SU1083118A1 - Измеритель скорости вращени - Google Patents

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ , содержащий генератор трехфазного тока, к фазам которого в сочета НИИ из трех по два подключены три нуль-органа, выходы которых через последовательно соединенные сумматор , дифференциатор и блок определени  пол рности сигналов подключены к первым входам двух ключей, вторые входы которых объединены, а выходы зашунтированы последовательно ,л) }3 ,. ««чым О ,4 диненными конденсаторами, два блока возведени  в квадрат, три компаратора , первые входы которьк подсоединены к фазам генератора, а вторые входы объединены с общей точкой конденсаторов и подключены к нейтральной точке генератора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  fr переходных режимах, в него введены третий блок возведени  в квадрат, -второй и третий сумматоры, блок извлечени  квадратного корн  и релей ньй элемент, управл ющий вход которого подключен к выходам ключей, выходы компараторов через второй сумматор соединены с вторыми входами (Л ключей, фазы генератора подключены к входам блоков возведени  в квадС . рат, выходы которых через последова тельно соединенные третий сумматор и блок извлечени  квадратного корн  подключены к входу релейного элемента , причем общие входные клеммы оо 00 блоков возведени  в квадрат подсоединены к нейтральной точке генератора .

Description

1 Изобретение отиоситс  к технике измерений и может быть использован в качестве датчика вепичины скорости и направлени  вращени  разли ных объектов в системах контрол  и управлени , например, в системеавтоматического управлени  скорост движени  рудничного электровоза. Известен датчик скорости вращен которым решаетс  изменение скорости вращени  с помощью сельсинга-датчи ка (генератора трехфазного тока), компараторов, дешифратора, дифференциатора , ключей и запоминающих конденсаторов путем фиксации напр жени  во всех трех фазах ClJ. Недостатком известного устройства  вл етс  значительна  динамическа  погрешность из-за наличи  в канале измерени  полезного сигнала дифференцирующего устройства и запаздываюпгихэлементов (фильтров). Известен также бесконтактный реверсивный тахогенератор посто нного тока, о величине скорости кото рого суд т по величине напр жени , полученного путем суммировани  выпр мленных и ограниченных фазных на пр жений. Дл  этого фазные напр жени  преобраззтотс  блоками сигнатуры в пр моугольные импульсы, по которым путем попарного перемножени  фо мируютс  управл югцие сигналы дл  ограничителей С2 J. Устройство характеризуетс  тем, что введенна  в него операци  ограничени  при переходных процессах (разгоне, замедлении) приводит к существенным искажени м формы сумми руемьк после ограничени  напр жений (в виде изломов и пиков), а следова тельно, к ассиметрии в самих фазных напр жени х. По вление высокочастот ных составл ющих в выходном напр жении отрицательно вли ет на точность и надежность тахогенератора как измерительного устройства. Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  скорости, в котором посре ством компараторов и дешифраторов по фазным напр жени м генератора формируютс  управл ющие сигналы дл  трех фазных .ключей, а посредством трех нуль-органов, сумматора, дифференциатора и блока определени  пол рности сигналов формируютс  управл ющие сигналы дл  двух ключей управл ющих зар дом накопительных 182 конденсаторов, Ноочеррдпа  коммутаци  ключей обеспечивает подключение к фазам генератора конденсаторов и фиксацию двух соседних амплитуд генерируемых фазных напр жений по величине, пропорциональной скорости вращени , и с пол рностью, соответствующей направлению вращени . Дополнительно по величине и знаку разности квадратичных напр жений значений на каждом конденсаторе определ ют и знак углового ускорени  .3. К недостаткам известного устройства следует отнести малую точность измерени  скорости вращени  в переходных режимах движени  (ускорении, замедлении), когда амплитудные значени  фазных напр жений генератора в течение этого времени измен ютс . Напр жение, пропорциональное мгновенной скорости вращени , измер етс  в устройстве в моменты достижени  напр  жением амплитудного значени ,а эта информаци  запоминаетс  до следующего момента достижени  напр жением максимума. Следовательно, выходное напр л оние с устройства соответствует истинному значению скорости вращени  только в моменты измерени . В промежутках же между ними, когда скорость вращени  в действительности измен етс , устройство вьщает напр жение предьщущего измерени , т.