SU1615616A1 - Устройство дл измерени частоты вращени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  частоты вращени  и может быть использовано в качестве датчика частоты вращени  в системах электропривода. Цель изобретени  - повышение точности и расположени  диапазона измерени . При вращении тонкой магнитной пленки 1 вокруг оси вращени  с частотой, подлежащей измерению, на выходе перемножител  4 по вл етс  напр жение, которое поступает на первый вход первого фазового дискриминатора 5. На второй его вход поступает напр жение от управл емого фазовращател  9. Первый фазовый дискриминатор 5 генерирует на выходе напр жение ошибки, которое поступает в первый фильтр низких частот 6, где сильно ослабл ютс  высокочастотные составл ющие. Сглаженное напр жение поступает в усилитель напр жени  7, где усиливаетс  и поступает на вход управл емого генератора 8. При равенстве частот напр жений на входах первого фазового дискриминатора 5 наступает синхронный режим работы устройства. Затем подбирают частоту выходного напр жени  задающего генератора 11 таким образом, чтобы разность частот напр жений на входах второго фазового дискриминатора 10 равн лась нулю. После этого замыкают однопозиционный переключатель 14, и электродвигатель 16 поворачивает управл ющий элемент управл емого фазовращател  9 на угол, при котором разность фаз напр жений на входах второго фазового дискриминатора 10 будет равна 90°. При этом выходное напр жение устройства, снимаемое с усилител  напр жени  7, линейно зависит от измер емой частоты вращени . 1 ил.

Description

: Изобретение относитс  к измери- ельной технике, а именно к устрой- 4твам дл  измерени  частоты вращени , ijt может быть использовано в качестве Датчика частоты вращени  в системах Электропривода.

Цель изобретени  - повышение точ- и расширение диапазона изме- .

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  измерени  частоты вращени .

,

Устройство содержит тонкую магнит- Ную пленку 1, нанесенную на виброуда- опрочную подложку и закрепленную на феи вращени , первую 2 и вторую 3 маг итные головки, оси которых взаимопер гендикул рны, перемножитель 4, первый фазовый дискриминатор 5, первый фильт 6 низких частот, усилитель 7 напр же- Ии , управл емый генератор 8, управл емый фазовращатель 9, второй фазо- вьй дискриминатор 10, задающий генератор 11,-второй фильтр 12 низких частот , индикатор 13, однопозиционный переключатель 14, усилитель 15 мощ- ности, электродвигатель 16. Входы перемножител  4 соединены с первой 2 и второй 3 магнитными головками соответственно , а его выход - с первым входом первого фазового дискриминатора 5. Выход первого фазового дискриминатора 5 соединен с входом первого фильтра 6 низких частот, выход которого подключен к входу усилител  7 напр жени . Вход управл емого генератора

0

0

5

- . ;

0

8 соединен с выходом усилител  7 напр жени , а выход - с входом управл емого фазовращател  9. Выход управл емого фазовращател  9 соединен с вторыми входами первого 5 и второго 10 фазовых дискриминаторов. Выход задающего генератора II подклк)чен к первому входу второго фазового дискриминатора 10, выход которого соединен с входом второго фильтра 12 низких частот . Выход второго фильтра 12 низких частот соединен с входом индикатора 13 и подвижным контактом однопозицион- ного переключател  14. Вход усилител  15 мощности соединен с неподвижным контактом однопозиционного переключател  14, а выход - с входом электродвигател  16. Выход-электродвигател  16, которым  вл етс  его вал, соединен с управл ющим элементом управл емого фазовращател  9. Выход усилител  7 напр жени   вл етс  выходом всего устройства .

Устройство работает следующим образом .,

В исходном состо нии при неподвижной тонкой магнитной пленке 1 на входе управл емого генератора 8 нет сигнала (. 0) . Без входного сигнала управл емый генератор 8 настроен на свободную, например центральную, частоту диапазона. При вращении тонкой магнитной пленки 1 вокруг оси вращени  с частотой, подлежащей измерению, из-за эффекта Барнетта в плоскости пленки возникает вектор намагниченноени  показывает, ченности М вращаетс 

М., М

у,

ти М, поведение которого описываетс  дифференциальным уравнением

jH |«o-3 lV i 2((f-u)t) О, где Ip - текущее значение угла между вектором намагниченности Ми осью легкого намагничивани  пленки (ОЛН);

УД - магнитна  в зкость пленки fUo магнитна  посто нна ; У - гиромагнитное отношение; k - константа анизотропии пленки 1 ; 6) - частота вращени  пленки 1,

подлежаща  измерению; t - врем .

