RU1775670C - Reversible contact-free direct-current tachogenerator - Google Patents
Reversible contact-free direct-current tachogeneratorInfo
- Publication number
- RU1775670C RU1775670C SU804847550A SU4847550A RU1775670C RU 1775670 C RU1775670 C RU 1775670C SU 804847550 A SU804847550 A SU 804847550A SU 4847550 A SU4847550 A SU 4847550A RU 1775670 C RU1775670 C RU 1775670C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- poles
- hall sensors
- pair
- sensors
- amplifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Использование: измерение угловой скорости вращени . Сущность изобретени :ре- версивный бесконтактный тахогенератор посто нного тока содержит короткозамкнутый ротор, статор, состо щий из двух пар полюсов, на первой паре которого размещена обмотка возбуждени , а на каждом из полюсов установлены датчики Холла. Датчики Холла второй пары полюсов подключены к источнику посто нного тока, датчики Холла полюсов с обмоткой возбуждени расположены по оси симметрии этих полюсов, выходные цепи этих датчиков соединены последовательно - согласно между собой и последовательно-встречно с выходными цеп ми датчиков Холла других полюсов и соединены с входом усилител посто нного тока. К выходу усилител подключены цепи питани датчиков Холла полюсов с обмоткой возбуждени . 2 ил.Usage: measurement of angular velocity of rotation. SUMMARY OF THE INVENTION: A reversible non-contact direct current tachogenerator contains a short-circuited rotor, a stator consisting of two pairs of poles, on the first pair of which an excitation winding is placed, and Hall sensors are installed on each of the poles. The Hall sensors of the second pair of poles are connected to a constant current source, the Hall sensors of the poles with the field winding are located along the axis of symmetry of these poles, the output circuits of these sensors are connected in series - in parallel and in series with the output circuits of the Hall sensors of the other poles and connected to DC amplifier input. The output of the amplifier is connected to the power supply circuit of the Hall sensor poles with an excitation winding. 2 ill.
Description
ЈЈ
Изобретение относитс к технике измерени параметров вращени машин, а конкретно к устройствам дл измерени угловой скорости.The invention relates to techniques for measuring rotation parameters of machines, and more particularly, to devices for measuring angular velocity.
Известен бесконтактный тахогенератор сдатчиками Холла, магнитна цепь которого состоит из замкнутого магнитопровода, посто нных магнитов по продольной оси, ферромагнитных полюсов по поперечной оси (имеютс ввиду электрические оси). Ко- роткозамкнутый ротор представл ет собой цилиндр из диамагнитного или магнито- твердого материала. На концах полюсов поперечной оси в рабочем зазоре размещают датчики Холла. То.човые электроды последних подключают к источнику посто нного тока или переменного, При вращении ротора в поле посто нных магнитов возникают поперечный магнитный поток и соответствующа ЭДС датчиков Холла, пропорциональные угловой скорости вращени ротора . Дл повышени крутизны передаточной характеристики на полюсах поперечной магнитной цепи размещают измерительную обмотку, напр жение с которой подают на токовые электроды датчиков Холла.A non-contact tachogenerator is known for Hall transmitters, the magnetic circuit of which consists of a closed magnetic circuit, permanent magnets along the longitudinal axis, ferromagnetic poles along the transverse axis (electrical axes are meant). The short-circuited rotor is a cylinder of diamagnetic or magnetically hard material. At the ends of the poles of the transverse axis, Hall sensors are placed in the working gap. The point electrodes of the latter are connected to a constant current or alternating current source. When the rotor rotates in the field of permanent magnets, a transverse magnetic flux and the corresponding EMF of the Hall sensors are proportional to the angular velocity of the rotor. In order to increase the steepness of the transfer characteristic, a measuring winding is placed at the poles of the transverse magnetic circuit, the voltage of which is applied to the current electrodes of the Hall sensors.
