Способ измерения скорости вращения вала и устройство для его осуществления

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩКНт(Я ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использо-. вания в .системах автоматического регулирования скорости тихоходных электро- приводов без механического редуктора.Известен способ определения ско рости вала, заключающийся в формировании гармонических функций угла поворота вала двигателя и их производных.Устройство для реализации этого способа в случае применения синхрон 10 ного двигателя содержит датчик гармонических функций угла поворота вала двигателя и датчик производяпс этих гармонических функций. При этом дат-. чики гармонических функций н их про 1 иэводных связаны с устройством формирования сигнала скорости вала.В известном устройстве в качестве датчика производных гармонических30 функций угла поворота вала двигателя применен синхронный генератор с числом пар полюсов, равным числу пар по люсов синхронного двигателя и датчика гармонических функций угла поворота 11.Недостатком устройства являетсм его сложность, вытекающая из иеобходцмости применения и размещения датчика производных гармонических функций угла поворота вала двигателя.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения скорости вала двигателя, заключающийся в формировании многофазных гармонических функций угла поворота вала двигателя, в определении производных этих функций на участках нх линейного изменения около нуля и в определении суммы получеюатх производных 2 .Устройство, реализчощее способ, содержит датчик многофазных гармонических сигналов угла поворота рабочего вала, преобразователь числа фаз, формирователь пилообразного напряжения скорость изменения которого пропорциональна скорости рабочего вала86413 50 блок дифференцирования, подключенный . к входу формирователя пилообразного напряжения, и формирователь сигнала, пропорционального измеряемой скорос 5Недостатком известных устройств и способа является невысокая точность измерения скорости вала.Цель изобретения - повышение точности измерения скорости вала, 1 ОУказанная цель достигается тем, что в способе определения скорости вращения вала, заключающемся в том, что преобразуют угол поворота вала в многофазные гармонические сигналы путем преобразования этих сигналов в пилообразный сигнал и определения скорости изменения этого сигнала,преобразуют скорость изменения пилообразного сигнала в частоту импульсов, определяют число этих импульсов в фиксированном интервале времени и используют его в качестве величины скорости вращения вала, при этом определяют очередность следования фаз гармонических сигналов и формируют сигнал направления скорости вращения вала.Кроме того, в устройство определения скорости вращения вала, содержа 30 щее датчик гармонических сигналов угла поворота вала, например синхронного двигателя, преобразователь числа фаз и формирователь пилообразного напряжения, скорость изменения которого пропорциональна скорости рабочего вала, введен цифровой вычислитель скорости изменения пилообразного напряжения, преобразователь"цифра- аналог" и определитель очередности следования фаз, входы которого подключены к многофазному выходу упомянутого формирователя пилообразного напряжения, однофазный выход пилообразного напряжения которого подключен ко входу цифрового вычислителя скорости изменения пилообразного напряжения, выход которого соединен с входами числовых разрядов преобразователя "цифра-аналог", разряд знака которого соединен с выходом определителя очередности следования фаз.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство состоит из датчика 1 55 гармонических сигналов угла поворота рабочего вала, скорость вращения которого измеряется, преобразователь 2 1 4числа фаз, формирователя 3 пилообразного напряжения, цифрового вычислителя 4 скорости изменения пилообразного напряжения, преобразователя 5"цифра-код", определителя 6 очередности следования фаз,Датчик 1 состоит из электрическРймашины 7 типа синусно-косинусного Зрщающегося трансформатора, напримервал которого соединяется с валом, скорость которого измеряется.Питание обмотки возбуждения мавцны 7 осуществляется от генератора 8несущей частоты. Выходные обмотки ма"шины 7 подключаются к фазочувствительным выпрямителям 9 и 10, опорным сигналом для которых служит на 1 ряжениегенератора 8. В рассматриваемом устройстве машина 7 выбрана двухфазнойи соответственно этому применены двавыпрямителя 9 и 10. На выходах этихвыпрямителей имеются сигналы, являющиеся гармоническими функциямисинуса и косинуса угла поворотавала машины 7 Озп оаэи ОсозЫ.