專利名稱：具有雙重功能的測(cè)速發(fā)電機(jī)組成的數(shù)字測(cè)速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)速度的裝置，尤其適合無外部供電又需精密測(cè)量的場(chǎng)合使用。
背景技術(shù)：
目前公知的測(cè)速發(fā)電機(jī)，根據(jù)其信號(hào)輸出的類型可分為電壓輸出和脈沖輸出兩種。電壓輸出式測(cè)速發(fā)電機(jī)是將輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換成直流或交流電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)的幅值與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。根據(jù)其輸出的電壓幅值大小來確定輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速的量值。其優(yōu)點(diǎn)是可直接推動(dòng)電磁式指針儀表顯示轉(zhuǎn)速。但此類測(cè)速發(fā)電機(jī)的線性誤差、溫度系數(shù)都較大，測(cè)量范圍較小，不宜作精密測(cè)量使用，也不易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字設(shè)備連接。
脈沖輸出式測(cè)速發(fā)電機(jī)以脈沖頻率作為輸出信號(hào)。脈沖信號(hào)的頻率與轉(zhuǎn)速成正比，即它旋轉(zhuǎn)一周可以輸出一個(gè)或數(shù)個(gè)脈沖，它對(duì)輸出電壓的幅度要求不高。此類測(cè)速發(fā)電機(jī)具有測(cè)量精度高、測(cè)試范圍大、不受溫度變化影響的優(yōu)點(diǎn)，但輸出的脈沖信號(hào)必須經(jīng)信號(hào)處理電路后才能正確測(cè)出輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速的量值。而信號(hào)處理電路的工作必須要由外部提供工作電源。這就限制了此類測(cè)速設(shè)備的使用場(chǎng)合。
以上兩大類測(cè)速發(fā)電機(jī)均為測(cè)量轉(zhuǎn)速的信號(hào)元件，只有提供轉(zhuǎn)速信號(hào)的單一功能。

發(fā)明內(nèi)容
為提高測(cè)量精度與測(cè)量范圍，在采用脈沖式測(cè)速發(fā)電機(jī)時(shí)，必須要解決信號(hào)處理電路由外部供給工作電源的問題。
本實(shí)用新型提供一種由具有供電能力的測(cè)速發(fā)電機(jī)構(gòu)成的數(shù)字測(cè)速儀，采用的測(cè)速發(fā)電機(jī)不僅是轉(zhuǎn)速信號(hào)元件，同時(shí)也是提供信號(hào)處理電路工作電源的部件，不必由外部供給電源，從而大大擴(kuò)展和方便了數(shù)字式測(cè)速儀的使用。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用一種小功率永磁交流同步發(fā)電機(jī)作為轉(zhuǎn)速信號(hào)和工作電源產(chǎn)生部件。該發(fā)電機(jī)工作時(shí)，兼顧輸出電壓的頻率和輸出功率，即有提供轉(zhuǎn)速信號(hào)與供給電源的雙重功能。
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出的電壓的頻率有如下確定的關(guān)系n=60fp(r/min)]]>其中，n轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分鐘) f電源頻率(赫茲)p電機(jī)極對(duì)數(shù)當(dāng)極對(duì)數(shù)為60時(shí)，轉(zhuǎn)速與頻率相等，n＝f。
在同一轉(zhuǎn)速時(shí)，極對(duì)數(shù)越多，產(chǎn)生的交流電壓頻率越高，即信號(hào)的分辨率也就越高。
