SU1714517A1 - Device for measuring shaft speed - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и Moxet быть использовано в электроприводах при измерении скорости вращени  исполнительного вала. Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности устройства. При неподвижном вале фазовращател  4 частота синусоидальных напр жений на выходе фазовращател  3 и на входе фазовращател  равна частоте ортогональных напр жений, на его выходе. С выхода фазовращател  4 напр жени  поступают на входы умножител  частоты 5, выполненного в виде последовательно соединенных октантного преобразовател  8, блока выборки-хранени  9, на которые поданы сигналы блока управлени 1и управл емого генератора 10. На вы:»(оде октантного преобразовател  при неподвижном вале за период входного напр жени  восемь раз происходит чередование идентичных участков напр жений в пределах от-7J до ^ , а входной сигнал управл емогогенератора 10 близок к нулю. Частоты сигналов на входах фазового детектора 6 равны и фазы их неизменны. При вращении вала фазовращател  частота на выходе, умножител  частоты 5, т.е. на выходе управл емого генератора 10, увеличиваетс  или уменьшаетс  в соответствии с величиной и знаком управл ющего напр жени  генератора 10. Состо ние выхода фазового детектора 6 измен етс  при каждом совпадении фаз частот генераторов 10 и 1, частота выходного сигнала фазового детектора 6 пропорциональна скорости вращени  вала. 3 з.п. ф-лы,2ил.слсJ^ ел^>&The invention relates to a measurement technique and Moxet to be used in electric drives when measuring the rotational speed of an actuating shaft. The aim of the invention is to increase the dynamic accuracy of the device. With a stationary shaft of the phase shifter 4, the frequency of sinusoidal voltages at the output of the phase shifter 3 and at the input of the phase shifter is equal to the frequency of the orthogonal stresses at its output. From the output of the phase shifter 4, the voltages are fed to the inputs of frequency multiplier 5, made in the form of serially connected octant converter 8, sampling-storage unit 9, to which the signals of the control unit 1 and the controlled generator 10 are fed. During the input voltage, eight identical voltage sections alternate from –7J to ^, and the input signal controlled by the generator 10 is close to zero. The frequencies of the signals at the inputs of the phase detector 6 are equal their phases are unchanged. When the shaft of the phase shifter rotates, the output frequency, frequency multiplier 5, i.e., the output of the controlled generator 10, increases or decreases in accordance with the magnitude and sign of the control voltage of the generator 10. The output state of the phase detector 6 changes At each phase coincidence of the frequencies of the generators 10 and 1, the frequency of the output signal of the phase detector 6 is proportional to the speed of rotation of the shaft. 3 Cp f files, 2 or 2) ^ ^ > &

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в различных электроприводах при измерени х скорости вращени  исполнительного вала ..The invention relates to a measurement technique and can be used in various electric drives when measuring the rotational speed of an actuating shaft.

Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности устройства.The aim of the invention is to increase the dynamic accuracy of the device.

На фцг. 1 изображена структурно-принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы сигналов в основных точках схемы устройства при неподвижном вале.On fzg. 1 shows the structural and schematic diagram of the device; in fig. 2 timing diagrams of signals at the main points of the device when the shaft is stationary.

Устройство дл  измерени  скорости вращени  вала содержит генератор 1, последовательно соединенные делитель 2 частоты , фазорасщепитель 3, фазовращатель 4, умножитель 5 частоты и фазовый детектор б. Перва  и втора  выходные обмотки фазовращател  4 подсоединены соответственно к первому и второму входам умножител  5 частоты, управл ющий вход и выход которого объединены. Умножитель 5 частоты содержит блок 7 управлени  и последовательно соединенные октантный преобразователь 8, блок 9 выборки-хранени  и управл емый генератор 10. Выходы блока управлени  соединены с соответствующими управл ющими входами октантного преобразовател  8 и управл ющим входом блока 9 выборки-хранени . Октантный преобразователь 8 выполнен в виде последовательно соединенных аналогового коммутатора 11 на управл емых ключах 1217 и операционного усилител  18 в режиме двойного сумматора с масштабными резисторами 19-26.A device for measuring the speed of rotation of the shaft comprises a generator 1, a frequency divider 2 in series, a phase splitter 3, a phase shifter 4, a frequency multiplier 5, and a phase detector b. The first and second output windings of the phase shifter 4 are connected respectively to the first and second inputs of the frequency multiplier 5, the control input and the output of which are combined. The frequency multiplier 5 contains a control unit 7 and a serially connected octant converter 8, a sample-storage unit 9 and a controllable generator 10. The outputs of the control unit are connected to the corresponding control inputs of the octant converter 8 and the control input of the sampling-storage unit 9. Octant converter 8 is made in the form of serially connected analog switch 11 on controllable switches 1217 and operational amplifier 18 in a double adder mode with scale resistors 19-26.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В исходном состо нии вал фазовращател  4 не вращаетс . Частота синусоидальных напр жений на выходе фазорасщепител  3 и на входе фазовращател  равна частоте ортогональных напр жений на его выходе.In the initial state, the shaft of the phase shifter 4 does not rotate. The frequency of sinusoidal voltages at the output of the phase splitter 3 and at the input of the phase shifter is equal to the frequency of the orthogonal voltages at its output.

