SU993125A2 - Датчик угловой скорости вращени вала - Google Patents

Description

.(S) ДАТЧИК УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА

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 сде59

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 .

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 .

Выходным сигналом датчика  вл ютс  пр моугольные импульсы с большой крутизной фронтов, благодар  чему повышаетс  точность измерени  малых угловых скоростей в присутствии интенсивных помех.

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.

Наличие второй дополнительной обмотки статора, смещенной относительно первой на половину их зубцоврго

256

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).

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 .

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 6071 , кл. G 01 Р , 1978.

7л// rji

I

I I

(PU9.3

(

I