е. вьщает неточную информацию Цель изобретени  - повьпнение точности измерени  при переходных режимах движени . Поставленна  цель достигаетс  тем что в измеритель скорости вращени , содержащий генератор трехфазного тока, к фазам которого в сочетании из трех по два подключены три нульоргана , выходы которых через последовательно соединенные сумматор, диф ференциатор и блок определени  пол р ности сигналов подключены к первым входам двух ключей, вторые входы которых объединены, а выходы зашунтированы последовательно соединен- ными конденсаторами, два блока возведени  в квадрат и три компаратора, первые входы которых подсоединены к фазам генератора, а вторые входы объединены с общей точкой конденсаторов и подключены к нейтральной точке генератора, введены третий блок возведени  в квадрат, второй и третий сумматоры, б.ггок извлечени  квадратного корн  и эле3 мент, управл ющий вход которого подключен к выходам ключей, выходы компараторов через второй сумматор соединены с вторыми входами ключей, фазы генератора подключены к входам блоков возведени  в квадрат, выходы которых через последовательно соединенные третий сумматор и блок извлечени  квадратного корн  подключены к входу релейного элемента, причем входные клеммы блоков возведени  в квадрат подсоединены к нейтральной точке генератора. На фиг. 1 представлена электрическа  схема устройства; на фиг.2 диаграммы выходных напр жений элементов устройств. Устройство содержит генератор 1 трехфазного тока, первый, второй и третий нуль-органы 2, 3 и 4, первый сумматор 5, дифферендиатор 6, блок 7 выделени  пол рности сигналов , первьщ,второй и третий компараторы 8, 9 и 10, второй сумматор 11, первый и второй ключи 12 и 13, конденсаторы 14 и 15, первый,второй и третий блоки 16, 17 и 18 возведени  в квадрат, третий сумматор 19, блок 20 извлечени  квадратного корн  и релейный элемент 21. На фиг. 2 представлены диаграммы выходных напр жений элементов устро ства: мгновенные- фазные напр жени  генератора трехфазного тока при рав ноускоренном вращении а , напр жени  на выходе первого, второго и третьего нуль-органов 5,8 иг, на пр жение на выходе первого сумматор (), напр жение на выходе дифференциа тора е, напр жени , на выходе первог второго и третьего компараторов к., ЗИП, напр жение на выходе второго сумматора к , напр жение на выходе устройства А . Измеритель скорости вращени  раб тает следуюощм образом. При вращении генератор 1 трехфаз ного тока генерирует фазные напр же ни , равные ,(WO+ et) sin(Wot+ ); ,(W(j+ t) sin(W,t+ - ) (g,K(Wo+ e t) sin(Wot+ . - --) где К - коэффициент пропорциональности; Wjj - начальна  углова  скорость вращени ; 184 6 - угловое ускорение; t - врем . К первой и второй (А-В), второй и третьей (В-С), третьей и первой (С-А) фазам генератора подключены нуль-органы 2-4, которые при совпадении величин двух фазных напр жений переключаютс  из одного устойчивого состо ни  в другое. Выходные напр жени  с нуль-органов алгебраически складываютс  в сумматоре 5. Суммарное напр жение поступает на дифференциатор 6, в котором напр жение пр моугольной формы преобразуетс  в последовательно чередующиес  положитель ный и отрицательные импульсы, которые в блоке 7. выделени  пол рности сигналов раздел ютс  на две серии разнопол рных импульсов. К каждой из фаз генератора трехфазного тока подключены компараторы 8-10, измен ющие свбе Состо ние в соответствии с пол рностью фазных напр жений. Выходным напр жением с сумматора 11, в котором алгебраически складываютс  выходные напр жени  компараторов, коммутируютс  ключи 12 и 13. Ключи поочередно и в соответствии с направлением вращени  генератора подключают к устройству вьщелени  пол рности сигналов конденсаторы 14 и 15, калдчый из которых зар жаетс  либо отрицатель- , ной, либо положительной серией импульсов , и таким образом пол рность напр жени  на них посто нно соответствует направлению вращени  генератора . Дл  фиксации амплитуд генерируемых напр жений мгновенные значени  всех фазных напр жений генератора в блоках 16-18 возвод тс  в квадрат ,( cos2{w tt-j- M-( ) ic, -f-cos Hjjt 2 и -u f± f-cosZW t - -f с(йГг (; Далее квадратичные значени  генерируемых напр жений суммируютс  в сумматоре 19 и I к (W(, + t) $1 и после операции извлечени  квад ратного корн  в блоке 20 величина напр жени .равна K(W + Et). Знак выходному напр жению присваиваетс  в релейном элементе 21, который напр жением с конденсаторов измен ет пол рности выходного напр жени  в соответствии с направлением вращени  генератора

