УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ (ВАРИАНТЫ)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2027213 (13) C1

(51) 6 G05B21/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4894044/10 
(22) Дата подачи заявки: 1990.12.17 
(31) Номер конвенционной заявки: 68110-A/89 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1989.12.18 
(33) Страна приоритета: IT 
(45) Опубликовано: 1995.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент США N 3708737, кл. G 05B 21/02, 1973. 
(71) Заявитель(и): Фиат Ауто С.п.А. (IT) 
(72) Автор(ы): Эральдо Джаккарди[IT]; Вито Скартецинни[IT]; Клаудио Ампола[IT] 
(73) Патентообладатель(и): Фиат Ауто С.п.А. (IT) 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ (ВАРИАНТЫ) 

Сущность изобретения: по первому варианту устройство содержит входные клеммы, блок алгебраического суммирования, интегратор, блок отключения. Блок алгебраического суммирования выполнен в виде операционного усилителя и трех резисторов одного сопротивления, интегратор выполнен в виде операционного усилителя со звеном емкостной обратной связи, выключателя, включенного параллельно со звеном обратной связи, и входного резистора, блок отключения выполнен в виде операционного усилителя со звеном обратной связи. По второму варианту устройство содержит две входные клеммы, прецизионный усилитель, два АЦП, два блока алгебраического суммирования, три блока умножения, два интегратора. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к устройству для измерения числа оборотов вала электродвигателя с постоянными магнитами.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является техническое решение [1] , содержащее источник питания, две входные клеммы и схему обработки сигнала.

Недостатками данного изобретения являются высокая стоимость, необходимость обеспечения соединения с устройством управления и обработки данных и узкие функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в устройстве для измерения числа оборотов вала электродвигателя с постоянным магнитом, содержащем источник питания, две входные клеммы и схему обработки сигнала, по первому варианту схема обработки сигнала выполнена в виде последовательно соединенных блока алгебраического суммирования, интегратора и блока отключения, выполненного в виде операционного усилителя со звеном обратной связи, при этом интегратор выполнен в виде операционного усилителя со звеном емкостной обратной связи, выключателя, включенного параллельно со звеном емкостной обратной связи, и выходного резистора, включенного между инверсным входом операционного усилителя, прямой вход которого подключен к общей шине, и выходом блока алгебраического суммирования, выполненного в виде операционного усилителя со звеном резистивной обратной связи и трех резисторов одного сопротивления, причем входы операционного усилителя подключены через два резистора к входным клеммам, а прямой вход также через третий резистор заземлен.

По второму варианту схема обработки сигнала выполнена в виде прецизионного усилителя, подключенного к второму выводу электродвигателя и общей шине, двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП), первого интегратора, включенного между первой входной клеммой и первым выводом электродвигателя, и последовательно соединенных первого блока алгебраического суммирования, первого блока умножения, второго интегратора, второго блока умножения, второго блока алгебраического суммирования и третьего блока умножения, при этом выходы обоих АЦП подключены к входам первого блока алгебраического суммирования, а выход первого интегратора соединен с вторым входом второго блока алгебраического суммирования.

Проводники обмотки якоря электродвигателя с постоянными магнитами при движении пересекают наводящееся магнитное поле, генерируемое магнитами, каждый из которых становится источником наведенной электродвижущей силы.

Результирующая общая величина Е всех наведенных электродвижущих сил зависит от числа оборотов в минуту n вала двигателя и от потока (постоянная величина благодаря вкладу постоянных магнитов) согласно отношению:"

Е = k n , где k - постоянная, зависимая от числа индуктированных проводников, числа полюсов и типа обмотки проводников обмотки якоря.

Направление действия упомянутой выше электродвижущей силы противоположно направлению электрического тока в якоре.

Поэтому электродвижущая сила Е, образуемая в якоре двигателя, действует в качестве противоэлектродвижущей силы.

