Датчик угловой скорости вращения вала

Союз СоветскнкСецнаяистическнкресяубпик ВТОРСКОМ ЕТЕПЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 08.09,80 (21) 297.01,83 Дата опубликования описа П, Волков " Л Мартирос й й(72) Авторы изобретеии Артамонов.Киселев,М Карамзин:, С".Ъ" .СафоновФМосковский институт электронного ма Заявитель ЧИК УГЛОВОЙ СКОРОСТИВРАЩЕНИЯ ВАЛ тся тем,вращем ка ин зобретение относится к автоматиизмерительной технике и может быть использовано для определения скорости вращения валов механизмов.и машин.По основному авт,св. У 607144 известен датчик угловом скорости вращения вала, содержащий зубчатый элек" тропроводный диск и катушку индуктивности, включенную в измерительную схему, С целью повышения глубины модуляции выходного сигнала пазы электропроводного диска заполнены замкнутым по окружности ферромагнетиком 13.Недостаток этого датчика заключается в низкой помехоустоичивости к проьешленным помехам и импульсным электромагнитным полям, что затрудняет его использование в ряде меха- го низмов и машин. Высокая чувствительность этого датчика к помехам вызвана тем, что при его работе величина индуктивности статора изменяется в некоторых пределах, не меняя своего знака, причем индуктивность всегда остается большей нуля, поэтому при воздействии на катушку статора и про водники, соединяющие ее со схемой автогенератора, внешних электромагнитных полей происходит изменение условий возбуждения генератора (баланса фаз и баланса амплитуд ), последнее приводит к паразитной амплитудной и частотной модуляции выход" ного сигнала. Наложение паразитной модуляции на модуляцию, обусловленную вращением ротора, снижает точность измерения угловой скорости и приводит к появлению сбоев в показаниях регистрирующего прибора, подключенного к выходу датчика.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости датчика угловой скорости вращения вала,Поставленная цель достигае что в датчик угловой скорости ния вала введена вторая катуш99313дуктивности, причем первая и втораякатушки индуктивности выполнены зубцеобразными с шагом, равным шагу зубцов ротора, и сдвинуты одна относительно другой на половину их зубцового деления, при этом обе катушкииндуктивности соединены со схемойавтогенератора,На фиг. 1 изображена конструкциядатчика угловой скорости вращения ва рла; на фиг. 2 - схема выполнения катушек индуктивности статора; на фиг.3 временные диаграммы сигналов датчика при непрерывном вращении ротора.Датчик угловой скорости вращениявала (фиг.1) содержит входной вал 1,отцентрированный во вращающихся опорах 2, установленных в разъемном корпусе 3. На валу 1 жестко закрепленротор 4, выполненный из диамагнитного материала (,например алюминиевыйсплав Д) с радиальными. прорезями,заполненными замкнутым по окружности ферромагнетиком. В корпусе 3 закреплен статор 5 с первой 6 и второй д 57 катушками индуктивности (фиг.2 ),Статор представляет собой дискиз диэлектрика с радиальными прорезями, равномерно расположенными поокружности, в которые уложены первая6 и вторая 7 катушки индуктивности,имеющие угловой шаг 7, равный шагузубцов ротора 4. При этом катушки индуктивности смещены одна относительной другой по углу на половину ихзубцового деления. Собственная электромагнитная связь М между первой ивторой катушками индуктивности (приудаленном роторе ) равна нулю вследствие того, что ЭДС, наводимые в каждом участке одной катушки со стороны симметрично расположенных участков второй катушки, равны по величине и противоположны по знаку. Датчик работает следующим образом,При вращении ротора его зубцы последовательно перекрывают полюса первой и второй катушек индуктивности статора, при этом изменяется эффективная площадь экранирования катушек и, следовательно, коэффициент их электромагнитной связи М по синусоидальному закону (Фиг.3). Величина М изменяется от максимального положительного значения (через нуль ) до максимального отрицательного значения.