Устройство для измерения малых угловых скоростей

.ь КАЮ Союз СоветскихСоциалист ицесиихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЮТЕЛЬСТВ(22) Заявлено 24.01.77 (21) 2441301/18-10 5) М. Кл 6 01 Р 3 аявки-с присоединением23) Приоритет -асударстввнный квинтет СССР ва делам нзюбрвтвннй н вткритнйОпубликовано 05 10 79 Бюллетеи Дата опубликования описания 05. 3) УДК 531.771(088.8) 72) Авторы из обретен и, А, Пьянков и Л. В. Барано 1) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ еритель. для из. сы гидравугих мед 5 меричностьтей очастот.из-за 5 Изобретение относится к области иной техники и может найти примененимерения скорости перемещения траверлических прессов, а также скорости дрлепно перемещающихся механизмов,Известны измерители утловой скосодержащие сельсин, подключенный ктельной схеме (13.Однако отмечается недостаточная тпри измерении с малых угловых скоронизкая надежность измерения при высоных колебаниях скорости, возникающихвибрации объекта. Наиболее близким по технической сущностиявляется устройство для преобразования утловой скорости вращения вала в частоту следования импульсов, выход которого можно использовать непосредственно для измерения скорости. Устройство состоит из последовательно соединен:ных генератора опорной частоты, делителя, фазорасщепительного блока, фазоврашателя, соединенного с валом, скорость которого иэмеряетс умножителя частоты и блока сравнения 2). Однако зто устройство нельзя использовать , для измерения быстро меняющихся скоростейЦелью изобретения является расширение диапазона измерений в условиях вибраций объек. та.Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения малых угловых скоростей снабжено преобразующим блоком, состоящииз триггеров с фаэовым гистереэисом, синхронизирующие входы которых подключены черезусилитель. ограничитель к статорной обмотке фа.зовращателя, генератора опорной частоты, подклченного через делитель частоты и фазорасщепитель к роторной обмотке и к распределителюимпульсов, выходы которого включены на потенциальные входы триггеров с фазовым гистерезисом, а выходы триггеров подключены к измерительной схеме,На фиг. 1 дана блок. схема устройства дляизмерения малых угловых скоростей; на фиг,2 - блок. схема триггера с фазо ым гистерезисом; на фиг, 3 - диаграммы состояний в раз.личных точках блок-схемы фиг. 1 для случая,когда схема содержит один триггер с фазовыми690389 гистерезисами; на фнг. 4 - диаграммы работытриггеров с фаэовым гистереэисом для случая,когда схема содержит четыре триггера.Устройство содержит генератор 1 опорнойчастоты, делитель 2, фазорасшепительный блок 3,фазоврашатель 4, усилитель-ограничитель 5, распределитель 6 импульсов, сумматор 7, частотомер 8, триггеры с фазовым гистерезисом 9, со.стоящие (фнг. 2) из потенциально- импульсныхключей 10, 11 и собственно триггера 12.1 ОГенератор 1 вырабатывает импульсы опор.ной частоты Е, (фиг. За), которые поступаютна входы делителя 2 и распределителя 6. С вы.хода делителя 2 напряжение частоты Фг =1;г - ,где М - коэффициент деления делителя 2, через 15фазорасшепительный блок 3 поступает в фаэоврашатель 4. Переменное напряжение с выходафаэоврашателя 4 поступает на вход усилителяограничителя 5, где усиливается и ограничивается до прямоугольного напряжения (фиг. З,г), Овеличина фазового сдвига которого пропорциональна углу поворота ротора фазовращателя 4.Выходные сигналы усилителя. ограничителя 5 после дифференцирования, выделяюшего их перед.ние фронты, подается на синхровходы триггеровс фазовым гистерезисом 9,Триггер с фазовым гистереэисом 9 состоитиз собственно триггера 12 и двух потенциальиоимпульсных ключей 10 и 11 на его входах, импульсные входы которых объединены в синхровход триггера 9, а потенциальные входы нредставляют управляющие входы этого триггера.Распределитель импульсов б осуществляетвыработку пар стробирующих импульсов С, и Сг(фиг. 1 и фиг. 3, б, в).Каждая пара импульсов З 5С, и Сг подается на свой триггер с фазовымгистерезисом 9 и сдвинута по фазе относигельнососедней пары стробирующих импульсов на величину Ф =, - , - , где и - количество тригге 36040ров с фазовым гистереэисом,При вращении ротора фаэовращателя 4 счастотой Фз могут иметь место три различныхварианта временного расположения выходногоимпульса усилителя ограничителя 5 относнтель.но стробирующих импульсов С, и Сг (для входов каждого из триггеров), а именно:а) импульс усилителя 5 совпадает с С 1 (мо.мент т, на фиг, 3, г);б) импульс усилителя 5 совпадает с Сг (мо.мент тэ на фиг. З,г);в) импульс усилителя 5 не совпадает ни сСнн с Сг (моменты тг и т 4 на фиг. З,г).