Устройство для измерения скорости

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля скорости перемещения исполнительных механизмов. Целью изобретения является повышение точности измерений. При питании обмоток 5 - 8 возбуждения постоянным током в каждом из четырех магнитопроводов 1 - 3 создается пронизывающий магнитопровод ротора 14 в зоне нанесенных на его поверхности винтовых нарезок 15, 16. При вращении с постоянной скоростью и одновременном перемещении ротора 14 с измеряемой линейной скоростью в измерительных обмотках наводятся синусоидальная и косинусоидальные ЭДС. На квадраторах напряжения с измерительных обмоток возводятся в квадрат. Выходные напряжения первой и второй пар квадраторов суммируются соответственно на первом и втором сумматорах. С помощью дифференциального усилителя осуществляют вычитание выходных напряжений сумматоров, получая на выходе сигнал полярности, величина которого пропорциональна скорости линейного перемещения ротора 14. 3 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s G 01 Р 3/46

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г .i7

lГ

11

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4487548/10 (22) 28.09.88 (46) 30.08.91, Бюл. ¹ 32 (71) Рижский политехнический институт им. А. Я, Пел ьше (72) С,С.Петров, Я,П.Грейвулис, Л.С.Рыбицкий и Д.Г.Морс (53) 621.313.322(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1312694, кл, Н 02 К 19/24, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля скорости перемещения исполнительных механизмов. Целью изобретения является повышение точности измерений.

При питании обмоток 5 — S возбуждения постоянным током в каждом из четырех магни„„5U„„1673980 А1 топроводов 1-4 создается пронизывающий магнитопроьод ротора 14 в зоне нанесенных на его поверхности винтовых нарезок 15, 16. При вращении с постоянной скоростью и одновременном перемещении ротора 14 с измеряемой линейной скоростью в измерительных обмотках наводятся синусоидальная и косинусоидальная ЭДС. 4а квадраторах напряжения с измерительных обмоток возводятся в квадрат. Выходные напряжения первой и второй пар квадраторов суммируются соответственно н., первом и втором сумматорах, С помощ..ю дифференциального усилителя осущес .. ляют вычитание выходных напряжений сумматоров, получая на выходе сигнал полярности. величина которого пропорциональна скорости линейного перемещения ротора 14. 3 ил.

1673980

0,42 «0,45;

6< — — < 8;

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля корости перемещения исполнительных механизмов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг,1 приведена конструктивная схема устройства для измерения скорости; на фиг.2 — один из магнитопроводов статора устройства, поперечный разрез; на фиг,3 — структурная схема устройства.

На фиг,1 обозначено: tð — шаг винтовой нарезки; m — целое число; д — величина воздушного зазора; Ьп — ширина паза профилей винтовых нарезок.

Устройство для измерения скорости содержит четыре магнитопровода 1 — 4 статора с размещенными на каждом из них обмотками возбужденя 5-8, соединенными согласно-последовательно, и измерительными обмотками 9-12. Магнитопроводы

1 — 4 статора жестко связаны между собой немагнитным основанием 13 и установлены параллельно друг другу в поперечной плоскости магнитопроводящего цилиндрического ротора 14, на наружной поверхности которого от края до середины ротора

14 нанесены винтовые нарезки 15 и 16 противоположных направлений, имеющие одинаковый шаг и одинаковое четное количество заходов. В воздушном зазоре магнитопроводов 1 и 2 расположена эона ротора 14 с винтовой нарезкой 15, а в воздушном зазоре магнитопроводов 3 и 4— зона ротора с винтовой нарезкой 16.

Винтовой ротор 14 жестко соединен с валом электродвигателя 17, обеспечивающим требуемую частоту его вращения и имеющим возможность аксиального перемещения относительно основания 13 магнитопроводов 1 — 4. Магнитопроводы 1 и 2, а также магнитопроводы 3 и 4 смещены друг относительно друга на величину, отличающуюся от целого числа шагов нарезок 15 и 16 на четверть шага нарезки.