Двухфазная система сигналов с выходов блокапоступает на входы преобразователя 2, на выходах которогоформируется трехфазная система сигналовФормирователь 3 пилообразного напряжения, скорость изменения которого пропорциональна измеряемой скорости, содержит блок из трех ключей11, блок из трех компараторов 12, ианалоговый сумматор 13.С помощью компараторов 12 и дешифратора 4 формируются импульсы управления ключами 1, на входы которыхпоступает трехфазное напряжение отпреобразователя 2 числа фаз. На выходах ключей 1 формируются сигналы,представляющие собой линейные участки синусоид напряжений, формируемыхна выходе преобразователя 2. Длинаучастков соответствует шестидесятиградусам, а середины участков совпадают с нулевыми значениями синусоид напряжений. Сформированные навыходах ключей 11 линейные участкисинусоид суммируются в блоке 13, навходе которого формируется пилообраз"ное напряжение, скорости нарастанияи спада которого (скорость изменения)пропорциональны изменяемой скорости.Трехфазная система импульсов с выхода дешифратора 14 поступает на входы определителя 6, в котором формируются сигналы, указывающие на оче864131 редкость следования фаз на выходах датчика 1. Эти сигналы используются в качестве сигнапов, определяющих направление вращения рабочегг вала,т,е, знаки измеряемой скорости.Пилообразное напряжение с выхода формирователя 3 поступает в вычислитель 4, который содержит блок 15 управления, преобразователь 16 крутизны пилы в частоту импульсов, узел 17 счета импульсов эа фиксированный интервал времени, определяемый блоком 15 управления, выходной регистр 18.С помощью преобразователя 6 измеряемая скорость вала представляется в виде частоты импульсов, а с помощью узла 17 счета - в виде многоразрядного двоичного кода, хранящегося в регистре 8, Выходы регистра 8 подключены к преобразователю 5, на выходе которого формируется аналоговый сигнал измерения скорости, при этом знак этого сигнала формируется с попомщью сигнала, поступающего в преобразователь 5 от определителя 6.В том случае, когда сигнал измеряемой скорости вала должен быть представлен в виде двоичного кода, выходами устройства являются выходы регистра 18 и определителя 6.Высокая точность измерения ско.1 ости вала обеспечивается за счет измерения скорости изменения пилообразного напряжения методамн и устройствами дискретной техники, т.е. эа счет перехода от аналогового дифференцирования к цифровому, что позволяет использовать простые логические элементы цифровой техники.К достоинствам устройства согласно изобретению следует отнести то, что представление измеренной скорости в виде цифры позволяет формировать в цифровом и в аналоговом входах сигнал, пропорциональный ускорению вала. 6формула изобретения1. Способ измерения скорости вращения вала, заключающийся в том, чтопреобразуют угол поворота вала в миогофазные гармонические сигналы, затем преобразуют эти сигналы в пилообразные и определяют скорость их изменения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения гочности30 определения скорости вращения вала,преобразуют скорость изменения пилообразных сигналов в частоту импульсов, определяют число этих импульсовза фиксированный интервал времени ию используют его в качестве величиныскорости вращения вала, одновременноопределяют очередность следования фазгармонических сигналов и формируютсигнал направления скорости вращенияо вала.2. Устройство для осуществленияспособа по п, 1, содержащее датчикгармонических сигналов угла поворотавала, преобразователь числа фаэ и25 формирователь пилообразного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что оно снабжено цифровым вычислите 11 11лем, преобразователем цифра-аналоги определителем очередности следования фаэ, входы которого подключенык выходу многофаэного сигнала формирователя пилообразного напряжения,выход однофаэного пилообразного напряжения которого соединен со входомцифрового вычислителя, выход которого35соединен с входами числовых разрядовпреобразователя "цифра-аналог", входзнакового разряда которого соединенс выходом определителя очередностиследования фаэ.40Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР11 253226, кл, Н 02 Р 5/341 18.03,67.2. Авторское свидетельство СССР1 48835, кл. 6 01 Р 3/46, 11.09,73,