SU983545A1 - Устройство дл определени направлени вращени и числа оборотов ротора - Google Patents

Description

Изобретение 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, магнитоуправляемые контакты и схему преобразования сигналов [1].

Недостатком известных устройств является невысокая надежность, связанная с применением магнитоуправля*емых контактов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее два постоянных магнита, расположенных на роторе в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, и ориентированных противоположными полюсами к поверхности ротора, два датчика Холла и схему преобразования сигнала, состоящую из триггера, двух формирователей импульсов,.четырех схем совпадения, схемы ИЛИ, двух усилителей, ключа и генератора (2).

Применение в этом устройстве двух датчиков Холла не позволяет обеспечить его высокую надежность.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два постоянных магнита, расположенных на роторе 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 двумя' инверторами, 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 инвертор и второй формирователь 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 управляющему входу первой схемы совпадения, второй выход тригге3 ра связан через вторую схему совпадения с вторым счетчиком, а через вторую интегрирующую цепь, второй усилитель и второй инвертор -с управляющим входом второй схемы совпадения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2-4эпюры напряжений в отдельных точках схем преобразования сигналов.

Устройство для определения направления вращения и числа оборотов ротора состоит из двух постоянных магнитов 1, электромагнитного датчика 2, усилителя 3, инвертора 4, формирователей 5 и 6 импульсов, триггера 7, интегрирующих цепей 8 и 9, усилителя 10, инвертора 11, схем 12 и 13 совпадения, счетчиков 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

Постоянные магниты 1, вращаясь вместе с ротором, наводят в электромагнитном датчике 2 последовательность двуполярных имЬульсов (фиг. 2а или За) в зависимости от направления вращения, которая усиливается усилителем 3. С выхода усилителя 3 последовательность импульсов,поступает на вход инвертора 4,на выходе которого последовательность имеет вид, показанный на фиг. 26 или Зб соответственно. Таким образом осуществляется распределение информации по двум каналам. Полярности последовательное-, тей импульсов в обоих каналах обратны друг другу и соответствуют одно- му из направлений вращения. С выходов усилителя 3 и инвертора 4 последовательности двуполярных импульсов поступают на соответствующие входы формирователей 5 и 6 прямоугольных импульсов, имеющих однополярное, например положительное, напряжение питания. На выходах! формирователей 5 и 6 образуется последовательность прямоугольных однополярных импульсов (фиг.2в,г и Зв,г).С выходов формирователей 5 и 6 последовательности импульсов поступают на соответствующие раздельные входы триггера 7, на выходах А и Б которого формируются последовательности импульсов, показанные соответственно на фиг. 2д, е и Зд, е. Таким образом, указанные последовательности импульсов несут информацию как о направлении вращения, так , и о числе оборотов ротора.

Обе последовательности (фиг. 2д, е или Зд, е) поступают на соответствующие вхрды схем 12 и 13 совпадения. Если, например, на управляющем входе схемы 12 совпадения присутствует положительный потенциал, то последовательность импульсов (фиг. 2д) проходит на выход схемы 12 и поступает на вход счетчика 14 (фиг. 2ж). При иэменении направления вращения положитель-65 ный потенциал на управляющем входе схемы 12 совпадения пропадает и появляется на управляющем входе схемы 13 совпадения. При этом последовательность импульсов, соответствующая числу оборотов ротора, проходит на выход схемы 13· совпадения и поступает на счетчик 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 входа интегрирующих цепей 8,и 9, постоянные времени которых равны между собой. При направлении вращения, которому соответствует последовательность импульсов на входах интегрирующих цепей 8 и 9 (фиг. 2д, 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. 2д и е, на выходе усилителя 10 будет потенциал, близкий к положительному напряжению источника питания (фиг. 4а), а на выходе инвертора 11 - потенциал, близкий к отрицательному напряжению источника (фиг. 46). Положительный потенциал ' с 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 по42 казано на фиг.4а и 6 за линией А-А).

