Датчик частоты вращения для электро-привода c частотно фазовым регули-рованием

Союз Советскик Социалистических Республик, 3С 01 Р 3/4Н 02 Р 7/4 ем заявки йо присоедине 23) Приорит осударстееияый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 30068 Агеев, И.В. Булин-Соколов, Ю.А. Казанцев и Н.А. Каргашин 2) Авторыизобретени(7) Заявитель Ф 4) ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМтркИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с частотно-фазовым регулированием скорости вращения синхронного двигателя в случаях, когда5. требуется синхронизация скорости вращения от внешнего источника частоты, например в кино - и телеаппаратуре.Известны датчики частоты вращения, содержащие бесконтактный сельсин, многофазный генератор опорной частоты и логическое устройство 11.Однако наличие сложных многофазного и логического устройства является недостатком этого датчика. 5Известны датчики частоты вращения, содержащие бесконтактный сельсин (датчики углового положения), многофазная обмоткакоторого связана через фазорасщепитель с генератором несу щей частоты, а однофазная обмотка че" рез формирователь импульсов подключена ко входам элементов И, выходы которых связаны с управляющим триггером ) 21.Недостатком этого датчика частоты вращения является наличие сложного устройства питания бесконтактндго сельсина и, как следствие этого, невысокая надежность. 30. Цель изобретения-упрощение датчика частоты вращения и повышение его надежности.Поставленная цель достигается тем, что датчик частоты вращения, содержащий управляющий триггер и генератор несущей частоты, связанный с датчиком углового положения, снабжен двумя входными триггерами, тремя элементами И-НЕ, четырьмя элементами дифференцирования, двумя элементами ИЛИ, а датчик углового положения снабжен магнитами, расположенными на роторе, и дросселями насыщения, установленными на статоре, к согласующими трансформаторами, через которые выходы дроселей насыщения связаны с входными триггерами, одни разноименные выходы которых подключены к одним входам первого и второго элементов И-НЕ, а другие через первый и второй элементы дифференцирования - к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых через третий и четвертый элементы дифференцирования связаны с выходами генератора несущей частоты, причем выходы элементов ИЛИ подключены ко входам управляющегоиггера, выходы которого подключены другим входам первого и второгоlэлементов И-НЕ, выходы которых соединены со входами третьего элемента И-НЕ, выход которого образует выход датчика частоты вращения.На фиг 1 изображена функциональная схема датчика частоты вращения; на Фиг. 2 - графики изменений напряжений иа выходах логических элементовдатчика частоты вращения.Датчик частоты вращения содержит генератор 1 несущей частоты, датчик 2 0 углового положения, на роторе 3 которого расположены магниты, а на статоре - дроссели 4 насыщения. Обмотки дросселей 4 подключены через резисторы 5 и б к генератору 1. Кроме того, датчик частоты вращения содержит два согласующих трансформатора 7 и 8, два входных, триггера 9 и 10, три элемента И-НЕ 11-13, четыре элемента 14-17 дифференцирования, два элемента ИЛИ 18 и 19 и управляющий триггер 20, 20Дроссели 4 насыщения расположены на статоре датчика 2 так, чтоб сигналы, получаемые при их насыщении, оказывались сдвинутыми на 90 О электрических. Выходы дросселей 4 насыщения 25 подключены ко входам триггеров 9 и 10 через согласующие трансформаторы 7 и 8. Одни разноименные выходы триггеров 9 и 10 подключены к одним входам элементов И-НЕ 12 и 13,а другие входы триггеров 9 и 10 через элементы дифференцирования 15 и 16 подключены к первым входам элементов ИЛИ 18 и 19, выходы которых подсоединены ко входам управляющего триггера 20. Выходы этого триггера подключены к другим входам элементов И-НЕ 12 и 13, выходы которых подсоединены ко входам элемента И-НЕ 11, выход которого является выходом датчика частоты вращения. Ко вторым входам элементов 40 ИЛИ 18 и 19 через элементы 14 и 17 подключены выходы генератора 1 несущей частоты. На Фиг, 2 четыре зоны в соответствии с движением ротора 3 датчики 2 обозначены А, В, С и О. 45 ГраФики напряжений имеют следующие цифровые обозначения: на выходе генератора 1 несущей частоты - 21, на выходах элементов 14 и 17 - 22 и 23, на выходах согласующих трансформато ров 9 и 10 - 24 и 25, на выходах триггера 9 - 26 и 27, на выходе элемента 15 дифференцирования - 28, на выходах триггера 10 - 29 и 30, на выходе элемента 16 дифференцирования - 31, на выходах элементов ИЛИ 18 и 19- 32 и 33, на выходах триггера 20-34 и 35, на выходе элемента И-НЕ 11-36 и 37.