Состояние триггера 12 изменяется только впервых двух случаях, причем, если имеет местосовпадение со стробом Сто триггер переключается, например, в состояние " Г (или это состояние подтверждается), Если же имеет местосовпадение со стробом Сг, то он переключается в состояние "О, (нли эго состояние подтверждается) (фиг. 3, д).Пусть в течение некоторого конечного ин. тервала времени измеряемая скорость постоянна (1 з = сопят). Тогда в силу того, что измеряемая скорость мала (1 э ( 1 г) на протяжении некоторой части рассматриваемого интервала времени выходные импульсы усилителя-ограничителя 5 совпадают со стробами С, (случай а), затем не будут совпадать ни с С ни с Сг (случай в) и далее совпадают со стробами Сг (случай б).Таким образом, ключи 10 и 11 пропускают на входы триггера 12 повторяюшиеся серии им. пульсов, причем частота повторения этих серий пропорциональна угловой скорости фаэовращателя. Состояние триггера 12 изменяется под дей. ствием первого импульса каждой серии, поэтому частота переключения триггера также пропорциональна угловой скорости фазоврашателя 4.Частота импульсного напряжения на выходе каждого из триггеров с фазовым гистерезисом 9 равнаб 4 = г - (г + г) (1)(2) где к - коэффициент деления делителя 2, равный К = Отсюда 1, = Иг, поэтому из формулы (2) получают (3)ИзВ формулах (1) - (3) знаки "+означают только направление вращения ротора фазоврашателя 4, далее они не учитываются.Флуктуация фазы положительного фронта напряжения, поступающего на синхровход триггера 9, вызванная высокочастотными колебаниями измеряемой скорости из-за вибрации объекта (фиг, 3, г) и происходящая в пределах зоны гистерезиса (т, е, в интервале между задним фронтом одного стробируюшего импульса и перед. ним фронтом другого), вызывает соответствующее смещение (флуктуацию) моментов переключения триггера 9, если она случается в моменты времени т, или тз, и не вызывает изменения состояния триггера, если она случается в момен. ты времени тг или т 4 (фиг, З,д).В любом случае такие колебания измеряемой скорости не приводят к изменению частоты переключения триггера, так как не вызывают его ложных переключений из.за флуктуаций фазы напряжения частоты Фг + Хг и, следовательно, не вносят погрешность в результат измерения скорости объекта.На фиг, 3, е показаны моменты переключения триггера 9 из одного состояния в другое в зависимости от величины фазового сдвига выходного напряжения усилителя-ограничителя 5.Здесь же указана величина зоны гистерезиса.Если устройство содержит не один триггерс фазовым гнстерезисом, а несколько (например, и триггеров), то, в связи с тем, что парыстробирующнх импульсов С, и С, управляющиепереключениями каждого из триггеров, сдвину.ты по фазе, переключение триггеров 9 происходит поочередно по мере вращения ротора фаэовращателя 4 и на выходе сумматора 7 имеет,напряжение с частотой1 = пса =оМ 1 э (4) 10Увеличение количества триггеров с фазовымгистерезисом отражается и на значении зоныгистерезиса предлагаемого устройства в целом,а именно она возрастает в и раз по сравнениюс устройством, содержащим один триггер с фазовым гистерезисом.На фиг. 4 приведено устройство с четырьмятриггерами. На фнг. 4 а, б, в, г изображены моменты переключения каждого из четырех триггеров соответственно в зависимости от величины фазового сдвига выходного напряженияусилителя-ограничителя 5; на фиг, 4 д - моменты появления импульса на выходе сумматора 7,вызванного переключением одного (любого)триггера, и указана величина зоны гистерезисапредлагаемого устройства в целом,Полученная частота 1 на выходе сумматора 7,пропорциональная угловой скорости вращенияротора фазовращателя 4, поступает на частото. мер 8, осуществляющий индикацию этой частоты в цифровой форме.Формула изобретенияУстройство для измерения малых угловыхскоростей, содержащее фазовращатель, подклю.ченный к измерительной схеме, выполненнойв виде сумматора и частотомера, о т л и ч аю щ е е с л тем, что, с целью расширения диапазона измерений в условиях вибрации объекта, оно снабжено преобразующим блоком, состоящим из триггеров с фазовым гистерезисом,синхроннзирующне входы которых подключенычерез усилитель-ограничитель к статорной об.мотке фазовращателя, генератора опорной частоты, подключенного через делитель частоты и фазорасщепнтель к роторной обмотке и к распределителю импульсов, выходы которого включены на потенциальные входы триггеров с фазовым гнстерезнсом, а выходы триггеров подключены к измерительной схеме,Источники информации,.тринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Яф 322719кл. 6 01 Р 3(4 Ь, 1971,2. Авторское свидетельство СССР 1". 325619кл. 6 06 4 3/00, 1968 (прототип),. 690389 Составитель Е. ШвецовТехред М.Петко Корректор Н, Горва едактор По СС Тираж 1090ЦНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб 5955 4 илиал ППП Патент", т. Ужгород, ул. Проектная