Способ измерения скорости вращения вала и устройство для его реализации

,8083 7197 34 С 01 Р 3/48, 3/489 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ С(54) СПОСОБ ИНИЯ ВАЛА И УССТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ определения скорости вращения вала путем модуляции сигнала на выходе индукционного фазовращателя и измерения его фазы, о т л и ч аю - щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона и точности измерения, определяют изменение фазы начала (и+1)-го периода сигнала на выходе индукционного фазовращателя по сравнению с фазой начала (и+1)-го периода эталонного напряжения, питающего фаэовращатель, где и- заданное число периодов измерения. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР .ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Ахметжанов А.А. Высокочастотнысистемы передачи угла автоматическихустройств. М.: Энергия, 1975, с. 20213. Авторское свидетельство СССРФ 445912, кл, 6 01 Р 3/48, 1973. Авторское свидетельство СССРВ 556384, кл. С 01 Р 3/48, 1975. ЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ83712. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее индукционный фаэовращатель, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено формирователем, счетчиком периодов, двумя схемами совпадения, генератором импульсов, двумя счетчиками ипульсов, нуль-органом и буферным регистром, причем вход формирователя подключен к выходу фазовращателя, а выход - к входу счетчика периодов, выход которого соединен с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых связаны с выходом генератора импульсов,выход первой схемы совпадения подключен к счетному входу первого счетчикаимпульсов, выход которого через нульорган соединен с третьими входамисхем совпадения, при этом выход второй схемы совпадения подключен ксчетному входу второго счетчика импульсов, а выходы первого и второгосчетчиков импульсов соединены с входами буферного регистра.Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в измерителе скорости проходки буровых станков, а также в широкодиапазонных автоматических системах управления электро- приводами.Известен способ измерения скорости вращения на базе индукционных фазовращателей, основанный на построении следящей системы за углом поворота фазовращателя.Недостатком такого способа является низкое быстродействие системы и малый диапазон измерения.Также известен способ определения скорости вращения, основанный на фазовом модулировании сигнала на выходе фаэовращателя.По этому способу скорость и направление вращения определяется по частоте и порядку изменения результатов запоминания на триггерах сравнения, Недостатками такого способа являются невысокая точность и малый диапазон измерения скорости вращения.Известен датчик угловой скорости. Это устройство содержит индукционный фаэовращатель (вращающийся трансформатор), два множительных устройства, интегратор, два нелинейных элемента. Такой датчик представляет собой следящую систему за углом поворота фазовращателя.К недостаткам устройства следует отнести малыйдиапазон измерения и недостаточную точность, обусловленную применением множительных устройств,Целью изобретения является расширение диапазона измерения при одновременном повыщении точности и сохранении высокого быстродействия.5 Поставленная цель достигается тем,что измеряется изменение фазы начала(и+1)-го периода сигнала на выходеиндукционного фазовращателя по сравнению с фазой начала (и+1)-го периодаэталонного напряжения, питающего фаэовращатель, где и - заданное числопериодов измерения, а устройство дляосуществления способа снабжено формирователем, счетчиком периодов, двумясхемами совпадения, генератором импульсов, двумя счетчиками импульсов,нуль-органом, буферным регистром,причем вход формирователя подключенк выходу фазовращателя, а его выходк входу счетчика периодов, выход которого соединен с первыми входамисхем совпадения, вторые входы которыхсвязаны с выходом генератора импуль сов, выходпервой схемы совпаденияподключен к счетному входу первогосчетчика импульсов, выход которогочерез нуль-орган соединен с третьимивходами схем совпадения, причем выход.