Недостатками тахогенератора вл ютс :The disadvantages of the tachogenerator are:
мала крутизна передаточной характеристики при низких частотах вращени :low steepness of the transfer characteristic at low speeds:
нелинейность передаточной характеристики , особенно при значительном динамическом диапазоне измерени ;non-linearity of the transfer characteristic, especially with a significant dynamic measurement range;
погрешность измерени , вызванна зависимостью параметров датчиков Холла от температуры и нестабильностью магнитного потока возбуждени .measurement error caused by temperature dependence of the parameters of the Hall sensors and instability of the magnetic flux of excitation.
В качестве прототипа выбран реверсивный бесконтактный тахогенератор посто нного тока, содержащий на статоре дваAs a prototype, a reversible non-contact direct current tachogenerator was selected, containing two stator
33
33
ОABOUT
полюса с обмоткой возбуждени и два полюса с размещенными на них датчиками Холла, подключенными к источнику посто нного тока. На роторе расположена корот- козамкнута обмотка. Дл повышени крутизны передаточной характеристики на каждом полюсе с обмоткой возбуждени размещены в рабочем зазоре симметрично относительно оси полюса дополнительно по меньшей мере два датчика Холла. Потенциальные электроды датчиков Холла, принадлежащих каждому из полюсов с обмоткой возбуждени , соединены между собой последовательно-встречно и последовательно-согласно с потенциальными электродами датчиков Холла других полюсов . Дополнительные датчики Холла также частично пронизываютс поперечным магнитным потоком, пропорциональным частоте вращени ротора, благодар чему крутизна передаточной характеристики та- хогенератора увеличиваетс .poles with field winding and two poles with Hall sensors placed on them, connected to a constant current source. A short-circuit winding is located on the rotor. In order to increase the steepness of the transfer characteristic, at least two additional Hall sensors are arranged symmetrically with respect to the axis of the pole at each pole with an excitation winding. The potential electrodes of the Hall sensors belonging to each of the poles with an excitation winding are interconnected in series in the opposite direction and in series in accordance with the potential electrodes of the Hall sensors of the other poles. Additional Hall sensors are also partially penetrated by a transverse magnetic flux proportional to the rotor speed, whereby the steepness of the transfer characteristic of the tachogenerator is increased.
Описанному тахогенератору присущи перечисленные выше недостатки, причем нелинейность передаточной характеристики вызвана соответствующей зависимостью поперечного магнитного потока от угловой скорости вращени ротора и нелинейностью передаточных характеристик датчиков Холла. Кроме того, к недостаткам следует отнести большое число используемых в та- хогенераторе датчиков Холла, что усложн ет схему и удорожает устройство.The described tachogenerator has the above-mentioned disadvantages, the non-linearity of the transfer characteristic caused by the corresponding dependence of the transverse magnetic flux on the angular velocity of rotation of the rotor and the non-linearity of the transfer characteristics of the Hall sensors. In addition, a large number of Hall sensors used in the tachogenerator should be attributed to disadvantages, which complicates the circuit and makes the device more expensive.
