Устройство для определения направления вращения и числа оборотов ротора

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сева СоветскивСоциалистическивРеспублик рп 983545(22) Заявлено 17. 0781 (21) 3319982/18-10 И)М К з с присоединением заявки Йо/ С 01 Р 13/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ И ЧИСЛА ОБОРОТОВ РОТОРАИзобретение относится к приборостроению и .может быть использовано для определения направления вращения и числа оборотов деталей приборов и машин.Известны устройства для определения направления вращения и числа оборотов ротора, содержащие постоянные магниты, расположенные на роторе, . 1 р магнитоуправляемые контакты и схему преобразования сигналов 1.Недостатком известных устройств является невысокая надежность, связанная с применением магнитоуправляемых контактов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее два постоянных магнита, расположенных на роторе в плос" кости, перпендикулярной к оси вращения, и ориентированных противополож" ными полюсами к поверхности ротора, два датчика Холла и схему преобразования сигнала, состоящую из триггера, двух формирователей импульсов,.четы рех схем совпадения, схемы ИЛИ, двух усилителей, ключа и генератора 2.Применение в этом устройстве двух датчиков Холла не позволяет обеспечить его высокую нацежность. Целью изобретения является повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два пос" тоянных магнита, расположенных на ро" торе в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, и ориентированных разноименными полюсами к цилиндрической поверхности ротора, чувствительный элемент и схему преобразования сигнала, состоящую из триггера, двух формирователей импульсов двух схем совпадения и двух усилителей,в качестве чувствительного элемента применен электромагнитный датчик, а схема преобразования снабжена двумяинверторамн, двумя интегрирующими цепями и двумя счетчиками, при этом выход электро" магнитного датчика соединен с входом первого усилителя, выход которого через первый формирователь .импульсов подключен к первому входу триггера, а через первый инаертор и второй фор" мироватвль импульсов - к второму входу триггера, первый выход триггера через первую схему совпадения присоединен к первому счетчику, а через пер" вую интегрирующую цепь и второй усилитель - к управляющему входу первой схемы совпадения, второй выход тригге 983545ра связан через вторую схему совпадения с Вторым счетчиком, а через вторую интегрирующую цепь, второй .Усилитель и второй инввртор - с управляющим входом второй схемы совпадения.На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг.2-4" эпюры напряжений в отдельных точках схем преобразования сигналов. Устройство для определения направления вращения и числа оборотов ротора состоит иэ двух постоянных магнитов 1, электромагнитного датчика 2,усилителя 3, инвертора 4, Формирователей 5 и б импульсов, триггера 7,интегрирующих цепей 8 и 9, усилителя 10, инвертора 11, схем 12 и 13 совпадения, счетчиков 14 и 15устройство работает следующим об"разом.20Постоянные магниты 1, вращаясьвместе с ротором, наводят в электромагнитном датчике 2 последовательностьдвуполярных имйульсов (Фиг. 2 а илиа в зависимости от лаправления вра 25щения, которая усиливается усилите"лвм 3. С выхода усилителя 3 последо"вательность импульсов, поступает навход инвертора 4,на выходе которогопоследовательность имеет вид, пока"занный на Фиг. 2 б или Зб соответственно. Таким образом осуществляетсяраспределение информации по двум ка"налам. Полярности последовательнос-,тей импульсов в обоих каналах обратны друг другу и соответствуют одному из направлений вращения. С выходов усилителя 3 и инвертора 4 последовательности двуполярных,импульсовпоступают на соответствующие входыформирователей 5 и 6 прямоугольных 40импульсов, имеющих однополярное, например положительное, напряжение пи" тания. На выходах Формирователей 5 и б образуется последовательность прямоугольных однополярных импульсов 45(фиг.2 вг и Зв,г).С выходов формирователей 5 и 6 последовательности импульсов поступают на соответствующие раздельныв входы триггера 7, на выходах А и Б.которого формируются пос" ледовательности импульсов, показанные соответственно на фиг. 2 д, е и Зд, в. Таким образом, указанные последовательности импульсов несут инфор" мацию как о напраВлении вращения, так и о числе оборотов ротора.