрение предложенного устройства для измерения угловой скорости позволит повысить точность измерения Угловой скорости поворота (например) драги при обработке твердых грунтов, когда скорость снижается до значений, сопоставимых с, порогбм чувствительности датчика прототипа.фаэные обмотки которого подключенык измерительной схеме, выполненнойв виде трансформаторов, первичныеобмотки которых соединены в звезду,и сумматора вторичных напряженийтрансформаторов, о т л и ч а ю ш е -е с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, оно снабженодополнительно тремя трансформаторами, первичные обмотки которых соедийены в треугольник и подключены ктрехфазной обмотке сельсина, а каждая вторичная обмотка всех шести трансформаторов подключена последовательно через выпрямитель, дифференциатор и второй выпрямитель квходам сумматора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Павлов В.А.Гидроскопическийэффектф его проявление и использование. Судостроением Ленинград,1967, с.143-148,2. Авторское свидетельство СССРР 322719, кл, 6 01 Р 3/48, 1964еее 717655 Составитель В,Ковнисаренкоин Техред М.Келемеш Корректор В,Синицка Редактор А,Им веееев вевЗа вевттев еепеевееВвв вевеевев веве ввевтеввввевщв 4 в ее Фмш еев шж ве в ш ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная;4 Филиал аэ 9832/61 Т цНИИПИ Госуд по"делам 113035, Москва, раж 1019рственного комзобретений и оЖ, Раушская Подписнтета СССРкрытийнаб., д. 4/5