Целью изобретени вл етс устранение указанных недостатков, а именно повышение точности, крутизны передаточной характеристики и расширение .динамического диапазона измерени ,The aim of the invention is to remedy these drawbacks, namely, increasing the accuracy, steepness of the transfer characteristic and expanding the dynamic range of measurement,
Поставленна цель достигаетс тем, что в известный реверсивный бесконтактный тахогенератор посто нного тока, содержащий короткозамкнутый ротор, статор, состо щий из двух пар полюсов, на первой паре из которых размещена обмотка возбуждени , а на каждом из полюсов в рабочем зазоре установлены датчики Холла, потенциальные электроды которых св заны между собой, и индикатор, при этом датчики Холла, установленные на второй паре полюсов подключены к источнику посто нного тока, дополнительно введен усилитель посто нного тока, а датчики Холла первой пары полюсов установлены симметрично относительно продольной оси этих полюсов , при этом потенциальные электроды датчиков Холла в парах соединены между собой последовательно-согласно, а между парами -- последовательно-встречно, причем потенциальный электрод одного из дат- чиков Холла второй пары датчиковThis goal is achieved by the fact that in the well-known reversible non-contact direct current tachogenerator containing a short-circuited rotor, a stator consisting of two pairs of poles, the first pair of which contains an excitation winding, and potential sensors are installed on each of the poles in the working gap, the electrodes of which are interconnected, and an indicator, while the Hall sensors installed on the second pair of poles are connected to a constant current source, a constant current amplifier is introduced, and Hall sensors and the first pair of poles are mounted symmetrically with respect to the longitudinal axis of these poles, while the potential electrodes of the Hall sensors in pairs are connected in series according to each other, and between the pairs are connected in series, the potential electrode of one of the Hall sensors of the second pair of sensors
соединен с первым входом усилител , ко второму входу которого подключен потенциальный электрод одного из датчиков первой пары, токовые электроды датчиковconnected to the first input of the amplifier, to the second input of which a potential electrode of one of the sensors of the first pair is connected, current electrodes of the sensors
Холла первой пары объединены попарно, причем одна пара объединенных токовых электродов подключена через индикатор к первому выходу усилител посто нного тока , друга - ко второму выходу этого жеThe halls of the first pair are combined in pairs, with one pair of combined current electrodes connected through an indicator to the first output of the DC amplifier, and the other to the second output of the same
0 усилител .0 amplifier.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение тахогенератора; на фиг. 2 - принципиальна электрическа схема включени датчиков Холла.In FIG. 1 shows a cross section of a tachogenerator; in FIG. 2 is a circuit diagram of the inclusion of Hall sensors.
5 Реверсивный бесконтактный тахогенератор посто нного тока представл ет собой электрическую машину с короткозамкнутым ротором 1, статором 2 с двум парами полю- coBi На диаметрально противоположных по0 лост х 3 первой пары размещена обмотка возбуждени 4. На полюсах 5 второй пары в рабочем зазоре установлены датчики Холла 6 и 7. На полюсах первой пары также установлены датчики Холла 8 и 9 симметрично5 The reversible non-contact direct current tachogenerator is an electric machine with a squirrel-cage rotor 1, a stator 2 with two pairs of poBi. Excitation winding 4 is placed on diametrically opposite cavities 3 of the first pair. Hall sensors are installed on the poles 5 of the second pair in the working gap 6 and 7. At the poles of the first pair, Hall sensors 8 and 9 are also installed symmetrically
5 относительно продольной оси этих полюсов . Потенциальные электроды датчиков Холла в парах соединены между собой последовательно-согласно . Один из потенциальных электродов из второй пары датчиков5 relative to the longitudinal axis of these poles. Potential electrodes of Hall sensors in pairs are interconnected in series according to. One of the potential electrodes from the second pair of sensors
0 соединен с первым входом усилител посто нного тока 10, ко второму входу которого подключен потенциальный элект род одного из датчиков Холла первой пары датчиков. Токовые электроды датчиков Холла 8, 90 is connected to the first input of the DC amplifier 10, to the second input of which a potential electrode of one of the Hall sensors of the first pair of sensors is connected. Current electrodes of Hall sensors 8, 9
5 первой пары попарно объединены, причем одна пара этих электродов подключена через индикатор 11 к первому входу усилител посто нного тока 10. друга - ко второму выходу того же усилител . Токовые электро0 ды датчиков Холла б, 7 второй пары также попарно объединены и подключены к источнику посто нного тока 12. Датчики Холла в каждой из пар выбраны таким образом, чтобы из суммарное остаточное напр жение на5 of the first pair are combined in pairs, moreover, one pair of these electrodes is connected through an indicator 11 to the first input of the DC amplifier 10. the other to the second output of the same amplifier. The current electrodes of the Hall sensors b, 7 of the second pair are also pairwise connected and connected to a constant current source 12. The Hall sensors in each of the pairs are selected so that from the total residual voltage to
5 потенциальных электродах было близко к нулю.The 5 potential electrodes were close to zero.
