SU993125A2 - Shaft rotation angular speed pickup - Google Patents

Shaft rotation angular speed pickup Download PDF

Info

Publication number
SU993125A2
SU993125A2 SU802978619A SU2978619A SU993125A2 SU 993125 A2 SU993125 A2 SU 993125A2 SU 802978619 A SU802978619 A SU 802978619A SU 2978619 A SU2978619 A SU 2978619A SU 993125 A2 SU993125 A2 SU 993125A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sensor
rotor
angular speed
shaft rotation
coils
Prior art date
Application number
SU802978619A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Тимофеевич Артамонов
Николай Павлович Волков
Лев Михайлович Карамзин
Михаил Федорович Киселев
Сашик Торгомович Мартиросян
Сергей Николаевич Сафонов
Original Assignee
Московский Институт Электронного Машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Институт Электронного Машиностроения filed Critical Московский Институт Электронного Машиностроения
Priority to SU802978619A priority Critical patent/SU993125A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU993125A2 publication Critical patent/SU993125A2/en

Links

Description

.(S) ДАТЧИК УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА. (S) ANGULAR SPEED ROTATION SHAFT SENSOR

Изобретение относитс  к автоматике и измерительной технике и может быть использовано дл  определени  скорости валов меха1низмов и машин. По осйовному авт.св. JP 6071 известен датчик угловой скорости вра щени  вала, содержащий зубчатый элек тропроводный диск и катушку индуктив ности, включенную в измерительную схему. С целью повышени  глубины модул ции выходного сигнала пазы электропроводного диска заполнены замкнутым по окружности ферромагнетиком СП. Недостаток этого датчика заключаетс  в низкой помехоустойчивости к промышленным помехам и импульсным электромагнитным пол м, что затрудн ет его использование в р де механизмов и машин. Высока  чувствительность этого датчика к помехам вызвана тем, что при его работе величина индуктивности статора измен етс  в некоторых пределах, не мен   своего знака, причем индуктивность всегда остаетс  большей нул , поэтому при воздействии на катушку статора и проводники , соедин ющие ее со схемой автогенератора, внешних электромагнитных полей происходит изменение условий возбуждени  генератора (баланса фаз и баланса амплитуд ), последнее приводит к паразитной амплитудной и частотной модул ции выходного сигнала. Наложение паразитной модул ции на модул цию, обусловленную вращением ротора, снижает точность измерени  угловгой скорости и приводит к по влению сбоев в показани х регистрирующего прибора, подключенного к выходу датчика. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости датчика угловой скорости вращени  вала. Поставленна  цель достигаетс  тем что в датчик угловой скорости враще« ни  вала введена втора  катушка индуктивности , причем-перва  и втора  катушки индуктивности выполнены зубцеобразными с шагом, равным шагу зуб цов ротора, и сдвинуты одна относительно другой на половину их зубцового делени , при этом обе катушки индуктивности соединены со схемой автогенератора. На фиг. 1 изображена конструкци  датчика угловой скорости вращени  ва ла; на фиг. 2 - схема выполнени  катушек индуктивности статора; на фиг. временные диаграммы сигналов датчика при непрерывном вращении ротора. Датчик угловой скорости вращени  вала (фиг.1) содержит-входной вал 1, отцентрированный во вращающихс  опорах 2, установленных в разъемном кор пусе 3. На валу 1 жестко закреплен ротор, выполненный из диамагнитного материала например алюминиевый сплав Д-16 ) с радиальными.прорез ми, заполненными замкнутым по окружности ферромагнетиком. В корпусе 3 закреплен статор 5 с первой 6 и второй 7 катушками индуктивности (фиг.2). Статор представл ет собой диск из диэлектрика с радиальными прорез ми , равномерно расположенными по окружности, в которые уложены перва  6 и втора  7 катушки индуктивности, имеющие угловой шаг Т , равный шагу зубцов ротора k. При этом катушки ин дуктивности смещены одна относительной другой по углу на половину их зубцового делени . Собственна  электромагнитна  св зь М между первой и второй катушками индуктивности (при удаленном роторе )равна нулю вследствие того, что ЭДС, наводимые в каж дом участке одной катушки со стороны симметрично расположенных участков второй катушки, равны по величине и противоположны по знаку. Датмик работает следующим образом При вращении ротора его зубцы пос ледовательно перекрывают полюса первой и второй катушек индуктивности статора, при этом измен етс  эффективна  площадь экранировани  катушек и, следовательно, коэффициент их эле тромагнитной св зи Н по синусоидальному закону (фиг.З). Величина М измен етс  от максимального положитель ного значени  (через нуль ) до максимального отрицательного значени . Прохождение зубцов ротора над полюсами катушек приводит к срыву 9 54 колебаний автогенератора (нарушаетс  не только условие баланса амплитуд но и условие баланса фаз), поскольку коэффициент электромагнитной св зи катушек принимает отрицательное значение . При перекрытии полюсов катушек участками, пазов ротора, заполненными ферромагнетиком, М становитс  положительным и автогенератор возбуждаетс  -(соблюдаетс  условие баланса амплитуд и баланса фаз ). Таким образом , на выходе автогенератора образуетс  напр жение U, представл ющее собой пачки высокочастотных колебаний (фиг.З). Использование в датчике двух катушек индуктивности со знакопеременным коэффициентом электромагнитной св зи М в функции угла поворота ротора обеспечивает нечувствительность датчика к импульсным электромагнитным помехам и повышает стабильность моментов возбуждени  и срыва колебаний автогенератора, так как изменение режима работы последнего (генераци  или пауза ) происходит в момент изменени  знака св зи катушек (при переходе М через нуль ). Изменение знака электромагнитной св зи может произойти либо при повороте ротора либо при изменении направлени  тока лишь в одной из катушек. При воздействии электромагнитных помех направление наведенного тока одинаково в обеих близкорасположенных катушках , равномерно распределенных на статоре. Следовательно, электромагнитна  св зь между катушками не мен ет знака под действием помех и не измен ютс  услови  возбуждени  или срыва колебаний автогенератора. При положени х ротора, соответствующих положительной полуволне электромагнитной