Цифровой измеритель угловой скорости

Цифровой измеритель угловой скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ, содержащий генератор синхрочастоты, соеаиненный с пер вым вхоаом блока сравнения и делителя частоты, выход которого соеаинен с входом фазовращателя, .выход ко торого соединен через нуль-орган с первыл входом счетчика периодов, элемент задержки, отличающийся тем что, с одлью повышения быстродействия цифрового измерителя скорости.в области больших угловых скоростей с сохранением высокой разрешающей способности в области малых угловых скоростей, в него введены первый и второй дещифраторы, выход счетчика периодов соединен через первый дешифратор с управляющим входом второго дешифратора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом счетчика периодов и Третьим входом блока сравнения, выходы которого соединены с информационными входами второго дешифратора, выход первого дешифратора и один из выходов блока сравнения являются выходами цифрового измерителя скорости.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТЙЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) 1 11 С 08..С 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЬИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к авторском свидетельству (21) 3418218/18-24 (22) 06.04.82 ( (46) 15,09.83. Stan. % 34 (72) В. И. Варламов и В. И. Черников (53) 681 325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 334582, кл. 6 08. С 9/04, 1970.

2. Авторское свицетельство СССР

% 875975, кл. Cj 08 С 9/04, 1980. (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

УГЛОВОЙ СКОРОСТИ,- содержащий гене. ратор синхрочастоты, соединенный с. пер

:вым вхоцом блока сравнения и mkoaoM делителя частоты, выход которого сое динен с входом фазоврвшателя, .выход ко . торого соецинен через нуль-орган с пер» вым входом счетчика периодов, элемент зацеркки, отличающийся тем, . что, с целью повышения быстродействия цифрового измерителя скорости, в области больших угловых скоростей с сохранением высокой разрешаюшей способности в об ласти малых угловых скоростей, в него введены первый и второй дешифраторы, выход счетчика периодов соединен через первый дешифратор с управляюшим вхо дом второго дешифратора, выход которого соединен с вторым входом блока сравне ния и входом элемента заде ркки, выход которого соединен с вторым входом счетчика периоцов и третьим входом блока сравнения, выхоцы. которого соединены с информационными входами второго дешифратора, выход пер- е

Ф вого цешифратора и один из выходов блока сравнения являются выходами цифрово

ro измерителя .скорости.

2 теристики устройства и ограничивает его применение в системах регулирования и стабилизации, аделью изобретения является повышение быстродействия измерителя в области больших угловых скоростей с сохранением высокой разрешающей способности в области малых угловых скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель угловой, скорости, содержащий генератор синхрочастоты, соединенный с первым входом блока сравнения и входом целителя частоты, выход которого соединен с входом фаэо врашателя, выход которого соединен через нуль-орган с первым входом счетчика периодов, элемент задержки, введены первый и второй пешифраторы, выход счетчика периодов соединен через первый дешифратор с управляющим входом второго дешифратора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом счетчика периодов и третьим входом блока срав пения, выходы которого соецинены с информационными входами второго дешифра» тора, выход первого дешифратора и выход бпока сравнения соединены с соответствующими выходами цифрового измерителя скорости.

На чертеже привепена структурная схема предлагаемого цифрового измерителя

1 угловой скорости.

В состав его входят последовательно соединенные фазоврашатель 1, нуль-орган 2, счетчик 3 перйодов, выхоцы раэ

° рядов которого подключены к входам дешифратора 4 счетчика 3 периодов, выход которого соединен с одним входом дешифратора 5 блока 6 сравнения, другие входы которого подключены к выхопам разрядов блока 6 сравнения, а выход подключен к управляющему входу блока 6 сравнения и через элемент запержки 7к установочным входам блока 6 и счетчика 3 периодов частоты фазоврашатепя, Счетный вход блока 6 сравнении подключен к выходу генератора 8 синхрочастоты, который через целитель 9 частоты соединен также с входом фазоврашатепя 1.

Предлагаемый цифровой измеритель угловой скорости работает следующим образом.

При вращении ротора фазов шателя 1 происходит непрерывное изменение фазы ег0 выходного напряжения, выэыaa swee изменение дериоца этого напряжейия .относительно периода опорного

1 10 420

Изобретение относится к. измерительной технике и может быть использовано в системах регулирования„ стабилизации и измерения угловой скорости вала.

Известно устройство, определяющее величину и направление угловой скорости путем сравнения количества импульсов, пропорциональных полупериодам опорного и выходного напряжений фазоврашателя, разность которых пропорциональна скоро сти вращения оси фазоврашатепя 1 j

Однако такие устройства обладают не дбстаточной разрешающей способностью, так как она полностью зависит от выбран-. ной частоты заполнения сравниваемых полупериопов и при малых угловых ско ростях процесс измерения по этому мето ду является.сложной технической проблемой.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой измеритель угловой скорости, содержащий последовательно соединенные фазоврашатель, нуль-орган, счетчик периодов частоты фазоврашателя, выход которого соединен с управляющим д входом блока сравнения и через пинию эапержки, с установочным входом этого блока, генератор высокой частоты, выход которого соединен со счетными вхоцами блока сравнения и целителя частоты, выход которого соединен с уходом фазоврашатепя (2 ) .