Работает тахогенератор следующим образом . Обмотка возбуждени 4 создает по оси первой пары полюсов 3 магнитный по0 ток Фь, который пронизывает вращающийс ротор 1 и вызывает в его обмотке ЭДС. Вызванный этой ЭДС ток обмотки ротора создает неподвижный в пространстве магнитный поток Фч по оси второй пары полю5 сов 5. Поток Фч также пронизывает ротор, вызывает в его обмотке соответствующие - ЭДС и ток, а последний - магнитный поток по оси первой пары полюсов вторичную реакцию ротора. В результате магнитный поток по оси первой пары полюсов уменьшаетс до значени . Поток Oq, воздейству на датчики Холла 6, 7 создает на их потенциальных электродах ЭДСThe tachogenerator operates as follows. The excitation winding 4 generates along the axis of the first pair of poles 3 a magnetic flux Фb, which penetrates the rotating rotor 1 and induces an EMF in its winding. The rotor winding current caused by this EMF creates a stationary magnetic flux of the PSF along the axis of the second pair of poles 5 poles 5. The PSF also penetrates the rotor, causes the corresponding EMF and current in its winding, and the latter - the magnetic flux along the axis of the first pair of poles, the secondary reaction of the rotor . As a result, the magnetic flux along the axis of the first pair of poles is reduced to a value. Oq flow, acting on Hall sensors 6, 7 creates an EMF on their potential electrodes
Eq Kq In. f l(t)Bq,Eq Kq In. f l (t) Bq,
где Kq - чувствительность датчиков к магнитной индукции;where Kq is the sensitivity of the sensors to magnetic induction;
In - ток питани датчика;In is the sensor supply current;
fi(t) - функци , описывающа вли ние температуры на чувствительность датчиков Холла;fi (t) is a function describing the effect of temperature on the sensitivity of Hall sensors;
Bq - магнитна индукци в рабочем зазоре второй пары полюсов.Bq is the magnetic induction in the working gap of the second pair of poles.
Аналогично, поток Od, воздейству на датчики Холла 8 и 9, создает на их потенциальных электродах ЭДСSimilarly, the Od flow, acting on Hall sensors 8 and 9, creates EMF on their potential electrodes
Ed Kd Bbixf2(t)Bd,Ed Kd Bbixf2 (t) Bd,
где Kd, f2(t) параметры аналогичные, соответственно Kq и fi(t);where Kd, f2 (t) are similar parameters, respectively, Kq and fi (t);
вых - выходной ток усилител ;o - the output current of the amplifier;
Bd - магнитна индукци в рабочем зазоре первой пары полюсов.25Bd is the magnetic induction in the working gap of the first pair of poles. 25
На вход усилител посто нного тока 10 подаетс разность ЭДС А Е Eq - Ed.The difference between the EMF A E Eq - Ed is applied to the input of the DC amplifier 10.
Выходной ток усилител Amplifier output current
lBWx (Eq-Ed)30lBWx (Eq-Ed) 30
KyKqlnMOBqKyKqlnMOBq
1 +KyKdf2(t) Bd 1 + KyKdf2 (t) Bd
где Ку - коэффициент усилени усилител . 35 Обеспечив соответствующим выбором Ку выполнение соотношени KyKdf2(t)Bd 1 (при наименьшем значении Bd), получаютwhere Ku is the gain of the amplifier. 35 Having ensured the appropriate choice of Ku the relation KyKdf2 (t) Bd 1 (at the lowest value of Bd), get
IBblx Rqfl(t)Bqln/Kdf2(t)BdIBblx Rqfl (t) Bqln / Kdf2 (t) Bd
При изготовлении датчиков Холла из одного и того же материала и по одинаковой технологии следует ожидать, что отношение Kqf i(t)/Kdf2(t) будет практически стабильным 45 при изменении температуры и магнитной индукции, воздействующих на датчики Холла .In the manufacture of Hall sensors from the same material and using the same technology, it should be expected that the ratio Kqf i (t) / Kdf2 (t) will be practically stable 45 with a change in temperature and magnetic induction acting on the Hall sensors.
