SU994990A2 - Датчик углового положени ,скорости и ускорени вращени вала - Google Patents

Description

(54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ, СКОЮСТИ И УСКОРЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА

1

I Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика углового положени  и мгновенной скорости и ускорени  вращени  вала в точных цифровых системах автоматического управлени  и регулировани .

По основному авт. св. № 934382,, известен датчик углового положени , скорости вращени  вала, содержащий генератор импульсов , первый и второй счетчики, формирова- . тель опорных сигналов, фазовращатель, нульорган , первый и второй регистры, а также управл емый ключ, формирователь задержанных импульсов и дополнительный триггер. Выход генератора импульсов подключен непосредственно к первому счетчику ичерез ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, - к второму счетчику. Нуль-орган через последовательно соединенные фазовращатель и (Ьорми рователь опорных сигналов подключен к выходу старшего разр да первого счетчика, выходы всех разр дов которого соединены с входами первого регистра, первый вход ,

дополнительного триггера и вход формировател  задержанных импульсов соединены с выходом нуль-органа. Первый, второй и третий выходы формировател  задержанных импульсов соединены соответственно с входом разрчщени  записи второго регистра, входом сброса второго счетчика и вторым входом дополнительного триггера. Выходы счетных триггеров второго счетчика соединены с информационными входами второго регистра 1 ,

10

Недостаток известного устройства заключаетс  в том, что не обеспечиваетс  одновременное измерение ускорени  вращени  вала.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей датчика за счет

15 измерени  ускорени  вращени  вала.

Claims (2)