Обе последовательности (фиг. 2 д, е или Зд, е) поступают на соответствующие входы схем 12 и 13 совпадения. Если, например, на управляющем входе схемы 12 совпадения присутствует положительный потенциал; то последовательность импульсов (фиг. 2 д) проходит на выход схемы 12 и поступает на вход счетчика 14 (фиг. 2 ж). При изменении направления вращения положитель"И ный потенциал на управляющем входесхемы 12 совпадения пропадает и появляется на управляющем входе схемы 13совпадения. При этом последовательность импульсов, соответствующая числу оборотов ротора, проходит на выход схемы 13 совпадения и поступаетнасчетчик 15. Положительный потенциал на управляющих входах схем 12 или 13 совпадения Формируется следующим образом.Последовательность импульсов с выходов А и Б триггера 7 поступает на входы интегрирующих цепей 8,и 9, пос" тоянные времени которых равны между собой. При направлении вращения, которому соответствует последовательность импульсов на входах интегрирующих цепей 8 и 9 (фиг. 2 д, .е), напряжение на выходе цепи 8 превышает напряжение на выходе цепи 9, Напряжение с выходов цепей 8 и 9 поступает на соответствующие входы усилителя 10. Для направления вращения, которому соответствуют эпюры напряжений на фиг. 2 д и е, на выходе усилителя 10 будет потенциал, близкий к положительному напряжению источника питайия (Фиг. 4 а), а на выходе инвертора 11 - потенциал, близкий к отрица" Тельному напряжению источника (Фиг. 4 б), Положительный потенциалс выхода усилителя 10 поступает на управляющий вход схемы 12 совпадения. При изменении направления вращения (линия А-А на Фиг. 4) напряжение на выходе интегрирующей цепи 8 станет меньше напряжения на выходе цепи 9, что вводит усилитель 10 в состояние насыщения, обратное предшествовавшему. Соответственно изменится на обратное и напряжение на выходе инвертора 11. (Состояние напряжений на выходе усилителя 10 и инвертора 11 после изменения направления вращения показано на Фиг,4 а и б за линией А-А). Таким Образом,в момент изменения нап" равления вращения положительный потенциал на управляющем входе схемы 12 совпадения пропадет и появится на управляющем входе .схемы 13 совпадения.В случае, если интервалы времени 1 и (фйг. 2) равны, на выходах обеих дифФеренцирующих цепей 8 и 9 значения напряжений близки между собой, При этом усилитель 10 может находиться в одном из состояний насыщения, однако это состояние не,обязательно соответствует истинному направлению вращения,Поэтому необходимым условием.пра" вильного определения направления вращения является неравенство интервалов времени 1 и й .Эти интервалы не равны между собой, если угол между магнитаЮ ми в плоскости вращения не равен 180.Данная аналоговая схема определения направления вращения, в отличИеот возможных цифровых схем аналогичного назначения, устойчиво работает не только при высоких, но и при малых . скоростях вращения, когда возможнапотеря одного илн нескольких.импульсов последовательности," изобра-. женной на фиг. 2 а. Кроме того, она отлйчается высокой помехоустойчи востью ввиду низкого сопротивления электромагнитного датчика, а также температурной стабильностью в отли=. чие от датчйков Холла. 10 формула изобретения15Устройство для определения направления вращения н числа оборотов ротора, содержащее два постоянных магнита, расположенных на роторе в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, и ориентированных разноименнымиполюсами к цилиндрической поверхности ротора, чувствительный элемент исхему преобразования сигнала, состоящую из триггера, двух формирователей импульсов, двух схем совпаденияи двух усилителей, о т л н ч а ю -щ е е с я тем, что, .с целью повьазе,ння надежности, в качестве чувствительного элемента применен электромагнитный датчик, а схема преобразования снабжена двумя ннверторами, двумя интегрирующими цепями и двумя счет. чиками, при этом выход электромагнитного датчика соединен с вход 4 первого усилителя, выход которого через первый формирователь импульсов подключен к первому входу триггера, а через первый инвертор и второй фор" мирователь импульсов - к второму входу триггера, первый выход триггера через первую схему совпадения присоединен к первому счетчику, а через первую интегрирующую цепь и второй усилитель - к управляющеаеу входу пер,вой схем совпадения, второй выход триггера связан через вторую схему совпадения с вторым счетчиком, а через вторую интегрирующую цепь, второй усилитель и второй инвертор - с управляющим входом второй схемы совпадения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР М 478250, кл, 6 01 Р 13/ОО, 1975.2. Авторское свидетельство СССР Ю 742797, кл. 6 01 Р 13/00, 1978 (прототип).