Таким образом,в момент изменения направления вращения положительный потенциал на управляющем входе схемы 12 совпадения пропадет и появится на уп-⁴ равняющем входе схемы 13 совпадения.В случае, если интервалы времени t_,H (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 правильного определения направления вращения является неравенство интервалов времени б_ии Ъ^.Эти интервалы не равны между собой, если угол между магнитами в плоскости вращения не равен 180.

Данная аналоговая скема определения направления вращения, в отличие

98 от возможных цифровых схем аналогичного назначения«устойчиво работает не только при высоких, но и при малых скоростях вращения, когда возможна ¹'потеря*' одного или нескольких импульсов последовательности/ изображенной на фиг. 2а. Кроме того, она отличается высокой помехоустойчивостью ввиду низкого сопротивления электромагнитного датчика, а также температурной стабильностью в отличие от датчиков Холла.

Claims (2)

1. pa св зан через вторую схему совпаще ни  с вторым счетчиком, а через вторую интегрирующую .цепь, второй .усили тель и второй инвертор - с управл ющим входом второй схемы совпадени . На фиг. 1 представлена функцио Нальна  схема устройства на фиг.2-4 эпюры напр жений в отдельных точках схем преобразовани  сигналов. Устройство дл  определени  направ лени  вращени  и числа оборотов ротора состоит из двух посто нных магнитов 1, электромагнитного датчика 2 усилител  3, инвертовд 4, формирователей 5 и 6 импульсов, триггера 7, интегрирующих цепей 8 и 9, усилител  10, инвертора 11, схем 12 и 13 со падени , счетчиков 14 и 15. Устройство работает следующим образом . Посто нные магниты 1, враща сь вместе с ротором, навод т в электромагнитном датчике 2 последовательнос двупол рных имЬульсов (фиг. 2а или За) г зависимости от .направлени  вра щени , котора  усиливаетс  усилителем 3. С выхода усилител  3 последовательность импульсов,поступает на вход инвертора 4,на выходе которого последовательность имеет вид, показанный на фиг. 2,6 или Зб соответственн .о Таким образом осуществл етс  распределение информации по двум каналам . Пол рности последовательное-, тей импульсов в обоих каналах обратны друг другу и соответствуют одно- му из направлений вращенц. . С выходов усилител  3 и инвертора 4 последовательности двупол рных .импульсов поступают на соответствующие входы формирователей 5 и 6 пр моугольных импульсов, имеющих однопол рное например положительное, напр жение питани . На выходах формирователей 5 и 6 образуетс  последовательность пр моугольных однопол рных импульсов ( фиг.2в,г и Зв,г).С выходов формиров телей 5 и 6 последовательности импульсов поступают на соответствуквдие раздельные входы триггера 7, на выходах А и Б которого формируютс  пос ледовательности импульсов, показанные соответственно на фиг. 2д, е и Зд, е. Таким образом, указанные последовательности импульсов несут инфо мацию как о направлении вращени , та и о числе оборотов ротора. Обе последовательности (фиг. 2д, е или Зд, е) поступают на соответстаукицие вхрды схем 12 и 13 совпадени  ЕСЛИ, , на управл кедем входе схемы 12 совпадени  присутствует положительный потенциал, то последовательность импульсов (фиг. 2д) проходит на выход схемы 12 и поступает на вход счетчика 14 (фиг. 2ж). При изме нении направлени  вращени  положител ный потенциал на управл ющем входе схемы 12 совпадени  пропадает и по вл етс  на управл ющем вхрде схемы 13 совпадени . При этом последовательность импульсов, соответствующа  числу оборотов ротора, проходит на выход схемы 13- совпадени  и поступает на счетчик 15. Положительный потенциал на управл ющих входах схем 12 или 13 совпадени  формируетс  следующим образом. Последовательность импульсов с выходов А и Б триггера 7 поступает на входы интегрирующих цепей 8,и 9, посто нные