Решением данного уравнени   вл етс  функци  )t - 0,5-5, где у

arcsin--, так как она обращает в

тЪждество исходное дифференциальное уравнение. Анализ полученного реше- что вектор.намагнив плоскости

тойкой магнитной пленки 1 вокруг оси вращени  цленки с той же частотой, с какой вращаетс  сама пленка, не только отстает от оси легкого намагничивани  пленки, котора  вращаетс  вместе с пленкой, на угол 0,5-). . Вращение вектора намагниченности М приводит к изменению намагниченности пленки Т в направлени х х и у соответственно по законам .MX Mcostf McosCCOt - 0,5)); MU Msinl| MsinCWt - 0,5), где M - максимальное значение намагниченности пленки; - намагниченность пленки соответственно в направлени х X и у.

Так как намагниченность пропорциональна индукции, то индукци  измен етс  по законам

Bj( Bcos(63t - 0,5-) ; Bu Bsin(G)t - 0,5-)), где В -- максимальное значение индукции в пленке 1; В), Вц - индукци  соответственно

в направлени х х и у. В соответствии с законом электромагнитной индукции изменение индук

ции.в направлени х х и у, а следовательно , и в магнитных головках 2 и 3 приводит к по влению ЭДС самоиндукции на выходе этих головок, а именно

е -Exsin(COt - 0,5) ;

е (6i3t - 0,5 i)),

15616

где

Х

Г

- ЭДС самоиндукцин - соот- ветственно на выходе магнитных головок 2 и 3;

максимальные значени  этих ЭДС самоиндукции.

20

25

д j

30

5

0

Перемножитель 4 перемножает эти ЭДС самоиндукции, и на его выходе по вл етс  напр жение

Un (2(Dt 180°), |где Uj - максимальное значение выходного напр жени  перемножител ;

и - выходное напр жение перемножител  .

Напр жение поступает на первый вход первого фазового дискриминатора 5, а на второй его вход - напр жение с выхода управл емого фазовращател  9. Первый фазовый дискриминатор 5 генерирует на выходе напр жение ошибки и.,д завис щее от разности частот и фаз между напр жени ми U , и U/ny Напр жение , содержащее большое число комбинационных спектральных составл ющих , поступает в первый фильтр 6 низких частот, где сильно ослабл ютс  высокочастотные составл ющие. Затем сглаженное напр жение поступает в усилитель 7 напр жени , где усиливаетс  и поступает на вход управл емого генератора 6. Опорное напр жение выхода управл емого генератора 8 поступает на вход управл емого фазовращател  9, где сдвигаетс  по фазе на угол -Уфе, где V срв фазовый сдвиг, вносимый управл емым фазовращателем 9. Выходна  частота управл емого генератора 8 мен етс  таким образом, чтобы с уменьшением Q уменьшалась разность частот 2СО (Ц

W

где СОдц- частота

5

0

5

выходного напр жени  управл емого генератора 8. Напр жение UQ., уменьшаетс  до тех пор, пока частоты 2й) и 0) не уравн ютс , но между ними останетс  конечна  разность фаз, котора  здесь оказываетс  сигналом рассогласовани , необходимым дл  удержани  управл емого генератора 8 в режиме синхронизации с напр жением Uy частотой 2(0. В режиме синхронизации напр жение на выходе устройства равно

Ugbi,- К

+ (06 +),

fB где и

рд.К,,;К cos(-) + 180 3

- напр жение на выходе устройства;

К

К

7

к . - коэффициент передачи первого фазового дискриминатора 5;

-коэффициент передачи первого фильтра 6 низких частот

-коэффициент усилени  усилител  7 напр жени  ;

-фаэовьш сдвиг, вносимый контуром регулировани  частоты управл емого генератора 8.

