Преобразователь скорости вращения в частоту импульсов

(72) Авторы изобретен урман и В. И. Доценк) Заявител арьковский ордена Ленина политехнический институ им, В. И. Ленина) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВИзобретение отнике и автоматике осится к измерительнои тех цреднаэначено для преобраращения в частоту импульсов цифровым преобразователем зования скорости в и является аналого орости вращен Известен преобразователь скорости вращенияв частоту импульсов, содержащий зубчатыйвращающийся диск, установленный с возмож.ностью взаимодействия с магнитным потокомразомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены коллекторная и базовая индук.тивные обмотки автогенератора, выполненногона транзисторе с резистором, зашунтированнымконденсатором в цели змиттера, и нагрузочнаяобмотка, соединенная с двухполупериоднымвыпрямителем, нагруженным на.фильтр нижнихчастота также источник питания. 1),Недостаток известного преобразователязаключается в невысокой чувствительности к 20угловому перемещению в связи с низкимуровнем частоты автомодуляции, которая определяется постоянной времени ВС - контура,в эмиттерной цепи транзистора автогенератора. Наиболее близким к предлагаемому тех 1 ннческому решению является преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, содержащий вращающееся зубчатое колесо, распо. ложенное в магнитном поле разомкнутого ферритового сердечника, на котором размещены обмотки, включенные в коллекторную и базо. вую цепи транзистора автогеиератора, в эмиттер. ной цепи которого включены параллельно сое. диненные резистор и конденсатор, зашунтирован. ные дополнительным транзистором, базовая цепь которого связана через выпрямитель с обмоткон сердечника 2) .Такое устройство не обеспечивает достаточ. ной глубины модуляции добротности контура, следствием чего является недостаточная чувствительность преобразователя.Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя.Цель достигается эа счет того, что преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, содержащий вращающееся зубчатое колесо, расположенное в магнитном потоке разомкнутого ферритового сердечника, на.котором размещены обмотки, включенные вколлекториую и базовую цепи транзистораавтогенератора, в эмитгерную цепь котороговключены параллельно соединенные резистор,конденсатор и дополнительный транзистор,базовая цепь которого связана через выпрямитель с обмоткой сердечника, дополнительносодержит первый одновибратор, подключенныйчерез емкостную дифференцирующую цепь кэмиттеру транзистора автогенератора, второй 10одновибратор, подключенный к инверсномувыходу первого одновибратора, и логический,элемент ИЛИ, со входами которого соединеныединичные выходы одновибраторов.На фиг. 1 приведена принципиальная схемапреобразователя скорости вращения в частотуимпульсов; на фиг, 2 - эпюры напряженияа) - на коллекторе транзистора автогенератора;б) - на эмиттере транзистора автогенератора;в) - на входе первого одновибратора; г)на единичном выходе первого одновибратора;д) - на единичном выходе второго одновиб.ратора; е) - на выходе преобразователя.Преобразователь содержит стальное зубчатоеколесо модулятор) 1, расположенный в магнитном потоке разомкнутого феррнтовогосердечника 2 с катушками 3 и 4 индуктивности, связанными с коллекторной и базовойцепями транзистора 5 автогенератора, в эмиттерной цели которого включены параллельнорезистор 6, конденсатор 7 и резистор 8, последовательно соединенный с переходом коллекторэмиттер дополнительного транзистора 9, база.которого соединена через резистор 10 и диод 11с базой транзистора 5, через резистор 12 -с источником 13 питания, а через конденсатор14 - с общей шиной; в качестве выхода автогенератора используется эмиттер транзистора5, к которому через емкостную дифферснци.руюшую цепь 15 подключен вход одновибратора16, инверсный выход которого связан со входом одновибратора 17; единичные выходыодновибраторов 16 и 17 связаны со входамилогического элемента ИЛИ 18, выход которогоявляется выходом преобразователя.Конденсатор 19 вместе с катушкой 3 обрауют колебательный контур. Преобразовательработает следующим образом,Преобразователь осуществляет функциивысокочастотного автогенератора синусоидальных колебаний, добротность контура которого 50модулнруется зубчатым вращающимся колесом1 за счет изменения воздушного зазора междуферритовым сердечником 2 и профилем колеса, вносящим в контур активные потери. Ка.