Прохождение зубцов ротора над полюсами катушек приводит к срыву колебаний автогенератора (нарушается не только условие баланса амплитуд но и условие баланса фаз), поскольку коэффициент электромагнитной связи катушек принимает отрицательное значение. При перекрытии полюсов катушек участками, пазов ротора, заполненными Ферромагнетиком, М становится положительным и автогенератор возбуждается (соблюдается условие баланса амплитуд и баланса фаз ). Таким образом, на выходе автогенератора образуется напряжение Ог, представляющее собой пацки высокочастотных колебании (фиг.3)Использование в датчике двух катушек индуктивности со знакопеременным коэффициентом электромагнитной связи М в функции угла поворота ротора обеспечивает нечувствительность датчика к импульсным электромагнитным помехам и повышает стабильность моментов возбуждения и срыва колебаний автогенератора, так как изменение режима работы последнего (генерация или пауза ) происходит в момент изменения знака связи катушек (при переходе М через нуль ). Изменение знака электромагнитной связи может произойти либо при повороте ротора либо при изменении направления тока лишь в одной из катушек. При воздействии электромагнитных помех направление наведенного тока одинаково в обеих близкарасположенных катушках, равномерно распределенных на статоре. Следовательно, электромагнитная связь между катушками не меняет знака под действием помех и не изменяются условия возбуждения или срыва колебаний автогенератора. При положениях ротора, соответствующих положительной полуволне электромагнитной связи М катушек, генератор находится в режиме возбуждения вне зависимости от величины и формы наводки, а при положениях ротора, соответствующих отрицательной полуволне, генератор жестко заперт и датчик нецувствителен к внешним электромагнитным воздействиям, что исключает появление ложных сигналов на выходе датчика.Стабильность моментов возбуждения и срыва колебаний повышается за сцет установления максимальной степени связи активного. элемента автогенератора с катушками индуктивности. В известном датчике это сде99315лать невозможно иэ-эа того, что ин- дуктивность катушки не меняет знака и при превышении некоторой величины степени связи активного элемента с катушкой срыв колебаний прекра щается и датчик становится неработоспособным.Пачки высокочастотных колебаний с выхода автогенератора подаются на амплитудный детектор, на выходе ко 1 О торого образуются прямоугольные импульсы ОВ,(фиг.3), поступающие на регистрирующий прибор. Поскольку частота возбуждений и срывов колебаний автогенератора пропорциональна угловой скорости ротора, показания регистрирующего прибора соответствуют измеряемой угловой скорости вращения.Выходным сигналом датчика явля ются прямоугольные импульсы с большой крутизной фронтов, благодаря чему повышается точность измерения малых угловых скоростей в присутствии интенсивных помех.При использовании в качестве регистрирующего прибора электронно- счетного частотомера оказывается воз.можным получить индикацию на цифровом табло непосредственно в единицах 30 .скорости вращения об/мин ). Для этогоротор датчика выполняется с числомпрорезей равным 60, а время счетачастотомера устанавливается равным 1 с,Нижний предел диапазона измеряемых, ускоростей при этом равен 1 об/мин,а верхний предел достигает 30 тыс.об//мин. и ограничивается механической прочностью конструктивных элементов,Наличие второй дополнительной об- аомотки статора, смещенной относительно первой на половину их зубцового 25 6деления, позволяет точно фиксировать моменты возбуждения и срыва колебаний автогенератора независимо от внешних возмущающих факторов, Это дает воэможность повысить помехоустойчивость и точность датчика при его эксплуатации в условиях интенсивных электромагнитных помех(в составе электродугового сварочного оборудования, установок высокочастотного нагрева, в электромагнитной дефектоскопической аппаратуре).Предлагаемый датчик выгодно отличается от известного возможностью упрощения измерительной схемы и увеличения длины соединительных. кабелей, что устраняет необходимость разработки ряда датчиков, имеющих близкие диапазоны измеряемых скоростей вращения.формула изобретенияДатчик угловой скорости вращения вала по авт.св. Нф б 07144, о т лич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введена вторая катушка индуктивности, причем первая и вторая катуш" ки индуктивности выполнены зубцеобразными с шагом, равным шагу зубцов ротора, и сдвинуты .одна относительно другой на половину их зубцового деления, при этом обе катушки индуктивности соединены со схемой автогенератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР й б 07144, кл. С 01 Р 3/48, 1978.Составитель И.Иочарскаядактор А, Лежнина Техредй. Кастелееич Корректор 8. Прохненко лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,аказ 446/59 8 НИИПИ Госу . по делаи 113035, Мос тираж 871арстаенного зобретений и ва, Ж, Ра Подписноеоиитета СССРоткрытийшская наб., д, 4/5