Количество напр жений и фазовый сдвиг между входными напр жени ми фазовращател  определ ютс  его конструкцией , могут быть многофазными. Фазовый сдвиг между входными и выходными напр жени ми неизменный.The number of voltages and the phase shift between the input voltages of the phase shifter is determined by its design, which can be multiphase. The phase shift between input and output voltages is unchanged.

С входа фазовращател  напр жени  поступают на входы умножител  5 частоты, а именно на информационные входы многоканального аналогового коммутатора 10. Ключи 12-17 коммутатора переключаютс  в соответствий с импульсными сигналами, поступающими на его управл ющие входы с выхода блока 7 управлени .From the input of the voltage phase shifter, the inputs of frequency multiplier 5, namely, the information inputs of the multichannel analog switch 10. The switch keys 12-17 are switched in accordance with the pulse signals fed to its control inputs from the output of the control unit 7.

Соотношени  между величинами масштабных резисторов следующие:The ratios between the values of the scale resistors are as follows:

R20 R21R20 R21

22

R26 R20-Rl9.R26 R20-Rl9.

На выходе усилител  за период входного напр жени  восемь раз происходит чередование идентичных участков напр жений вAt the output of the amplifier, for the period of the input voltage, eight times the alternation of identical sections of the voltages in

пределах от -тт до +-g , При этом используетс  только один операционный усилитель 18, работающий в режиме двойного суммировани  (суммировани  по двум выходам ).limits from -tt to + -g. In this case, only one operational amplifier 18 is operated, operating in double-sum mode (summing over two outputs).

С выхода операционного усилител  18 сигнал поступает на информационный вход блока 9 выборки-хранени , на управл ющий вход которого также с выхода блока 7 управлени  поступает короткий строб. Таким образом , при неподвижном вале фазовращател  4 на входе управл емого генератора 10 управл ющий сигнал близок к нулевому уровню, а частоты генераторов 10 и 1 равны и фазы их неизменны. Выходные напр жени , поступающие на входы фазового детектора 6, не измен ют состо ни  его выхода.From the output of the operational amplifier 18, the signal is fed to the information input of the sample-storage unit 9, to the control input of which a short strobe is also output from the control unit 7. Thus, with a stationary shaft of the phase shifter 4 at the input of the controlled generator 10, the control signal is close to zero, and the frequencies of the generators 10 and 1 are equal and their phases are constant. The output voltages supplied to the inputs of the phase detector 6 do not change the state of its output.

При вращении вала фазовращател  4 в ту или другую сторону частота сигналов на его выходах, представл юща  собой сумму частот кругового пол  и частоты вращени , увеличиваетс  либо уменьшаетс  по сравнению с частотой входного сигнала. Частота на выходе умнож41тел  5 частоты, т.е. на выходе управл емого генератора 10, также увеличиваетс  или уменьшаетс  в соответствии с величиной и знаком управл ющего напр жени  на его входе, но она в заданное число раз превышает частоту на выходе фазовращател .When the shaft of the phase shifter 4 rotates in one direction or another, the frequency of the signals at its outputs, which is the sum of the frequencies of the circular field and the frequency of rotation, increases or decreases as compared to the frequency of the input signal. The output frequency multiplied 40 frequencies, i.e. at the output of the controlled generator 10, it is also increased or decreased in accordance with the magnitude and sign of the control voltage at its input, but it is a predetermined number of times the frequency at the output of the phase shifter.

Состо ние выхода фазового детектора б измен етс  при каждом совпадении фаз частот Генераторов 10 и 11% причем чем больше разница частот генераторов, тем чаще мен етс  состо ние выхода фазового детектора . Таким образом , выходной сигнал фазового детектора представл ет собой частотный сигнал скорости вращени  вала фазовращател .The output state of the phase detector b changes with each coincidence of the phases of the frequencies of the oscillators 10 and 11%, and the greater the difference in the frequencies of the oscillators, the more often the output state of the phase detector changes. Thus, the output signal of the phase detector is a frequency signal of the speed of rotation of the shaft of the phase shifter.

