Устройство для измерения частоты вра-щения

О П И С А Н ЙЕ Союз Советскив Социвлнстических Республик(51)М, Кл,з 6 01 Э 3/46 Госудаоствемный комитет СССР ио делам изобретений н открытийОпубликовано 150781 Бюллетень Йй 26 Дата опубликования описания 150791(54) УСТРОИ МЕРЕ.НИЯ ЧАСТ РАЩЕНИ 3Изобретение относится к технике. контроля и.регулирования и может быть использовано для измерения скорости вращения различного рода валов и механизмов.. Известен бесконтактный тахогене" ратор постоянного тока, содержащий синхронный генератор, датчик положения и электронные схемы обработки,сигналов 1.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для измерения частоты вращения, Это устройство состоит иэ синхронного генератора, начало фазных: обмоток которого соединены в общую точку, а концы через управляемые ключи соединены с первыми выводами пе-., ременных резисторов, вторые выводы которых объединены и соединены со входом операционного, усилителя, выход которого является выходом всего устройства и черезрезистор обратной связи соединен со .входом операцион ного усилителя; управляющие входы ключей подключены к выходу логйческо го узла, входы которого соединены с выходом датчика положения ротора, жестко соединенного с синхронным генератором. 2. В данном устройстве ЭДС. с выходовФазных обмоток синхронного генератора поступают на операцибнный усилитель через управляемые ключи 5 Однако иэ-.за коммутационного падения напряжения на управляемых ключах происходит потеря части ЭДС, чтоприводит к сужению диапазона измере-ния, Особенно существенно влияние 1 О коммутационного падения напряженияпри измерении низких частот вращения.В современных следящих злектродриводах требуемый диапазон измерения 15 скорости вращения составляет десяткитысяч. Известные .устройства вследствие своих недостатков не могут применяться.в,системах, в которых требуется измерение частоты вращения в 20 широком диапазоне до десятков тысяч.Цель Изобретения - расширение диа:пазона измерения частоты вращения.Поставленная цель .достигается тем,что в устройство, содержащее синх ронный генератор, датчик положения,соединенный с синхроннымгенератором,переменные резисторы, и управляемыеключи управляющие. входы которых связаны с выходами датчика положения, Зо введены дополнительные операционйеусилители, входы которых подключенычерез переменные резисторы к фазамсинхронного генератора, а выходык входам управляемых ключей, выходыкоторых подключены к выходной шине,при этом вход каждого усилителя через резистор связан с выходной шинойВведение дополнительных операционных усилителей, подключенных вышеописанным образом, позволяет компенсировать падение напряжения на управляемых ключах за счет того, что ключоказывается включенным в цепь,которая охвачена обратной связьюоперационного усилителя. Падение напряжения компенсируется внутреннимкоэффициентом усиления операционного усилителя. Это дает воэможность. Устройству измерять любые частотывращения, даже те, при .которых ЭДСсинхронного генератора меньше, чемпадение напряжения на ключах.На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для измерениячастоты вращения; на Фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство для измерения частотывращения содержит синхронный генератор 1 и датчик 2 положения ротора.фазные обмотки генератора 1 черезпеременные резисторы 3-5 соединеныс соответствующими входами операционных усилителей 6-8. Выходы операционных усилителей 6-8 соединены совходами соответствующих управляемыхключей 9-11, управляющие входы которых подсоединены к выходам датчика2 положения ротора.Выходом .устройства является точка соединения выходов управляемыхключей 9-11.Входы каждого операционного .Усилителя 6-8 через соответствующиерезисторы 12-14 связаны. с выходомустройства.Устройство работает следукнцим об.разом.. При вращении ротора синхронногогенератора 1, на. выходах его Фазныхобмоток пбявляются ЭДС, имеющие Форму трапеции и сдвинутые относительнодруг друга на угол Ч= 360 /п; гдеоо - число фаз генератора. В данномслучае .при и = 3 угол Ч составляет .120 электрических градусов,Амплитуда фаэных ЭДС пропорциональна измеряемой частоте вращения.