уп 1 ка 4 образует трансформаторную связь с 55базовой цепью транзистора 5. При большомкоэффициенте связи и благодаря наличиюшунтируюшего конденсатора 7 в эмитгерной 3 943579 ацепи транзистора 5 имеет место режим ударного возбуждения автогеиератора, который переходит либо в режим установившихся колебаний(большой воздушный зазор), либо в режимсрывающихся колебаний с частотой автомодуля.ции, определяемой постоянной времени эмиттерной ЙС-цепи с учетом шунтирующего действия дополнительного транзистора 9, которыйв режиме возбуждения заперт детектированнымсигналом генератора по цепи диод 11 - резне.тор 10, а при отсутствии последнего отпирается, и, шунтируя ВС-цепь, уменьшает времяосстановления между двумя пачками срывающихся колебаний.3Чтобы уменьшить зависимость работы преобразователя от изменений формы выходныхсигналов автогенератора в качестве информатнвного параметра принят параметр, наименееподверженный изменениям - фронт, соответствующий регенеративному нарастанию возбуждения автогенератора (крутые фронты эпюрыфиг. 2). С этой целью сигнал, снимаемый сэмиттера транзистора 5, днфференцируется ем.костной дифференцирующей цепью 15 и поступа. ет на дискретный формирователь выходногоимпульсного сигнала, выполненный из двухпоследовательно запускаюшихся одновибраторов16 и 17, На выходе логического элементаИЛИ 18 формируется прямоутольный импульснапряжения, частота следования которого равначастоте внешней модуляции,Благодаря применению дискретного формирователя достигается 100%-ная модуляциявыходного сигнала.Таким образом, преобразователь оказываетсяпрактически нечувствительным к изменениямамплитуды и формы "пачек" срывающихсяколебаний, связанных с неидентичностью зубьевколеса и радиальными биениями в рабочемзазоре. Возможная нестабильность частоты авто.модуляции в пределах до 20% перекрываетсявыдержками времени одновибраторон. Временные же искажения сигнала, вносимые запаздыванием, на суммарную выдержку времени одновибраторов при переходе от режима автомодуляцни к режиму установившихся колебаний,в предлагаемом устройстве не больше (з прак.тически в несколько раз меньше), чем величиназапаздывания, вносимая фильтром низких часттот в схеме известного устройства. Кроме того,по сравнению со схемой известного устройства,в предлагаемом устройстве индуктивность резонансного контура генератора выполняется беэнагрузочной обмотки, что повышает как абсолютное значение добротности контура, так иглубину ее модуляции при вращении зубчатогоколеса. Последнее, при прочих равныхусловиях, связано с отсутствием шунтируюшегодействия нагрузки и с уменьшением паразит9435 5ной емкости обмоток, Повышение глубинымодуляции добротности контура позволяет (притом же рабочем зазоре и диаметре зубчатогоколеса) уменьшить шаг зубчатого колеса, т. е,дополнительно повысить чувствительность (или %разрешающую способность) преобразователя. Формула изобретения1 О Преобразователь скорости вращения в часто. ту имйульсов, содержащий вращающееся зуб-, чатое колесо, расположенное в магнитном потоке разомкнутого ферритового сердечника, на кото. ром размещены обмотки, включенные в кол- зЗ лекторную и базовую цепи транзистора авто- генератора, в эмиттерную цепь которого включены параллельно соединенные резистор, кон 79 6денсатор и дополнительный транзистор, о т .и и ч а ю ш и й с я тем, что, с цепью повышения чувствительности преобразователя, оидополнительно содержит первый одновибратор,подключенный через емкостную дифференцирующую цепь к эмиттеру транзистора автогене.ратора, второй одновибратор, подключенный кинверсному выходу первого одновибратора, илогический элемент ИЛИ, с входами которогосоединены единичные выходы одновибраторов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Фурман Б. А. и др. Автогеиераторныйпреобразователь скорости вращения в частотуимпульсов. - "Приборы и системы управления",1973, У 1, с, 38.2, Авторское свидетельство СССР У 640406,кл. Н 02 М 3/44, 1975 (прототип).Составитель И. ГореловТехред А.Ач фенов а Тираж дарственного обретений и Ж.35, Раушс писно ткрытииая наб., д. 5 Редактор М.Заказ 5097/4 ВНИИПИ Гос по делам и