св зи М катушек, генератор находитс  в режиме возбуждени  вне зависимости от величины и формы наводки, а при положени х ротора , соответствующих отрицательной полуволне, генератор жестко заперт и датчик нечувствителен к внешним электромагнитным воздействи м, что исключает по вление ложных сигналов на выходе датчика. Стабильность моментов возбуждени  и срыва колебаний повышаетс  за счет установлени  максимальной степени св зи активного элемента автогенератора с катушками индуктивности . В известном датчике это сде59The invention relates to automation and measurement technology and can be used to determine the speed of shafts of mechanisms and machines. By axis auth. JP 6071 is well known for an angular velocity sensor for shaft rotation, which contains a serrated conductive disk and an inductor included in a measuring circuit. In order to increase the modulation depth of the output signal, the grooves of the conductive disk are filled with a ferromagnet SP closed around the circumference. The disadvantage of this sensor is low noise immunity to industrial noise and pulsed electromagnetic fields, which makes it difficult to use in a number of mechanisms and machines. The high sensitivity of this sensor to interference is caused by the fact that when it is operated, the stator inductance varies within certain limits, its sign does not change, and the inductance always remains greater than zero, therefore when exposed to the stator coil and conductors connecting it to the autogenerator circuit, external electromagnetic fields, the generator excitation conditions change (phase balance and amplitude balance), the latter leads to parasitic amplitude and frequency modulation of the output signal. The imposition of parasitic modulation on the modulation caused by the rotation of the rotor reduces the accuracy of the measurement of the angular velocity and leads to the appearance of failures in the readings of the recording device connected to the output of the sensor. The purpose of the invention is to improve the noise immunity of the sensor of the angular velocity of rotation of the shaft. The goal is achieved by the fact that a second inductance coil is inserted into the angular velocity sensor of rotation, and the first and second inductors are tooth-shaped with a pitch equal to the pitch of the rotor teeth, and are shifted one relative to the other by half their tooth division, while both inductance coils are connected to the circuit of the generator. FIG. 1 shows the design of an angular velocity sensor for a shaft; in fig. 2 is a schematic of the stator inductors; in fig. timing charts of sensor signals with continuous rotation of the rotor. The angular velocity sensor of the shaft (Fig. 1) contains an input shaft 1 centered in rotating supports 2 installed in a detachable core 3. On the shaft 1 is a rotor rigidly fixed, made of a diamagnetic material such as aluminum alloy D-16) with radial ones. slots filled with a ferromagnet closed in a circle. In the housing 3 is fixed the stator 5 with the first 6 and second 7 coils inductance (figure 2). The stator is a dielectric disc with radial slots evenly spaced around the circumference in which the first 6 and second 7 inductors are laid, having an angular pitch T equal to the pitch of the rotor teeth k. At the same time, the induction coils are displaced one relative to another by an angle by half of their tooth division. The intrinsic electromagnetic coupling M between the first and second inductors (with the rotor removed) is zero due to the fact that the emf induced in each section of one coil from the symmetrically located sections of the second coil is equal in magnitude and opposite in sign. Datmic works as follows. When the rotor rotates, its teeth successively overlap the poles of the first and second stator inductors, thereby changing the effective screen area of the coils and, therefore, their sinusoidal ratio H sinusoidally (Fig. 3). The value of M varies from the maximum positive value (zero) to the maximum negative value. The passage of the rotor teeth over the poles of the coils leads to a breakdown of 9 54 oscillations of the oscillator (not only the amplitude balance condition is violated but also the phase balance condition), since the electromagnetic coupling coefficient of the coils takes a negative value. When the coil poles overlap with sections of the rotor grooves filled with a ferromagnet, M becomes positive and the autogenerator is excited - (the condition of amplitude and phase balance is satisfied). Thus, at the output of the oscillator, a voltage U is formed, which is a bundle of high-frequency oscillations (Fig. 3). The use of two inductors in the sensor with an alternating electromagnetic coupling factor M as a function of the rotation angle of the rotor ensures that the sensor is insensitive to pulsed electromagnetic interference and improves the stability of the moments of excitation and breakdown of oscillations of the oscillator, as the latter changes at the moment of change the sign of the communication of the coils (at the transition of M through zero). A change in the sign of the electromagnetic coupling can occur either when the rotor is turned or when the current is changed in only one of the coils. When exposed to electromagnetic interference, the direction of the induced current is the same in both closely-spaced coils evenly distributed on the stator. Consequently, the electromagnetic coupling between the coils does not change sign due to interference and does not change the conditions for the excitation or breakdown of oscillations of the oscillator. When the rotor positions correspond to the positive half-wave of the electromagnetic coupling of the M coils, the generator is in the excitation mode regardless of the magnitude and form of pick-up, and when the rotor positions correspond to the negative half-wave, the generator is rigidly locked and the sensor is insensitive to external electromagnetic effects that eliminates false alarms at the sensor output. The stability of the moments of excitation and the breakdown of oscillations is increased by establishing the maximum degree of coupling between the active element of the oscillator and the inductors. In the famous sensor it sde59