Обозначив приведенное выше отношение через Ко, получают50Denoting the above ratio by Ko, get 50
i - k i Bq i - k i Bq
ВЫХ - «Ч In r OUTPUT - “Ч In r
- -
3d Фд3d fd
SqOd SqOd
где Sd, Sq - площади поперечных сечений полюсов.where Sd, Sq are the cross-sectional areas of the poles.
Значени магнитных потоковMagnetic flux values
Ф0 F0
Gq g0 Фь т go Gd Gq a + 1 Gq g0 fi t go Gd Gq a + 1
10 10
15 fifteen
55
00
5 5
00
5 5
00
55
Od Od
ФьFi
00
до Gd Gq о/2 -f 1to Gd Gq o / 2 -f 1
где Gq, Gd - магнитные проводимости по оси второй и первой пар полюсов; д0 - электрическа проводимость части обмотки ротора, ограниченной в тангенциальном направлении двугранным углом в один радиан.where Gq, Gd are the magnetic conductivities along the axis of the second and first pairs of poles; d0 is the electrical conductivity of a part of the rotor winding bounded in the tangential direction by a dihedral angle of one radian.
Подставив значени Oq и Od в формулу дл 1вых, получаютSubstituting the values of Oq and Od in the formula for 1out, get
вых Ко In К- Gq go (Л . Out Ko In K - Gq go (L.
iqiq
Последнее выражение показывает, что выходной сигнал - ток усилител 10. измер емый индикатором 11. пр мо пропорционален угловой скорости вращени ротора о), т.е. передаточна характеристика тахогенератора линейна .The last expression shows that the output signal is the current of the amplifier 10. measured by the indicator 11. is directly proportional to the angular velocity of rotation of the rotor o), i.e. the transfer characteristic of the tachogenerator is linear.
В тахогенераторе-прототипе имеет место нелинейна зависимость потока Фч от о, что вл етс основной причиной нелиней ности его передаточной характеристики. Дл уменьшени степени нелинейности параметры тахогенератора-прототипа выби1- рают таким образом, чтобы обеспечитьIn the tachogenerator-prototype, there is a nonlinear dependence of the flow of the PSF on o, which is the main reason for the non-linearity of its transfer characteristic. To reduce the degree of nonlinearity, the parameters of the prototype tachogenerator are chosen in such a way as to ensure
выполнение неравенства go2GqGd 1/ ffl§ где fiAj - предел измерени тахогенератора. При этом уменьшаетс крутизна передаточной характеристики. В данном тахогенера- торе ограничений на выбор значений параметров g0, Gq и Gd нет, что позвол ет выбирать их оптимальными и обеспечить значительно большую крутизну передаточной характеристики по сравнению с прототипом при одинаковой степени нелинейности. Так, в тахогенераторе- прототипе дл обеспечени степени нелинейности по магнитному потоку неsatisfying the inequality go2GqGd 1 / ffl§ where fiAj is the measurement limit of the tachogenerator. This decreases the steepness of the transfer characteristic. In this tachogenerator, there are no restrictions on the choice of parameter values g0, Gq, and Gd, which makes it possible to choose them optimal and to provide a significantly greater steepness of the transfer characteristic compared to the prototype with the same degree of nonlinearity. So, in the tachogenerator prototype, to ensure the degree of nonlinearity in magnetic flux,
более 1 % принимают go2GqGd 0,04/ojS . В данном тахогенераторе параметры можно выбирать, исход из соотношени g02GqGdmore than 1% accept go2GqGd 0.04 / ojS. In this tachogenerator, parameters can be selected based on the ratio g02GqGd
1 / й)§, что обеспечит повышение крутизны передаточной характеристики в 5 раз по сравнению с протЪтипом при той же степени нелинейности или при заданных параметрах расширение динамического диапазона измерени также в 5 раз. 1 / j) §, which will provide an increase in the steepness of the transfer characteristic by a factor of 5 compared with the prototype with the same degree of non-linearity or with the given parameters, the dynamic range of the measurement will also be expanded by a factor of 5.