Управляемые ключи 9-11 замыкаются ссигналами, с выходов датчика 2 положения по диаграмме, представленнойна Фиг. 2, причем в,каждый моментвремени замкнут только один из ключей 9-11, когда ЭДС соответствующейФазной обмотки имеет амплитудное. значение и на выходе всего устройстваполучается напряжение, пропорциональное этой ЭДС. Так как остальные управляемые ключи 9, 10 или 11 разомккуты, то ЭДС на остальных фаэныхобмотках синхронного генератора 1 невлияют на выходное напряжение устройства. Падение напряжения на управляемых ключах 9-11 компенсируется высо 5 ким внутренним коэФфициентом усилЬния операционных. усилителей 6-8, так,как сигнал местной отрицатеЛьной обратной связи этого усилителя 6, 7или 8 снимается после управляемогоключа 9, 10 или 11. При повороте ротора синхронного генератора 1 в положение, когда ЭДС в данной Фазнойобмотке начинает уменьшаться, размыкается работакнций до этого моментауправляемый ключ, а замыкается 15 ключ 9, 10 или 11 в этой фазе,ЭДСкоторой достигла амплитудного значения и на выходе устройства получается напряжение, пропорциональное ЭДСвступившей в работу обмотки синхрон ного генератора 1. На выходе устройства получается постоянное напряжение, величина которого пропорциональна частоте вращения ротора синхронного генератора 1, а его знак зави сит от направления вращения ротора.Использование устройства для измерения частоты вращения, в которомкомпенсируется падение напряжения науправляемых ключах, выгодно отлича- ЗО ют предлагаемое устройство от известных устройств, так как расширяет диапазон измерения частоты вращения вдесятки и сотни раз. Причем расшире,ние диапазона идет в сторону низкихчастот вращения.Диапазон измеряемого напряжения(величина которого пропорциональначастоте вращеНия) для известных устройств Д, и для предлагаемого устроЯства Допределяется из выражений 40 О, тн ц пахф ъп"й тнпгде О ,О - максимальное значе 1 тж1 тонние измеряемого напряжения в иэвест ных устройствах ив предлагаемом устройстве соответственно;О . ,О - минимальное значение1 п 1 п ф йпЧп0 измеряемого напряжения в известных устройствах и в предла"гаемом устройствесоответственно.Максимальное измеряемое напряже-ние как для известных устройств, так иФдля предлагаемого устройства есть одна и та же величина, следовательно%ж ОжМинимальное значение измеряемого фф напряжения в известных устройствахсоставляет десятки и сотни милливольт, а в предлагаемом устройстведоли милливольта, следовательноОип-(10 фф) О сииОтсюда отношение диапазона измеряемого напряжения и предлагаемом устройстве к диапазону измеряемого напряжения в известных устройствах составляет .е (. й .це5 А 1 " т 1 т 01 мсч10+ 100О. о+1 ооЛОп,%от О 1 таКдиапазон измерения частоты вращения предлагаемого устройства составляет десятки тысяч, поэтому это уст-. ройство может быть с успехом использовано в, современных высокоточных следящих элбктроприводах, для которых широкий диапазон измерения частоты 15 вращения является одним из главных требований.формула изобретенияУстройство для измерения частотйвращения;содержащее синхронный ге-нератор и жестко связанный с нимдатчик положения, переменные резисторы и управляемые ключи, управляющие входы которых связаны с выхода"ми датчика положения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения диапазона измерений, вустройство введены операционные усилители, входы которых подключены через переменные резисторы к фазамсинкронного генератора, а выходы -к входам. управляемых ключей, выходыкоторых объединены выходной шиной,при этом вход каждого усилителя через резистор связан с выходной шиной,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Очинников И.Е., Лебедев Н.И.Бесконтактные двигатели постоянноготока. Л., 1979, с. 128-129.2. Патент Японии 9 52-24204,кл. 55 А 41, 1977 (прототип).847200 авитель Е. Швецо ед Э;Мужик рректор С. мар Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Соедактор О.Перснянцева ТеюйеФаказ 5478/70ВНИИПИ Госпо делам113035, Мо тир ударстве иэобрет сква, Ж ж 907 Подписиного комитета СССРний .и открытий5, Раущская наб д, 4/5