времени которых равны между собой. При направлении вращени , которому соответствует последовательность импульсов на входах интегрируюjawx цепей 8 и 9 (фиг. 2д, е) , напр жение на выходе цепи 8 превышает напр жение на выходе цепи 9. Напр жение с выходов цепей 8 и 9 поступает на соответствующие входы усилител  10. Дл  направлени  вращени , которому соответствуют напр жений на фиг. 2д и е, на выходе усилител  10 будет потенциал, близкий к положит ельному напр жению источника питани  (фиг. 4а), а на выходе инвертора 11 - потенциал, близкий к отрицательному напр жению источника (фиг. 46). Положительный потенциал с выхода усилител  Ю поступает на управл ющий вход схемы 12 совпадени . При изменении направлени  вращени  (лини  А-А на фиг. 4) напр жение на выходе интегрирующей цепи 8 станет меньше напр жени  на выходе цепи 9, что вводит усилитель 10-в состо ние насЕДцени , обратное предшествовавшему . Соответственно изменитс  на обратное и напр жение на выходе инвертора 11. (Состо ние напр жений на выходе усилител  10 и инвертора 11 после изменени  направлени  вращени  показано на фиг.4а и б за линией А-А). Таким Образом,в момент изменени  направлени  вреидени  положительный потенциал на управл ющем входе схемы 12 совпадени  пропадет и по витс  на управл ющем входе схемы 13 совпадени .В случае, если интервалы времени t.,. (фиг. 2) равны, на выходах обеих дифференцирующих цепей 8 и 9 значени  напр жений близки между собой. При этом усилитель 10 может находитьс  в одном из состо ний насьоцени , однако это состо ние не .об зательно соответствует истинному направлению вргицени .Поэтому необходимым условием правильного определени  направлени  враени   )л етс  неравенство интервалов времени t.Эти интервалы не равны между собой, если угол между магнитаи в плоскости вращени  не равен 180. Данна  аналогова  сЯема определени  направлени  вращени , в отличие от возможных цифровых схем аналогичного назначени ,устойчиво работает н только при высоких, но и при малых скорост х вращени , когда воэкюжна потер  одного или нескольких импульсов последовательности, изображанйой на фиг. 2а. Кроме того, она отличаетс  высокой помехоустойчивостью ввиду низкого сопротивлени  электромагнитного датчика, а также температурной стабильностью в отли- чие от датчиков Холла. Формула изобретени  Устройство дл  определени  направ лени  вращени  и числа оборотов рото ра, содержащее два посто нных магнита , расположенных на роторе в плоскости , перпендикул рной к оси вращени , и ориентированных разноименными полюсами к цилиндрической поверхности ротора, чувствительный элемент и схему преобразовани  сигнгша, состо щую из триггера, двух формирователей импульсов, двух схем совпадени  и двух усилителей, отличающеес  тем, что, с целью повьвие-. ни  надежности, в- качестве чувствительного элемента применен электромагнитный датчик, а схема преобразовани  снабжена двум  инверторам, двум  интегрирующими цеп ми и двум  сче чиками , при этом выход электромагнитного датчика соединен с входом первого усилител , выход которогр через первый Формирователь юотульсов подключей к первому входу триггера, а через первый инвертор и второй формирователь импульсов - к второму входу триггера, первый выход триггера через -первую схему совпадени  присоединен к первому счетчику, а через первую интегрирующую цепь и второй усилитель - к управл ющему входу пер .вой схемы совпадени , второй выход триггера св зан через вторую схему совпадени  с вторым счетчиком, а через вторую интегрирующую цепь, второй усилитель и второй инвертор - с управл ющим входсм второй схемы совпадени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 478250, кл. G 01 Р 13/00, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 742797, кл. G 01 Р 13/00, 1978 (прототип) .

   Фи2.1

   и

   иг.з