В данном измерителе чувствительность устройства s области малых угловых ско ростей улучшается путем подсчета разности М периодов опорного и.выхопного напряжений фазоврашатепя. Число М задается заранее и фиксируется исходя из требований к разрешающей способно сти устройства в области малых угловых скоростей. Время изме ренин скорости равно длительности N периодов выходного напряжения фазоврашателя. Таким образом,. разрешающая способность устройства и его быстропействие связаны обратно про 4 порциональной зависимостью. При малых угловых скоростях, когда необходима высокая разрешающая способность, увеличе ние времени измерения N считываемых. периодов выходного напряжения фазовра50 шатепя является приемлемым. Однако при измерении больших угловых скоростей при действии угловых ускорений требования к разрешающей способности менее жесткие, а быстропействие устройства остается малым эа счет фиксированного большого 55 числа Я и это привопит к возникновению динамической погрешности. Указанная динамическая погрешность ухупшает харакз 10.420

56 4 большим временем измерения, определяемым числом МЗ. После снятия показаний.с блока 6 сравнения в третьем циапазоне цикл измерения заканчивается. Код в блоке 6 сравнения (на момент появления сигнала с дешифратора 4 счетчика периодов) вместе с информацией о диапазоне однозначно определяет знак и величину измеряемой скорости. Дешифратор 4 счетчика 3 периоцов позволяет разбить весь интервал измеряемой скорости на несколько диапаэонрв со своим временем измерения, при этом большим значением угловых скоростей соответствует меньшее время измерения. Дешифраа тор 5 блока 6 сравнения позволяет осушествлять автоматический перехоц иэ одного диапазона в цругойа в зависимости от абсолютного значения угловой скорости. Выбором значений N;(t =1,2,3...) поцсчитываемых периодов выходного напряжения фазоврашателя 1 цостигаются тре.буемые динамические и точностные ха-. рактеристики прецлагаемого цифрового измерителя в широком диапазоне угловых

:скоростей, Так, например, интервал скоростей от 0 до 20/С выбором значений N 1=64; Й 2=512) М 3=4096 можно разбить на три циапазона со следуюшими характеристиками (при частоте опорного напряжения фаэоврашателя % =4 кГц: о первый диапазон: от 10 цо 20 /с с разо решающей способностью,0,08 С и временем измерения 0,016 с; второй о о циапазон: от 1 цо 10 /с с разрешающей о способностью 0,01 /с и временем измерения О,l с; третий диапазон: от 0 о цо 1 /с с разрешаюшей способностью

:0;001 /c и временем измерения 1 с.

Тираж 618 Подписное

Фн in.«л ППП Патент, r. Ужторол, ул. Преентнан, 4 напряжения фазоврашателя l, формируе-. мого целителем 9 частоты. из напряжения т синхрочастоты, вырабатываемой генератором 8, Выходной сигнал с фазоврашателя 1 преобразуется нуль-органом 2 в момент прохожцения его мгновенного значения через. нуль в прямоугольные им». пульсы, которые заполняют счетчик 3 периодов фаэоврашателя 1. Одновременно происхоцит заполнение импульсами высокой частоты от генератора 8 блока срав-. нения. Дешифратор 4 счетчика 3 периодов частоты фаэоврашателя . 1 по прохожцении определенного числа сигналов с нуль-орга-..., на 2, например N 1, N 2, М 3 (по возр станию), вьщеляет соответствуюшие импульсы,.которые поступают на дешифра- тор 5 блока 6 сравнения, В блоке 6 сравнения в момент появления импульса, соответствуюшего числу периодов N 1 (опрецеляюшие первый диапазон измере-: ния) либо есть информация о наличии ут ." ловой скорости в виде определенного состояния дешифрируемых разрядов, либо ее нет - все дешифрируемые разряды имер5 к>т нулевое значение, т.е. скорость на столько мела,что эа интервал измерения, . определяемый значение N 1, разность между цериоцами сигналов опорной час- . тоты и частоты фазоврашателя 1 меньше, чем величина, опрецеляемая в первом диапазоне измерения. В первом слу-. чае дешифратор 5 блока 6 сравнения вырабатывает сигнал, по которому произ-. водится снятие. показаний о величине угловой скорости с блока 6 сравнения и

35 через элемент 7 зацержки устанавливаеъ ся блок 6 сравнения и счетчик 3 перио-. дов частоты фаэоврашателя 1 в исходное состояние, Во втором случае цен.ифратор 5 блока 6 сравнения не вырабатывает сигнал и измерение автоматически переходит во второй диапазон, опрецеляемый числом N2 периодов выходной чис- тоты фазоврашателя 1..

Если при поступлении импульса, соответствуюшего числу И 2 периоцов Ьь ходной чистоты фазоврашателя 1, отсу 6 ствует информация об угловой скорости лежашей во втором.циайазоне, то изме рение автоматически переводится в третий

50 диапазон (самых малых скоростей) с

ВНИИПИ Заказ 7132/51

Таким образом, прецложенный цифровой измеритель угловой скорости позволяет сочетать высокую разрешаюшую способность в области малых угловых скоростей с требуемым быстродействием в области. больших угловых, скоростей. При этом диапазон измерения выбирается автоматически в каждом цикле измерения в процес,се самого измерения, что значительно расширяет применение предлагаемого цифрового измерителя в системах регулирования и стабилизации.