1. Указанна  цель достигаетс  тем, что в датчик введены фильтр нижних частот и последовательно соединенные фазовый детектор, 2JJ интегратор, суммирующий элемент к управл емый генератор, причем выход нуль-органа подключен, к первому входу фазового детектора , второй вход которого соединен с выходом управл емого генератора, а вход фильт399 pa ниж)гих частот подключен к входу интегратора и к Второму входу суммирующего элемента. На фиг. 1 изображена структурна  схема датчика углового положени , скорости и ускорени  вращени ; на фиг. 2 - осциллогра мы сигналов скорости и ускорени , иллюстрирующие работу датчика. Датчик содержит генератор 1 импульсов, выход которого подключен к счетному выход первого счетчика 2, выполненного на триггерах . Выход старшего разр да счетчика 2 через формирователь 3 опорных сигналов соединен с входом фазовращател  4, подключенного своим выходом к входу нуль-органа 5. Выход нуль-органа 5 соединен с входом разрешени  записи первого регистра 6, информационные входы которого подключены к вы ходам соответствующих триггеров счетчика
2. 2. Выход генератора 1 импульсов соединен также со счетным входом второго счетчика 7 через ключ 8, управл ющий вход которого соединен с выходом дополнительного триггера 9. Вход сброса триггера 9 соединен с выходом нуоргана 5. Выход нуль-органа 5 соединен также с входом формировател  10 задержанных импульсов, первый выход которого подключен к входу разреще1ш  записи второго регистра 1 Информационные входы регистра 11 соединены с соответствующими выходами триггеров второго счетчика 7, вход предустановки которого подключен к второму выходу формировател  10 задержанных импульсов. Третий выход формировател  10 соединен с вхо дом установки в единичное состо ние дополнительного триггера 9. Выход нуль-органа 5 соединен также с первым входом фазового детектора 12, выход которого подключен к входу фильтра 13 нижних частот и входу интегратора 14. Выход интегратора 14 подключен к входу суммирующего элемента 15, другой вход которого подключен к выходу фазового детектора 12. Выход суммирующего элемента 15 соединен с входом управл емого генератора 16, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора. Датчик работает следующим образом. Первый счетчик 2 выполн ет Аункцию делител  частоты генератора 1. Формирователь 3 вырабатывает из выходных периодичес ких сигналов первого счетчика 2 опорные напр жени  фазовращател  4. Нуль-орган 5 фор мирует из выходных синусоидальных сигналов фазовращател  4 пр моугольные периодически сигналы, по переднему фронту которых осуществл етс  запись кода первого счетчика 2 первый регистр 6. В первом регистре 6 фиксируетс  код текущего углового положени  вала. Второй счетчик 7, имеющий разр дность, равную разр дности первого счетчика 2, плюс дополнительный знаковый разр д, вместе с ключом 8, дополнительным триггером 9, формирователем 10 задержанных импульсов и регистром 11 образуют блок вычислени  частоты вращени , причем вычисление кода скорости заменено вычислением чода приращени  л Т периода Т выходного сигнала фазовращател  по отнощению к периоду TQ опорного сигнала фазовращател . По переднему фронту выходного сигнала нуль-органа 5 переходит в нулевое состо ние дополнительный триггер 9 и одновременно запускаетс  формирователь Ю задержанных импульсов. Сигнал с выхода триггера 9, воздейству  на управл ющий вход ключа 8, прекращает поступление импульсов генератора 1 на счетный вход второго счетчика. 7. Через врем , достаточное дл  переноса в счетчике 7, вырабатываетс  первый импульс формировател  10, который поступает ка вход разрещени  записи второго регистра 11 и осуществл ет запись кода Д Т из счетчика 7 во второй регистр 11. Второй импульс формировател  10, воздейству  на входы предустановки второго счетчика 7, осуществл ет запись в счетчик 7 кода, соответствующего промежутку времени между по влением первого и третьего выходных импульсов формировател  10. Импульс с третьего выхода формировател  10 переведет . в единичное состо ние триггер 9, в результате чего будет открыт ключ В и сигналы генератора 1 вновь поступ т на вход счетчика 7. Поскольку козффищ1енты пересчета первого счетчика 2 и второго счетчика 7 равны, то в конце каждого периода выходного сигнала нуль-органа 5 в регистре 11 будет зафиксирован либо пр мой код Л Т, если Т Tj, ,либо дополнительный код Д Т. если Т TQ. Цепь фазовой автоподстройки частоты содержаща  фазовый детектор 12, интегратор 14, суммирующий элемент 15 и управл емый генератор 16, совместно с фильтром 13 нижних частот образует блок вычислени  ускорени . На первый вход фазового детектора 12 поступают сигналы с выхода нуль-органа 5, имеющие частоту F равную F FO ± РВР где FQ - частота опорного сигнала фазовращател ; F - частота вращени  вала фазовращател . Второй вход фазового детектора 12 соединен с выходом управл емого генср.чюри 16, частота которото равна F при нулевом значении напр жени  на управл ющем входе. Фазовый детектор 12 преобразует разность фаз сигналов на его входах в пропорциональное этой разности значение напр жени  на его выходе. Выходной сигнал фазового детектора 12, после интегрировани  интегратором 14, воздействует на управл ющий вход генератора 16, удержива  разность фаз сигналов на входах фазового детектора 12 на уровне, близком к нулевому. Следовательно, и частота управл емого генератора 16 с некоторым рассогласованием рав на .выходной частоте нуль-органа 5. Экспериме тально вы снено, что дополнительна  изодром на  св зь с выхода фазового детектора 12 на вход управл емого генератора 16 уменьшает рассогласование частот и увеличивает устойчивость цепи фазовой автоподстройки. Генератор 16 имеет линейную зависимость выходной частоты от управл ющего напр жени . При изменении скорости вращении одновременно и пропорщюнально измен етс  частота управл емого генератора 16 и выходное напр жение интегратора 14. Следовательно, входное напр жение интегратора 14, равное производной от выходного, равно с некоторым коэффициентом пропорциональности значению углового ускорени . На вход интегратора 14 поступают сигналы с выхода фазового детектора 12, в которых кроме низкочастотной составл ющей ,пропорциональной ускорению вращени , присутствует высокочастотна  составл юща  с частотой входного сигнала. Фильтр. 13 нижних частот выдел ет высокочастотную составл ющую .входного сигнала интегратора 14, т. е. на выходе фильтра 13 нижних частот образуетс  сигнал, пропорциональный ускорению вращени . Фазовращатель соединен с валом электродвигател  через понижающий редуктор. На фиг. 2 приведены осциллограммы напр жений с выхода блока определени  ускорени  (диаграмма 17) и выхода цифро-аналогового преобразовател , подключенного к каналу определени  скорости вращени  (диаграмма 18). Осциллограммы иллюстрируют процессы разгона и торможени  двигател , т. е. подтверждают возможность получени  информации об ускорении вращени  вала. Формула изобретени  Датчик углового положени , скорости и ускорени  враще1ш  вала по авт. св. № 934382, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональнь1х возможностей за счет измерени  ускорени  вращени  вала, в датчик введены фильтр нижних частот и последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор, суммирующий элемент и управл емый генератор, причем выход нуль-органа подключен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом управл емого генератора, а вход фильтра нижних частот подключен к входу интегратора и к второму входу суммирующего элемента. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе К Авторское свидетельство СССР № 934382, кл. G 01 Р 3/489, 17.07.80 (прототип).

   ytjtoSoe /7o ffJirf/ fff

   JL

   fffAff fff /««9« / r