+1/1 K(w + et).

вь,.

Более высокую точность измерени , которой обладает данное устройство, можно охарактеризовать отсутствием в нем абсолютной погрешности изМерени , котора  имеет место в известном устройстве в переходных режимах движени  .

Величины амплитуд фазных напр жений при фиксации в известном устройстве равны

. с-I

|Ы

).

где К - коэффициент пропорциональности; Wjj - начальна  скорость вращени 

(углова );

- угловое ускорение; ,1,2,3- полупериоды генерируемых фазных напр жений.

ди Up - Uj.; 4U2 Uc -

4 и.

a-UeПоскольку коэффициенты (6п+1), (6п+3) и (6п+5) образуют последовательность нечетных чисел, в общем виде при Wo О абсолютна  ощибка будет равна

ли К | ( У2п+3 - Т/2П+1).

или в частном случае в начале переходного процесса она будет максималь ной и численно равна

0,749КГГ.

max

Таким образом, предлагаемое устройство , в котором амплитудное значение генерируемого напр жени , пропорциональное скорости вращени , фик сируетс  непрерывно, обладает в переходных режимах движени  большей точностью измерени  скорости враще- : ни , чем известное устройство, в котором амплитуда напр жени  фиксируетс  дискретно. 8 Погрешность .измерени  при дискретном способе фиксации амплитуд в пере ходных процессах  вл етс  величиной переменной и равна разностимежду напр жени ми п-го и п+1 измерений, поскольку в момент времени (t - d t) выходное напр жение схемы равно направлению, измеренному в момент t,. При чередовании фаз ВСА разность напр жений будет равна

(Риг. j

нВС

HCA

VHI

4-i { i I ; I

Vo

IIIfr I I

VKA

5

-t VKC

Kl

аых

ciU&

ta}

 

---l

t

г;

I-I

д) e iK)

1{ Г

3)

J t «

/ )

i)

фиг. 2

Claims (1)

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащий генератор трехфазного тока, к фазам которого в сочета нии из трех по два подключены три нуль-органа, выходы которых через последовательно соединенные сумматор, дифференциатор и блок определения полярности сигналов подключены к первым входам двух ключей, вторые входы которых объединены, а выходы зашунтированы последовательно сое- диненными конденсаторами, два блока возведения в квадрат, три компаратора, первые входы которых подсоединены к фазам генератора, а вторые входы объединены с общей точкой конденсаторов и подключены к нейтральной точке генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения й переходных режимах, в него введены третий блок возведения в квадрат, второй и третий сумматоры, блок извлечения квадратного корня и релей ный элемент, управляющий вход которого подключен к выходам ключей, выходы компараторов через второй сумматор соединены с вторыми входами ключей, фазы генератора подключены к входам блоков возведения в квадрат, выходы которых через последова тельно соединенные третий сумматор и блок извлечения квадратного корня подключены к входу релейного элемента, причем общие входные клеммы ‘ блоков возведения в квадрат подсоединены к нейтральной точке генератора.

   SU .„,1083118

   1 1083