由于信號(hào)處理電路工作時(shí)所需的電源功率較小，一般僅為數(shù)瓦，所以普通的小功率永磁交流同步發(fā)電機(jī)的輸出功率都能滿足其需求。但要解決的技術(shù)問題是輸出的交流電波動(dòng)太大，在低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出電壓太低，達(dá)不到信號(hào)處理電路工作的要求，而在高轉(zhuǎn)速時(shí)輸出電壓又很高，常常能達(dá)到信號(hào)處理電路工作電壓的數(shù)倍或十幾倍，給穩(wěn)定供電帶來很大的困難。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是加大定子線圈的匝數(shù)，減小定子鐵芯的截面積，及采用定子鐵芯磁飽和穩(wěn)壓電路。
永磁同步交流發(fā)電機(jī)輸出的電壓幅度與定子線圈匝數(shù)及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比。當(dāng)定子線圈匝數(shù)增加后，在電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就能輸出較高的電壓，達(dá)到信號(hào)處理電路工作所需的電壓值。當(dāng)交流同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，輸出的交流電壓升高到一定值時(shí)，這時(shí)定子鐵芯磁飽和穩(wěn)壓電路開始工作，使定子線圈中流過較大的電流。由于定子鐵芯截面積較小，所以鐵芯在較大的電流作用下迅速飽和，使輸出的交流電壓保持穩(wěn)定，不再隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增加。
定子鐵芯磁飽和穩(wěn)壓線路是由限流電阻與兩只極性倒置連接的穩(wěn)壓二極管串聯(lián)而成，此線路并聯(lián)在定子線圈的二輸出端。當(dāng)交流電壓達(dá)到一定值時(shí)，穩(wěn)壓二極管被擊穿，這時(shí)流過定子線圈的電流增大，導(dǎo)致通過定子鐵芯的磁通增大直至飽和，使輸出的交流電壓不再升高，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。
經(jīng)過磁飽和穩(wěn)壓的交流電壓再經(jīng)過整流濾波穩(wěn)壓后就成為信號(hào)處理電路的工作電源。轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)可由兩種方法取得。其一通過耦合變壓器從同步發(fā)電機(jī)輸出的交流電中取得；其二是在同步發(fā)電機(jī)中除電壓線圈外另增加一個(gè)信號(hào)線圈，使電源電壓與信號(hào)電壓分別由不同的線圈產(chǎn)生。
信號(hào)處理電路同時(shí)得到轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)與工作電源，從而能方便準(zhǔn)確的測(cè)出輸入機(jī)械轉(zhuǎn)速的量值。
永磁交流同步發(fā)電機(jī)可采用任何一種結(jié)構(gòu)形式，如普通的定轉(zhuǎn)子式、爪極式等等。眾所周知，各種永磁電動(dòng)機(jī)亦可作為發(fā)電機(jī)來使用。因此各種形式的永磁同步電動(dòng)機(jī)、永磁步進(jìn)電機(jī)也可作為本實(shí)用新型的永磁同步發(fā)電機(jī)，只是在設(shè)計(jì)時(shí)要配合磁飽和穩(wěn)壓電路的工作，減小定子鐵芯的截面積。同時(shí)，適當(dāng)設(shè)計(jì)定子線圈的線徑和匝數(shù)。
本實(shí)用新型的有益效果是使用具有雙重功能的測(cè)速發(fā)電機(jī)后，在取得轉(zhuǎn)速信號(hào)的同時(shí)，獲得信號(hào)處理電路的工作電源，使數(shù)字測(cè)速儀表更簡(jiǎn)單緊湊，從而大大擴(kuò)大了數(shù)字測(cè)速儀表的使用場(chǎng)合。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的具有雙重功能的測(cè)速發(fā)電機(jī)的電路原理圖圖2是實(shí)施例電路方框圖圖3是實(shí)施例外觀圖具體實(shí)施方式
在圖1中永磁交流同步發(fā)電機(jī)F的定子線圈L輸出交流電壓～V，經(jīng)D5-D8組成的橋式整流電路后成為直流電壓，再經(jīng)過濾波電容C1、C2及三端穩(wěn)壓集成電路IC2，成為穩(wěn)定的直流工作電源。同時(shí)～V經(jīng)過信號(hào)耦合變壓器T，輸入到運(yùn)放IC1，經(jīng)放大整形后成為轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，輸送到信號(hào)處理電路。其中D1、D2、為IC1輸出端保護(hù)二極管，R4為輸入端電阻。如果在永磁同步發(fā)電機(jī)中增加一組信號(hào)線圈，那么可以省略信號(hào)耦合變壓器T。R2、R3為電壓偏置電阻，在IC1的反相端加上一定的門限電壓，以濾去干擾信號(hào)。
L的輸出端并聯(lián)著由R1、D3、D4串聯(lián)成的磁飽和交流穩(wěn)壓線路。當(dāng)～V的峰值超過D3、D4串聯(lián)后的穩(wěn)壓電壓值時(shí)，D3、D4被擊穿，流過L的電流增加，使通過發(fā)電機(jī)定子鐵芯的磁通量增加，直至飽和，達(dá)到～V穩(wěn)定的目的。其中R1是限流電阻，起到保護(hù)D3、D4及L的作用。
圖2為實(shí)施例電路的方框圖。除永磁交流同步發(fā)電機(jī)、磁飽和交流穩(wěn)壓線路、整流穩(wěn)壓濾波電路、脈沖耦合整形電路外，還有信號(hào)處理電路和數(shù)碼顯示電路。信號(hào)處理電路由時(shí)基信號(hào)電路、計(jì)數(shù)電路、鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)電路組成。
以上的電路構(gòu)成完整的數(shù)字轉(zhuǎn)速測(cè)量線路。
圖3為實(shí)施例的外觀圖。永磁交流同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸1伸出殼體2外面，由被測(cè)物帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，輸入被測(cè)機(jī)械轉(zhuǎn)速。殼體2與表盤3、后板5固定在一起。數(shù)碼顯示板4固定在表盤3中央。殼體2的里面安裝有永磁交流同步發(fā)電機(jī)及除數(shù)碼顯示電路之外的所有電氣部件。
永磁交流同步發(fā)電機(jī)在被測(cè)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)下，發(fā)出交流電，再由安裝在同一殼體中的電氣線路處理后輸出被測(cè)機(jī)械轉(zhuǎn)速的數(shù)值信號(hào)，輸送到安裝在表盤3上的數(shù)碼顯示板4顯示出來。后板5用于儀表安裝之用。支架6為后板5與表盤3的聯(lián)結(jié)件。
權(quán)利要求1.一種具有雙重功能的測(cè)速發(fā)電機(jī)組成的數(shù)字測(cè)速儀，由測(cè)速發(fā)電機(jī)與數(shù)字測(cè)試電路組成，其特征是測(cè)速發(fā)電機(jī)采用永磁同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)電壓輸出端同時(shí)接有轉(zhuǎn)速脈沖輸出耦合電路和電源整流穩(wěn)壓電路，分別輸出轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙重功能的測(cè)速發(fā)電機(jī)組成的數(shù)字轉(zhuǎn)速儀，其特征是永磁同步發(fā)電機(jī)的定子線圈接有由限流電阻、穩(wěn)壓二極管連接而成的定子鐵芯磁飽和交流穩(wěn)壓電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙重功能的測(cè)速發(fā)電機(jī)組成的數(shù)字轉(zhuǎn)速儀，其特征是測(cè)速發(fā)電機(jī)與所有的電子線路安裝在同一儀表殼體內(nèi)，組成一個(gè)獨(dú)立完整、緊湊的數(shù)字測(cè)速儀。
專利摘要一種具有雙重功能的測(cè)速發(fā)電機(jī)組成的數(shù)字測(cè)速儀。由被測(cè)機(jī)械帶動(dòng)本實(shí)用新型裝置中的小功率永磁同步發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。該發(fā)電機(jī)采用定子鐵芯磁飽和控制電路控制其輸出交流電壓的幅值。在發(fā)電機(jī)輸出端同時(shí)接入轉(zhuǎn)速脈沖輸出耦合整形電路及電源整流穩(wěn)壓電路，為數(shù)字測(cè)試電路同時(shí)提供正常工作所必須的轉(zhuǎn)速信號(hào)及工作電源。從而組成緊湊、不需外部供電的數(shù)字測(cè)速儀。
文檔編號(hào)H02K29/14GK2766243SQ20042002268
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者施大洋 申請(qǐng)人:施大洋