Напряжение U, прилагаемое к выводам якоря двигателя для поглощения тока i, должно преодолевать противоэлекродвижущую силу Е, увеличенную внутренними падениями напряжения, вызываемыми сопротивлением R цепи якоря, через которую течет ток i. Закон Ома, применяемый к цепи якоря, представляет:

U = Е + Ri.

Известно, что Е = kn получается следующее:

U = kn + Ri, следовательно,

kn = U - Ri. При интегрировании во времени получаем

kndt = (U-Ri)dt

k ndt = (U-Ri)dt

Указывая, что N = ndt (обороты, завершенные двигателем в период времени t), получаем:

kN = Ut-Ridt , следовательно,

N = (Ut-R idt) (1)

После вычисления N и известности передаточного отношения при редуцировании (в случае двигателя, обеспеченного редуктором) могут легко вычисляться полный угол поворота или линейное смещение осуществляемым двигателем.

На фиг.1 и 2 представлены варианты устройства для измерения числа оборотов вала электродвигателя с постоянным магнитом.

Устройство на фиг.1 содержит две входные клеммы 1, 2 и последовательно соединенные блок 3 алгебраического суммирования, интегратор 4 и блок 5 отключения, выполненный в виде операционного усилителя 6 со звеном обратной связи, интегратор 4 выполнен в виде операционного усилителя 7 со звеном емкостной обратной связи, выключателя 8, включенного параллельно со звеном емкостной обратной связи, и входного резистора 9, включенного между инверсным входом операционного усилителя 7 прямой вход которого заземлен, и выходом блока 3 алгебраического суммирования, выполненного в виде операционного усилителя 10 со звеном резистивной обратной связи и трех резисторов 11-13 одного сопротивления, причем инверсный и прямой входы операционного усилителя 10 подключены через соответственно первый 11 и второй 12 резисторы к соответственно первой 1 и второй 2 входным клеммам, а прямой вход операционного усилителя 10 также заземлен через третий резистор 13.

Устройство вычисляет число оборотов, совершенных электродвигателем (не показано) в предопределенный период времени, обозначаемый t1, в течение которого двигатель, демонстрирующий активное сопротивление якоря величиной R, приводится в состояние движения эффектов соединения с соответствующим источником электропитания, который обеспечивает напряжение с величиной U, которое обеспечивает возможность току величиной i протекать через якорь двигателя.

Суммирующий блок 3 обеспечивается двумя входными клеммами 1 и 2, к которым подаются напряжение U питания электродвигателя и падение напряжения Ri, причем последнее устанавливается в якоре, когда ток i проходит через него.

Таким образом, электрический сигнал, величина которого составляет Ri-U, является доступным на выходе блока 3.

Интегратор 4 представляет собой блок обычного типа с выходным сопротивлением R2, которое соединяется с инвертирующим входом операционного усилителя 7, и с конденсатором С, соединенным между этим инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 7. Неинверсный вход усилителя 7 соединяется с землей, между тем как выключатель 8, приведение которого в действие управляется синхронно с подачей электропитания к упомянутому двигателю, соединяется параллельно конденсатору С. Для этой цели выключатель удерживается в разомкнутом состоянии только в течение периода времени, в течение которого электродвигатель питается напряжением U.

Электрический сигнал, величина которого составляет точно

(U-Ri)dt

является доступным на выходе интегратора 4. Этот сигнал делается доступным для терминала вывода устройства после прохождения без какого-либо изменения в амплитуде через блок 5 отключения, который состоит из операционного усилителя, соединенного конфигурацией повторителя напряжения.

Посредством подходящего выбора величин R2 и С так, чтобы произведение R2C было равным упомянутому выше произведению k , электрический сигнал становится доступным на терминале и точно соответствует числу оборотов N, которое двигатель совершает в промежуток времени t1, в течение которого он снабжается напряжением U.