В качестве фазовращател  используетс  сельсин, вращающийс  трансформатор или друга  микромашина в режиме фазовращател .A selsyn, a rotating transformer or another micromachine in a phase shifter mode is used as the phase shifter.

Claims (4)

1. Устройство дл  измерени  скорости вращени  вала, содержащее генератор, последовательно соединенные делитель частоты , фазорасщепитель, фазовращатель, умножитель частоты, фазовый детектор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу умножител  частоты и выходу генератора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  динамической точности, умножитель частоты дополнительно снабжен вторым входом и управл ющим входом, втора  выходна  обмотка фазовращател  подключена к второму входу умножител  частоты, а вход управлени  умножител  и вход делител  частоты подсоединены к соответствующему входу фазового детектора,1. An apparatus for measuring the rotational speed of a shaft, comprising a generator, a serially connected frequency divider, a phase splitter, a phase shifter, a frequency multiplier, a phase detector, the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the frequency multiplier and the generator output, in order to increase dynamic accuracy, the frequency multiplier is additionally equipped with a second input and a control input, the second output winding of the phase shifter is connected to the second input of the frequency multiplier, and the control input tim multiplier and frequency divider input connected to the corresponding input of the phase detector, 2.Устройство поп. 1,отличающеес   тем, что умножитель частоты выполнен в виде блока управлени  и последовательно соединенных октантного преобразовател , блока выборки-хранени  и управл емого генератора , один выход блока управлени  соединен с входом управлен и  блока выборки-хранени , а каждый издругих выходов блока управлени  подсоединен к соответствующему управл ющему входу октантного преобразовател .2. Device pop. 1, characterized in that the frequency multiplier is made in the form of a control unit and serially connected octant converter, a sample-storage unit and a controlled oscillator, one output of the control unit is connected to the control input and the sample-storage unit, and each of the other outputs of the control unit is connected to the corresponding control input of the octant converter. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающее с   тем, что октантный преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных аналогового коммутатора и операционного усилител  в режиме двойного сумматора, входы которого подсоединены к выходам аналогового коммутатора через масштабные резисторы, один вход октантного преобразовател   вл етс  первым вхйдрм умножител  частоты, другой вход  вл етс  вторым входом умножител  частоты, а каждый из входов управлени  аналогового коммутатора  вл етс  соответствующим3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the octant converter is designed as a series-connected analog switch and an operational amplifier in double adder mode, the inputs of which are connected to the outputs of the analog switch through scaling resistors, one input of the octant converter is the first frequency multiplier, another input is the second input of the frequency multiplier, and each of the control inputs of the analog switch is a corresponding управл ющим входом октантного преобразовател .control input of the octant converter. 4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е ес   тем, что аналоговый коммутатор выполнен на шести ключах, входы первого и второго , третьего и четвертого ключей попарно объединены и  вл ютс  соответственно первым и вторым входами умножител , входы п того и шестого ключей соединены соответственно с общей шиной и выходом операционного усилител , неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с общей шиной, а через второй и третий резисторы - соответственно с первым и вторым выходами аналогового коммутатора ,инвертирующийвход4. The device of claim 3, wherein the analog switch is made of six keys, the inputs of the first and second, third and fourth keys are pairwise combined and are respectively the first and second inputs of the multiplier, the inputs the fifth and sixth keys are connected respectively to the common bus and the output of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected via the first resistor to the common bus, and through the second and third resistors to the inverting input, respectively, of the first and second outputs of the analog switch операционного усилител  через четвертый, шестой и седьмой резисторы соединен соответственно с третьим, п тым и шестымoperational amplifier through the fourth, sixth and seventh resistors are connected respectively to the third, fifth and sixth выходами аналогового коммутатора, четвертый и п тый выходы аналогового коммутатора соединены черезп тый резистор между собой, шестой выход аналогового коммутатора через восьмой резистор соединен с входом шестого ключа, сопротивлени  п того и шестого резисторов равны, сопротивлени  второго, третьего и четвертого резисторов вдвое больше , а сопротивлени  первого иthe analog switch outputs, the fourth and fifth outputs of the analog switch are connected through a fifth resistor, the sixth output of the analog switch is connected via the eighth resistor to the sixth switch input, the fifth and sixth resistors are equal, the second, third and fourth resistors are twice as large and resistance of the first and седьмого резисторов в i/ корень раз больше сопротивлени  п того резистора , сопротивление восьмого резистора равно разности сопротивлений второго и первого резистор-ов.The seventh resistors are i / root times the resistance of the fifth resistor; the resistance of the eighth resistor is equal to the difference in resistance of the second and first resistors. u.Zu.Z