лать невозможно из-за того, что индуктивность катушки не мен ет знака и при превышении некоторой величины степени св зи активного элемента с катушкой срыв колебаний прекращаетс  и датчик становитс  неработоспособным .It is impossible because the inductance of the coil does not change sign and when a certain amount of coupling between the active element and the coil is exceeded, the oscillation stalling stops and the sensor becomes inoperative.

Пачки высокочастотных колебаний с выхода автогенератора подаютс  на амплитудный детектор, на выходе которого образуютс  пр моугольные импульсы и,(фиг.З), поступающие на регистрирующий прибор. Поскольку частота возбуждений и срывов колебаний автогенератора пропорциональна угловой скорости ротора, показани  регистрирующего прибора соответствуют измер емой угловой скорости вращени .Bundles of high-frequency oscillations from the output of the autogenerator are fed to an amplitude detector, at the output of which rectangular pulses form and, (Fig. 3), are fed to a recording device. Since the frequency of excitations and disruptions of oscillations of the oscillator is proportional to the angular velocity of the rotor, the readings of the recording device correspond to the measured angular velocity of rotation.

Выходным сигналом датчика  вл ютс  пр моугольные импульсы с большой крутизной фронтов, благодар  чему повышаетс  точность измерени  малых угловых скоростей в присутствии интенсивных помех.The output signal of the sensor is square-wave pulses with a large steepness of the fronts, thereby improving the accuracy of measuring small angular velocities in the presence of intense interference.

При использовании в качестве регистрирующего прибора электронносчетного частотомера оказываетс  возможным получить индикацию на цифровом табло непосредственно В единицах .скорости вращени  (об/мин ). Дл  этого ротор датчика выполн етс  с числом прорезей равным 60, а врем  счета частотомера устанавливаетс  равным 1 Нижний предел диапазона измер емых , скоростей При этом равен 1 об/мин, а верхний предел достигает 30 тыс.об/ /мин. и. ограничиваетс  механической прочностью конструктивных элементов.When an electronically counted frequency meter is used as a recording instrument, it is possible to obtain an indication on a digital display board directly in units of rotation speed (rpm). For this, the rotor of the sensor is performed with the number of slots equal to 60, and the counting time of the frequency meter is set to 1 The lower limit of the range of measured speeds is 1 rpm, and the upper limit reaches 30 thousand rpm. and. limited by mechanical strength of structural elements.