Устройство на фиг. 2 содержит две входные клеммы 14, 15, прецизионный резистор 16, выполненный с возможностью подключения к второму выводу электродвигателя и общей шине, два аналого-цифровых преобразователя (АЦП) 17, 18, первый интегратор 19, включенный между первым выводом электродвигателя и первой входной клеммой 14, и последовательно соединенные первый блок 20 алгебраического суммирования, первый блок 21 умножения, второй интегратор 22, второй блок 23 умножения, второй блок 24 алгебраического суммирования и третий блок 25 умножения, при этом выходы первого и второго АЦП 17, 18 подключены к входам первого блока 20 алгебраического суммирования, выход первого интегратора 19 соединен с вторым входом второго блока 24 алгебраического суммирования.

Устройство вычисляет число оборотов, совершенных электродвигателем М в течение предопределенного периода времени, обозначенного t1, в течение которого двигатель, демонстрирующий сопротивление якоря величины R, приводится в состояние движения эффектов соединения с соответствующим источником электропитания, который обеспечивает напряжение питания с величиной U, которое вынуждает ток величины i протекать в якоре двигателя.

Двигатель М располагается в схеме с последовательным включением между клеммой 15 и землей при напряжении U и демонстрирующей выключатель 14 для контролирования подачи электропитания к двигателю вместе с прецизионным резистором 16 с величиной Rs, гораздо более меньшей, чем величина упомянутого выше сопротивления якоря R.

Устройство обеспечивается двумя ветвлениями, преобразующимися в блок 24 алгебраического суммирования.

Первое ветвление состоит из отдельного интегрирующего блока 19, который интегрирует величину напряжения U в течение периода времени t1, в котором выключатель 14 является замкнутым.

Второе ветвление содержит пару аналого-цифровых преобразователей 17 и 18, соединенных с зажимами активного сопротивления 16 для регистрации соответствующих величин напряжения U1, U2 и передачи их к устройствам ввода блока 20 алгебраического суммирования, который обеспечивает разность U2-U1. Устройство вывода блока 20 соединяется с блоком 21 умножения, который умножает величину U2-U1 на обратную величину Rs, чтобы получать величину i тока, протекающего в двигателе М во время работы.

Ток i от устройства вывода блока 21 сначала интегрируется в блоке 23, чтобы получать величину R i на устройстве вывода последнего.

Блок 24 осуществляет вычисление разности между выходными сигналами блоков 19 и 23, блок 25 осуществляет умножение результата, полученного для обратной величины произведения k , для того, чтобы получать величину N. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ (ВАРИАНТЫ).

1. Устройство для измерения числа оборотов вала электродвигателя с постоянным магнитом, содержащее источник питания, первую и вторую входные клеммы и схему обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, схема обработки сигнала выполнена в виде последовательно соединенных блока алгебраического суммирования, интегратора и блока отключения, выполненного в виде операционного усилителя со звеном обратной связи, при этом интегратор выполнен в виде операционного усилителя со звеном емкостной обратной связи, выключателя, включенного параллельно со звеном емкостной обратной связи, и входного резистора, включенного между инверсным входом операционного усилителя, прямой вход которого подключен к общей шине, и выходом блока алгебраического суммирования, выполненного в виде операционного усилителя со звеном резистивной обратной связи и первого, второго и третьего резисторов одного сопротивления, причем инверсный и прямой входы операционного усилителя подключены соответственно к первой и второй входным клеммам соответственно через первый и второй резисторы, а прямой вход операционного усилителя также подключен к общей шине через третий резистор.

2. Устройство для измерения числа оборотов вала электродвигателя с постоянным магнитом, содержащее источник питания, первую и вторую входные клеммы и схему обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, схема обработки сигнала выполнена в виде прецизионного резистора, выполненного с возможностью подключения к второму выводу электродвигателя и общей шине, первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первого интегратора, выполненного с возможностью включения между первой входной клеммой и первым выводом электродвигателя, и последовательно соединенных первого блока алгебраического суммирования, первого блока умножения, второго интегратора, второго блока умножения, второго блока алгебраического суммирования и третьего блока умножения, при этом выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей подключены соответственно к первому и второму входам первого блока алгебраического суммирования, а выход первого интегратора соединен с вторым входом второго блока алгебраического суммирования.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru