具有双重功能的测速发电机组成的数字测速仪制造技术

一种具有双重功能的测速发电机组成的数字测速仪。由被测机械带动本实用新型专利技术装置中的小功率永磁同步发电机同步转动。该发电机采用定子铁芯磁饱和控制电路控制其输出交流电压的幅值。在发电机输出端同时接入转速脉冲输出耦合整形电路及电源整流稳压电路，为数字测试电路同时提供正常工作所必须的转速信号及工作电源。从而组成紧凑、不需外部供电的数字测速仪。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测量机械转动速度的装置，尤其适合无外部供电又需精密测量的场合使用。
技术介绍
目前公知的测速发电机，根据其信号输出的类型可分为电压输出和脉冲输出两种。电压输出式测速发电机是将输入的机械转速变换成直流或交流电压信号，此电压信号的幅值与被测转速成正比。根据其输出的电压幅值大小来确定输入的机械转速的量值。其优点是可直接推动电磁式指针仪表显示转速。但此类测速发电机的线性误差、温度系数都较大，测量范围较小，不宜作精密测量使用，也不易与计算机等数字设备连接。脉冲输出式测速发电机以脉冲频率作为输出信号。脉冲信号的频率与转速成正比，即它旋转一周可以输出一个或数个脉冲，它对输出电压的幅度要求不高。此类测速发电机具有测量精度高、测试范围大、不受温度变化影响的优点，但输出的脉冲信号必须经信号处理电路后才能正确测出输入的机械转速的量值。而信号处理电路的工作必须要由外部提供工作电源。这就限制了此类测速设备的使用场合。以上两大类测速发电机均为测量转速的信号元件，只有提供转速信号的单一功能。
技术实现思路
为提高测量精度与测量范围，在采用脉冲式测速发电机时，必须要解决信号处理电路由外部供给工作电源的问题。本技术提供一种由具有供电能力的测速发电机构成的数字测速仪，采用的测速发电机不仅是转速信号元件，同时也是提供信号处理电路工作电源的部件，不必由外部供给电源，从而大大扩展和方便了数字式测速仪的使用。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是采用一种小功率永磁交流同步发电机作为转速信号和工作电源产生部件。该发电机工作时，兼顾输出电压的频率和输出功率，即有提供转速信号与供给电源的双重功能。发电机转速与输出的电压的频率有如下确定的关系n=60fp(r/min)]]>其中，n转速(转/分钟) f电源频率(赫兹)p电机极对数当极对数为60时，转速与频率相等，n＝f。在同一转速时，极对数越多，产生的交流电压频率越高，即信号的分辨率也就越高。由于信号处理电路工作时所需的电源功率较小，一般仅为数瓦，所以普通的小功率永磁交流同步发电机的输出功率都能满足其需求。但要解决的技术问题是输出的交流电波动太大，在低转速时输出电压太低，达不到信号处理电路工作的要求，而在高转速时输出电压又很高，常常能达到信号处理电路工作电压的数倍或十几倍，给稳定供电带来很大的困难。本技术采取的技术方案是加大定子线圈的匝数，减小定子铁芯的截面积，及采用定子铁芯磁饱和稳压电路。永磁同步交流发电机输出的电压幅度与定子线圈匝数及转子转速成正比。当定子线圈匝数增加后，在电机低速转动时就能输出较高的电压，达到信号处理电路工作所需的电压值。当交流同步发电机转速增大，输出的交流电压升高到一定值时，这时定子铁芯磁饱和稳压电路开始工作，使定子线圈中流过较大的电流。由于定子铁芯截面积较小，所以铁芯在较大的电流作用下迅速饱和，使输出的交流电压保持稳定，不再随发电机转速的增加而增加。定子铁芯磁饱和稳压线路是由限流电阻与两只极性倒置连接的稳压二极管串联而成，此线路并联在定子线圈的二输出端。当交流电压达到一定值时，稳压二极管被击穿，这时流过定子线圈的电流增大，导致通过定子铁芯的磁通增大直至饱和，使输出的交流电压不再升高，达到稳压的目的。经过磁饱和稳压的交流电压再经过整流滤波稳压后就成为信号处理电路的工作电源。转速脉冲信号可由两种方法取得。其一通过耦合变压器从同步发电机输出的交流电中取得；其二是在同步发电机中除电压线圈外另增加一个信号线圈，使电源电压与信号电压分别由不同的线圈产生。信号处理电路同时得到转速脉冲信号与工作电源，从而能方便准确的测出输入机械转速的量值。永磁交流同步发电机可采用任何一种结构形式，如普通的定转子式、爪极式等等。众所周知，各种永磁电动机亦可作为发电机来使用。因此各种形式的永磁同步电动机、永磁步进电机也可作为本技术的永磁同步发电机，只是在设计时要配合磁饱和稳压电路的工作，减小定子铁芯的截面积。同时，适当设计定子线圈的线径和匝数。本技术的有益效果是使用具有双重功能的测速发电机后，在取得转速信号的同时，获得信号处理电路的工作电源，使数字测速仪表更简单紧凑，从而大大扩大了数字测速仪表的使用场合。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的具有双重功能的测速发电机的电路原理图图2是实施例电路方框图图3是实施例外观图具体实施方式在图1中永磁交流同步发电机F的定子线圈L输出交流电压～V，经D5-D8组成的桥式整流电路后成为直流电压，再经过滤波电容C1、C2及三端稳压集成电路IC2，成为稳定的直流工作电源。同时～V经过信号耦合变压器T，输入到运放IC1，经放大整形后成为转速脉冲信号，输送到信号处理电路。其中D1、D2、为IC1输出端保护二极管，R4为输入端电阻。如果在永磁同步发电机中增加一组信号线圈，那么可以省略信号耦合变压器T。R2、R3为电压偏置电阻，在IC1的反相端加上一定的门限电压，以滤去干扰信号。L的输出端并联着由R1、D3、D4串联成的磁饱和交流稳压线路。当～V的峰值超过D3、D4串联后的稳压电压值时，D3、D4被击穿，流过L的电流增加，使通过发电机定子铁芯的磁通量增加，直至饱和，达到～V稳定的目的。其中R1是限流电阻，起到保护D3、D4及L的作用。图2为实施例电路的方框图。除永磁交流同步发电机、磁饱和交流稳压线路、整流稳压滤波电路、脉冲耦合整形电路外，还有信号处理电路和数码显示电路。信号处理电路由时基信号电路、计数电路、锁存译码驱动电路组成。以上的电路构成完整的数字转速测量线路。图3为实施例的外观图。永磁交流同步发电机转子轴1伸出壳体2外面，由被测物带动旋转，输入被测机械转速。壳体2与表盘3、后板5固定在一起。数码显示板4固定在表盘3中央。壳体2的里面安装有永磁交流同步发电机及除数码显示电路之外的所有电气部件。永磁交流同步发电机在被测机械转动的带动下，发出交流电，再由安装在同一壳体中的电气线路处理后输出被测机械转速的数值信号，输送到安装在表盘3上的数码显示板4显示出来。后板5用于仪表安装之用。支架6为后板5与表盘3的联结件。权利要求1.一种具有双重功能的测速发电机组成的数字测速仪，由测速发电机与数字测试电路组成，其特征是测速发电机采用永磁同步发电机，发电机电压输出端同时接有转速脉冲输出耦合电路和电源整流稳压电路，分别输出转速脉冲信号和工作电源。2.根据权利要求1所述具有双重功能的测速发电机组成的数字转速仪，其特征是永磁同步发电机的定子线圈接有由限流电阻、稳压二极管连接而成的定子铁芯磁饱和交流稳压电路。3.根据权利要求1所述具有双重功能的测速发电机组成的数字转速仪，其特征是测速发电机与所有的电子线路安装在同一仪表壳体内，组成一个独立完整、紧凑的数字测速仪。专利摘要一种具有双重功能的测速发电机组成的数字测速仪。由被测机械带动本技术装置中的小功率永磁同步发电机同步转动。该发电机采用定子铁芯磁饱和控制电路控制其输出交流电压的幅值。在发电机输出端同时接入转速脉冲输出耦合整形电路及电源整流稳压电路，为数字测试电路同时提供正常工作所必须的转速信号及工作电源。从而组成紧凑、不需外部供电的数字测速仪。文档编号H02K29/14G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双重功能的测速发电机组成的数字测速仪，由测速发电机与数字测试电路组成，其特征是：测速发电机采用永磁同步发电机，发电机电压输出端同时接有转速脉冲输出耦合电路和电源整流稳压电路，分别输出转速脉冲信号和工作电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施大洋，
申请(专利权)人：施大洋，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]