второй схемы совпадения подключен ксчетному входу второго счетчика импульсов, а выходы первого и второгосчетчиков импульсов связаны с входамибуферного регистра.На чертеже дана структурная схемаустройства для реализации способа.Устройство содержит индукционныйфазовращатель 1, формирователь 2,счетчик 3 периодов, генератор 4 имПэ = П, зпц (1)0= о81 п(о + ф)Ср (2) где 0 - эталонное напряжение, питающее Фазовращатель, 20Б, - амплитуда эталонного напряжения,- частота эталонного сигнала,11 Ы - сигнал на выходе Фазовращателя, 25Ю - амплитуда сигнала на выходеФазовращателя,сд - скорость вращения Фазовращателя.30(3) ЯЯ2%п --- , (4)2 д.+ и)фгде 1 - частота следования высокоча стотных импульсов заполняющих интервалы измерения.Тогда изменение Фазы начала (и+1) периода сигнала с Йазовращателя по сравнению с Фазой начала (и+1) перно да эталонного напряжения определяется формулой 2%пГ, сдЯ м ЯЯ ю м -ииавеэе - (5)2 иЭ оЭ,+ и)3 э 45Полученное соотношение показывает связь между числом Я и скоростью вращения И вала Фазовращателя, т.е. отпадает необходимость синхронизации во времени сигналов Б и Ц .Максимальное значение числа Я . определяет диапазон измерения скоростей, Иэ формулы (5) видно, что выбирая соответствующим образом число периодов и измерения и частоту Е мож"55 но изменять диапазон и быстродействие измерителя скорости, Максимальное значение частоты й следования высокочастотных импульсов, заполняющих 3 8371 пульсов, схемы 5 и 6 совпадения, счетчики 7 и 8 импульсов, нуль-орган 9, буФерный регистр 10.Сущность способа заключается в следующем. За время п периодов эталонного напряжения может пройти Я, импульсов высокой частоты Г и число это известно заранее, а за время и периодов сигнала на выходе Фазовращателя подсчитывается Я импульсов 10 высокой частоты и число Я = Я - Я1 Д пропорционально изменению Фазы начала (и+1) периода сигнала на выходе фазовращателя по сравнению с Фазой начала (и+1) периода эталонного напряжения, 15 97 4интервалы измерения, ограничиваетсябыстродействием применяемых элементов, а требуемое быстродействие измерителя определяет допустимое числопериодов п измерения,Устройство работает следующим образом.Фаэомодулированный синусоидальныйсигнал с выхода индукционного фаэовращателя 1 преобразуется формирователем 2 в Фазомодулированную последовательность импульсов, В течение ипериодов последовательности импульсовсигнал на выходе счетчика 3 периодовподготавливает схемы 5, б .совпаденияк работе. В исходном состоянии всчетчике 7 записано число, соответствующее Фазе начала (и+1) периодаэталонного напряжения, питающего индукционный фазовращатель 1, счетчик8 импульсов находится в нулевом состоянии, сигналом на прямом выходенуль-органа 9 открыта схема 5 совпадения, сигналом.на инверсном выходенуль-органа 9 закрыта схема 6 совпадения,Импульсы от генератора 4 черезсхемы совпадения поступают на входсчетчика 7, работающего в режиме вычитания.При вращении Фазовращателя 1 всторону, противоположную направлениювращающегося поля, в нем к началу(и+1)-го периода последовательностиимпульсов на вьмоде формирователя 2,в счетчике 7 оказывается код измеряемой скорости в соответствии с формулой (5), при этом сигналом на выходе счетчика периодов 3 закрываетсясхема совпадения 5 и код измеряемойскорости записывается из счетчика 7в буферный регистр 10, где хранитсяв течение следующего цикла измерения.При вращении Фазовращателя 1 в сторону, совпадающую с направлением вращения поля, счетчик 7 импульсов во время цикла измерения обнуляется, при этом нуль-орган 9, срабатывая, закрывает схему 5 совпадения и открывает схему 6 совпадения, вследствие чего импульсы от генератора 4 поступают в счетчик 8, работающий в режиме сложения, К началу (и+1)"го периода последовательности импульсов на выходе Формирователя 2, когда сигналом на выходе счетчика 3 периодов закрывается схема 6 совпадения, в счетчике 8 импульсов оказывается кодРедактор С.Титова Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.д, 4/5Заказ 7140/4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 837197 бизмеряемой скорости в соответствии следующего цикла измерения, Сигналс формулой (5). Этот код записывается направления вращения формируетсяв регистр 1 О, где хранится в течение нуль-органом 9.