Датчик снабжен четырьмя квадраторами

18-21, вход каждого иэ которых подключен соответственно к обмоткам 9-12. Выходы квадраторов 18 и 19 подключены к входам первого сумматора 22, а выходы квадраторов 20 и 21 — к входам второго сумматора 23, выходы сумматоров 22 и 23 подключены к дифференциальному усилителю 24, выход которого является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом

При питании обмоток 5 — 8 возбуждения постоянным током в каждом из магнитоизолированных магнитопроводов 1 — 4

55 создается пронизывающий магнитопровод ротора 14 в зоне винтовых нарезок 15 и 16, При вращении с постоянной скоростью и одновременном перемещении ротора 14 с измеряемой линейной скоростью в измерительных обмотках 9-12 наводятся ЭДС. Напряжения на их выводах меняются по; синусоидальному и косинусоидальному законам;

U = Фщ w (cv1+ )sin(cut )2)t;

U = Ф, w (г))1 +.))2)сов(а1 +-))2), U = Ф w (г))1+ж2)а!п(г))1 )t;

Un2 = Фь,.w (0)1 ))2) сов(а1 )t, где Фь — амплитуда переменной составляющей потока в зазоре;

w — число витков обмоток 9-12; а1 — угловая частота, обусловленная частотой вращения ротора 14; г))2 — угловая частота, обусловленная линейной скоростью v осевого перемещения ротора 14, причем

2лЧ

O)2 = тр где tp — шаг винтовой нарезки, Если направление перемещения профилей нарезок, обусловленное вращением ротора, совпадает с направлением осевого перемещения ротора, то угловые частоты

0)l и с02 складываются, если нет, то вычитаются ("минус" в скобках приведенных выражений), Для обеспечения синусоидального и косинусоицального изменений напряжений

U -U и уменьшения содержания в них (9) 12 помех от высших гармоник нарезки 15 и 16 целесообразно выполнить так, чтобы соблюдались неравенства: где b> — ширина паза профилей винтовых нарезок; д — величина воздушного зазора.

Поступающие на входы квадраторов

18-21 напряжения измерительных обмоток возводятся в квадрат, При этом на выходах квадраторов устанавливаются напряжения;

Окв = Кквфп(Г))1+а)2) Sin (Е)1+й)2)т = (1в),г 2, 2

= К.. (Ui ")2

1673980

Ок = Kêâ (О

U (20) К (U(11)

О) (2 1) К (U(12) UcyM = Ксум (Окв + Окв (22) (1В) (19)

Ксум Ккв ф(0)1 — М2)

= КсумКкв ф(Г 1 — 20)1402 + 4) 20

Осум = КсумКкв gm(O>t — 2<01<% + 4): (23) где К,у — коэффициент передачи сумматоров 22 и 23.

С помощью дифференциального усилителя 24 осуществляют вычитание выходных ЗО напряжений сумматоров 22 и 23, получая на его выходе сигнал

Од.у = Кд.у (Осум Осум J = (24) (22) (23 к

= 4Кд.у Ксум Ккв 1!4й>1И = К и 2

ГДВ К = 4Кд у Ксум Ккв фп 0)1= СОПЛ вЂ” KO эффициент чувствительности датчика при 40 выбранной скорости вращения ротора 14;

Кду — коэффициент передачи дифференциального усилителя 24.

Выбором скорости вращения ротора

14 можно регулировать чувствительность 45 датчика.

5 где ф — потокосцепление измерительной обмотки;

Ккв — коэффициент передачи квадратора, Напряжения, полученные на выходах 10 первой пары квадраторов 18 и 19, суммируют на первом сумматоре 22, а напряжения второй пары квадраторов 20 и 21 суммируют на втором сумматоре 23.

На выходах сумматоров 22 и 23 форми- 15 руются напряжения:

Полярность на выходе дифференциального усилителя 24 учитывает направление осевого перемещения при сохранении неизменным направление вращения ротора 14.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости, содержащее магнитопроводящий цилиндрический ротор с нанесенными от края к середине по длине ротора на его поверхности винтовыми нарезками противоположного-направления, имеющими одинаковый шаг и число заходов, два магнитопровода статора, на каждом иэ которых расположена обмотка воэбуждежния и измерительная обмотка, дифференциальный усилитель, выход которого является выходом датчика, и сумматор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что. с целью повышения точности, датчик дополнительно содержит третий и четвертый магнитопроводы, на каждом из которых расположена обмотка возбуждения и измерительная обмотка, второй сумматор, вход каждого из которых подключен к каждой из измерительных обмоток, выходы первого и второго квадратооов подключены к входам перво1о сумь атора, вых ды —:ретьего и четьертогс квадраторов подключены к входам

e1opora сумматора, выход каждого из сумматоров подключен к соответствующему входу дифференциального усилителя, при этом первый и второй маснитопросоды размещены в зонг винтовой нарезки одного направления, а третий и четверть и магнигопроводы статора размещены в зоне винтовой нарезки противоположного направления, смещены друг относительно друга в осевом направлении на величину, отличающуюся от целого числа шагов нарезок на четверть шага, причем маг.- итопроводы статора установлены в поперечной плоскости ротора, а количество заходов обеих нарезок равно четному числу.

1673980 иг.

Составитель М. Тихонов

Техред М,Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор А. Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2915 Тираж 337 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5