Тахогенератор обладает следующими преимуществами: повышенной линейностью передаточной характеристики при одинаковой с прототипом чувствительностью , или большей чувствительностью при одинаковой с прототипом нелинейностью передаточной характеристики;The tachogenerator has the following advantages: increased linearity of the transfer characteristic with the same sensitivity as the prototype, or greater sensitivity with the same non-linearity of the transfer characteristic with the prototype;
большим динамическим диапазоном измерени ;large dynamic measuring range;
меньшей погрешностью, вызванной изменением потока возбуждени и вли нием температуры на параметры датчиков Холла;less error caused by a change in the excitation flux and the influence of temperature on the parameters of the Hall sensors;
меньшим числом датчиков Холла.fewer Hall sensors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU804847550A RU1775670C (en) | 1980-07-09 | 1980-07-09 | Reversible contact-free direct-current tachogenerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU804847550A RU1775670C (en) | 1980-07-09 | 1980-07-09 | Reversible contact-free direct-current tachogenerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1775670C true RU1775670C (en) | 1992-11-15 |
Family
ID=21525531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU804847550A RU1775670C (en) | 1980-07-09 | 1980-07-09 | Reversible contact-free direct-current tachogenerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1775670C (en) |
-
1980
- 1980-07-09 RU SU804847550A patent/RU1775670C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 134919, кл. G 01 Р 3/42, 1960. Авторское свидетельство СССР № 741157,кл. G 01 Р 3/42.1978. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Miller | Methods for testing permanent magnet polyphase AC motors | |
JPS5756757A (en) | Dc generator type non-contact speed detector | |
US3152261A (en) | Variable reluctance hall effect resolver | |
RU1775670C (en) | Reversible contact-free direct-current tachogenerator | |
US3226711A (en) | Magnetic shaft encoder with relatively moving toothed members | |
US3229202A (en) | Tachometer using an eddy current signal generator | |
SU497524A1 (en) | Speed sensor | |
KR0153451B1 (en) | Magnetic bearing device | |
US3513386A (en) | Contact-free speed measuring instruments | |
US2482477A (en) | Electrical torque measuring device | |
GB1289207A (en) | ||
SU847211A2 (en) | Angular acceleration pickup | |
Saxena et al. | Differential inductive ratio transducer with short-circuiting ring for displacement measurement | |
SU77264A1 (en) | Device for measuring the angle of rotation of the shaft | |
SU1105819A1 (en) | Electric-machine pickup of angular accelerations | |
SU392327A1 (en) | METHOD OF MEASURING ANGULAR POSITION OF A ROTOR OF A PROMOTIONAL ELECTRIC MACHINE | |
SU438931A1 (en) | Inductive sensor | |
SU494757A1 (en) | Electromagnetic displacement transducer | |
SU754213A1 (en) | Electric discharge device for measuring rotating shaft run-out | |
SU881618A1 (en) | Device for measuring asynchronous motor slip | |
SU991139A1 (en) | Touch-free pickup of linear displacements | |
SU991305A1 (en) | Angular speed pickup | |
SU546024A1 (en) | Device for measuring electron beam current | |
SU1335881A1 (en) | Arrangement for determining mechanical parameters of electric machines | |
SU947794A1 (en) | Magnetometer |