Наличие второй дополнительной обмотки статора, смещенной относительно первой на половину их зубцовргоThe presence of the second additional stator winding, offset from the first by half of their teeth

256256

делени , позвол ет точно фиксировать моменты возбуждени  и срыва колебаний автогенератора независимо от внеш них возмущающих факторов. Это дает возможность повысить помехоустойчивость и точность датчика при его эксплуатации в услови х интенсивных электромагнитных помех(в составе электроду гового сварочного оборудовани , установок высокочастотного нагрева, в электромагнитной дефектоскопической аппаратуре).division, allows you to accurately record the moments of excitation and disruption of oscillations of the oscillator, regardless of external disturbing factors. This makes it possible to increase the noise immunity and accuracy of the sensor when it is used under conditions of intense electromagnetic interference (as part of electric welding equipment, high-frequency heating installations, in electromagnetic detector equipment).

Предлагаемый датчик выгодно отличаетс  от известного возможностью упрощени  измерительной схемы и увеличени  длины соединительных кабелей, что устран ет необходимость разработки р да датчиков, имеющих близкие диапазоны измер емых скоростей вращени .The proposed sensor is advantageously different from the known possibility of simplifying the measuring circuit and increasing the length of the connecting cables, which eliminates the need to develop a number of sensors having close ranges of measured rotational speeds.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 6071 , кл. G 01 Р , 1978.1. USSR author's certificate No. 6071, cl. G 01 P, 1978. 7л// rji 7l // rji II I II I (PU9.3(PU9.3 (( II
SU802978619A 1980-09-08 1980-09-08 Shaft rotation angular speed pickup SU993125A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802978619A SU993125A2 (en) 1980-09-08 1980-09-08 Shaft rotation angular speed pickup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802978619A SU993125A2 (en) 1980-09-08 1980-09-08 Shaft rotation angular speed pickup

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU607144A Addition SU117033A1 (en) 1958-09-01 1958-09-01 Device for locking hinged sides of railway platforms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU993125A2 true SU993125A2 (en) 1983-01-30

Family

ID=20916486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802978619A SU993125A2 (en) 1980-09-08 1980-09-08 Shaft rotation angular speed pickup

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU993125A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107270945A (en) * 2017-05-10 2017-10-20 上海钧嵌传感技术有限公司 A kind of automatic code sensor to pole
CN113439198A (en) * 2019-02-26 2021-09-24 大陆汽车有限公司 Method for authorizing the updating of a magnetic sensor of a heat engine with immunity to magnetic interference

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107270945A (en) * 2017-05-10 2017-10-20 上海钧嵌传感技术有限公司 A kind of automatic code sensor to pole
CN113439198A (en) * 2019-02-26 2021-09-24 大陆汽车有限公司 Method for authorizing the updating of a magnetic sensor of a heat engine with immunity to magnetic interference

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4833405A (en) Shaft failure monitoring system using angled rotating teeth and phase detection
US4416161A (en) Method and apparatus for measuring torque
US7034522B2 (en) Method and apparatus for measuring movement, displacement and/or deformation
JPS595929A (en) Electromagnetic type torque measuring method and device for shaft
SU993125A2 (en) Shaft rotation angular speed pickup
CN112629645A (en) Pulse time sequence torsional vibration measurement method based on magnetic field focusing
USH939H (en) Commutator pulse tachometer
SU607144A1 (en) Shaft rotational velocity sensor
RU2122742C1 (en) Magneto-inductive transmitter of rotational speed
JP2972458B2 (en) Magnetic resolver
JP2958846B2 (en) Angle detector
SU577413A1 (en) Device for measuring parameters of rotating shaft
KR960014485B1 (en) Apparatus for measuring angular acceleration
SU1619070A1 (en) Device for measuring temperature of revolving objects
RU2141631C1 (en) Device measuring torque of magnetic clutch
SU613242A1 (en) Device for measuring inductor induction motor r.p.m.
SU1252663A1 (en) Variable reluctance pickup
SU1486812A1 (en) Method of measuring torque on rotating shafts
SU495560A1 (en) Device for non-contact temperature measurement of electric machine rotors
RU2110050C1 (en) Device for measurement of rotary object temperature
JPS61182579A (en) Resolver speed detection system
SU974311A1 (en) Device for measuring magnetic induction
JPH0350457Y2 (en)
SU815632A1 (en) Device for contact-free measurement of rotational speed
SU1081546A1 (en) Number of revolution pickup