Датчик частоты вращения работает следующим образом. 60Ротор 3 датчика 2 приводится во вращение от электродвигателя. При вращении ротора 3 его магниты производят попеременное насыщение дросселей 4. Напряжение на выходе дросселей 4, которое снимается с резисторов 5 и б с помощью трансформаторов 7и 8 изменяется по закону широтно-импульсной модуляции. С трансформаторов 7 и 8 получают импульсы 24 и 25напряжений, которые воздействуют нараздельные входы триггеров 9 и 10,сы напряжений со скважностью два снепрерывным движением фазы в сторонуопережения или отставания относительно фазы несущей частоты. Причемв период отставания фазы напряжения,относящегося к триггеру 9, происходит опережение Фазы напряжения надругом триггере 10. Графики напряжений для этих случаев - 26, 27 и 29,30 соответственно. Мгновенное значение частоты, снимаемое с выходов триг геров 9 и 10 за пол-оборота движенияротора З,определяется выражениемЬ, 27 21(1)яз 30 2знак перед Г указывает на движение ротора 3 относительно каждого из дросселей 4 насыщения При этом знак "+" означает приближение ротора 3 к одному из дросселей насыщения 4, а знак "-" - его удаление.Таким образом, на выходе триггеров 9, 10 получается напряжение прямоугольной формы с мгновенной частотой, определяемой выражением (1) и чередующейся по зонам А.В,С,О. При этом в зонах А и С частота2 - , (2) а в зонах В и ОГ =2+27 2(3)Одновременно с этим в зонах А и С частотаТ+ Га в зонах В и О419 = 1 - Е (5)Для получения непрерывной частоты согласно импульсам 36 и 37 напряжений, как следует из выражений 2-5, необходимо осуществить поочередное переключение импульсов 27 и 29 напряжения с выходов триггеров 9 и 10 на границах перехода из одной эоны в другую. (Фиг. 2) в соответствии с движением ротора 3 датчика 2. Это достигается воздействием на раздельные входы триггера 20 через логические элементы ИЛИ 18 и 19, продифференцированными импульсами 38 и 31, напряжений с одного из выходов триггеров 9, 10 и также продифференцированными импульсами 22 и 23 напряжений генера. - тора 1 несущей частоты.В свою очередь импульсы 34 н 35 напряжений, снимаемых с выхода триггера 20, воздействуют на один из входов логических элементов И-НЕ 12 и 13 и поочередно запрещают прохож(4) на выходах которых формируются импульдение импульсов 36 и 30 напряжения, подаваемых на вторые входы логических элементов И-НЕ 12 и 13 со вторых выходов триггеров 9 и 10.Полученные таким образом на выходах логических элементов И-НЕ 12 и 135 поочередные серии импульсов в соответствии с выражениями 2-5 поступают на раздельные входы следующего логического элемента И-НЕ 11 на выходе которого получаются импульсы 36 и 37 напряжения с частотой, равной только разности или только сумме несущей частоты и частоты вращения.В зависимости от желаемого закона регулирования закон изменения мгновенной частоты задается конфигурацией 15 ротора 3 датчика 2 положения. Формула изобретения20Датчик частоты вращения для электропривода с частотно-фазовым регулированием, содержащий управляющий триггер и генератор несущей частоты, связанный с датчиком углового положения, 5 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, он снабжен двумя входными триггерами, тремя элементами И-НЕ, четырьмя элементами диФференцирования,двумя элементами ИЛИ, а датчик углоного положения снабжен магнитами,установленными на роторе, и дросселями насыщения, расположенными на ста"торе, и согласующими трансформаторами, через которые выходы дросселейнасыщения связаны с входными триггерами, одни разноименные выходы которых подключены к одним входам первогои второго элементов И-НЕ, а другиечерез первый и второй элементы дифференцирования - к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых через .третий и четвертый элементы дифференцирования связаны с выходамигенератора несущей частоты, при этомвыходы элементов ИЛИ подключены ковходам управляющего триггера, выходыкоторого подключены к другим входампервого и второго элементов И-НЕ,выходы которых соединены со входамитретьего элемента И-НЕ, зыход которого образует выход датчика частотывращения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 327552, кл. Н 02 К 29/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССРР 379031, кл. Н 02 Р 5/16, 1973.842582 21 гг 23 И Ж п 28 29 зо У п ЗЗ зю ЗХ Зб 37 фиг, Я Тираж 907.Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5