Затем подбирают частоту выходного ь апр жени  задающего генератора 11 l|5 U.jt-- , где Ujp- максималь fjoe значение выходного напр жени  за ающего генератора ; - частота выходного напр жени  задающего .гене- Е атора, таким образом, чтобы разност t:acTOT напр жений, поступающих на пе Iый и второй входы второго фазового дискриминатора 10, равн лась нулю. Г:ри этом на выходе второго фазового г:искриминатора 10 по вл етс  напр - :ение, в составе которого, помимо по 1|о нной составл ющей, завис щей от назности фаз входных напр жений, име к|тс  высокочастотные комбинационные с|оставл ющне. Выходное напр жение вто фго фазового дискриминатора 10 поступает во второй Фильтр 12 низких ч|астот, на выходе которого выдел ет- с|  посто нна  составл юща 

Р

К

fz

ф2- ip ), лде иф2 - выходное напр жение второго

фильтра низких частот; Кфд - коэффициент передачи второго фазового дискриминатора 10;

- коэффициент передачи второго фильтра 12 низких частот .

По индикатору 13 фиксируют посто нство напр жени  выходе второ- го фильтра .12 низких частот, которое и свидетельствует о равенстве частот напр жений на входах фазового дискриминатора 10. После этого замыкают однопозиционный переключатель 14. При этом выходное напр жение второго фильт ра 12 низких частот поступает на вход усилител  15 мощности, где усиливаетс  по мощности. Усиленное напр жение поступает на электродвигатель 16, который измен ет угол поворота управ- л ющего элемента управл емого фазовращател  9 таким образом, чт обы разность фаз напр жений на входах второго фазового дискриминатора 10 свес

10

15

20

15

30

5

0

5

0

5

ти к 90. В момент достижени  баланса посто нна  составл юща  на выходе второго фазового дискриминатора 10 становитс  равной нулю, отработка прекращаетс . После этого размыкают однопозиционный переключатель 14. Так как фазовый сдвиг выходного напр жени  задающего генератора 11 равен нулю, то. фазовый сдвиг выходного напр жени  управл емого фазовращател  равен 90°. При этом- 4- р 90 и напр жение на выходе устройства, снимаемое с выхода усилител  7 напр жени , равно Ug,b,;( Ксрд, Кф-Ка X X cos(;) .180° .g.p) J,.K X X К cos( + 270) к;рд,. К.,7 X

::ки«/1 к:

Отсюда следует, что изобретение позвол ет устранить нелинейность статической характеристики, получить непосредственную информацию об измер емой частоте и расщирить рабочий диапазон измер емых частот вращени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство.дл  измерени  частоты вращени , содержащее тонкую магнитную пленку, магнитную головку и блок измерени , отличающеес  (тем, что, .с целью повышени  точности и расширени  диапазона измерени , снабжено второй магнитной головкой, ось которой взаимно перпендикул рна с осью первой магнитной головки, схемой умножени , входы которой соединены с первой и второй магнитными головками соответственно, первым фазовым дискриминатором, первый вход которого подключен к выходу перемножител , первым фильтром низких частот, вход которого .соединен с выходом первого фазового -дискриминатора, усилителем напр жени , вход которого соединен с ВЫХОДОМ первого фильтра низ- .ких частот, управл емьм генератором, вход КОТОРОГО соединен с выходом усилител  напр жени , управл емым фазовращателем , вход которого соединен с выходом управл емого генератора, а выход - с вторым входом первого фазового дискриминатора, вторым фазовым дискриминатором, второй вход которого подключен к выходу управл емого фазовращател , задающим генератором , выход которого соединен с первым входом второго фазового дискриминатора , вторым фильтром низких час9 . 1615616 °

   тот-ШГод которого соединен с вько-тот, усилителем мощности, вход котопом второго фазового дискриминатора,рого подключен к неподвижному кон вдик1тором , вход которого подключентакту однопозиционного переключател ,

   к BbZv второго фильтра низких час-электродвигателем, вход которого соетот . о нопозиционньш переключателем. с вьйсодом усилител  мощности,

   подвижньй контакт которого соединена выход - с управл ющим элементом

   с выходом второго фильтра низких час-управл емого фазовращател .