1583845 - Измеритель частоты вращения вала

Измеритель частоты вращения вала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах стабилизации скорости электропривода, например, металлорежущих станков, моделирующих стендов, лентопротяжных механизмов и т.д. Для повышения точности измерения частоты вращения вала в измеритель частоты вращения вала, содержащий вращающийся трансформатор 1, формирователь 2 гармонических сигналов, блок 3 формирователей, генератор 4 тактовых импульсов, счетчик 5, мультиплексор 6, введен регистр 7, блок 3 формирователей состоит из фазосдвигающего компаратора 8, формирователя 9 импульса опроса, формирователя 10 синхроимпульсов, формирователя 11 кода опроса и снабжен дополнительным входом и первым и вторым дополнительными выходами, а счетчик 5 выполнен N-канальным. Введение указанных блоков позволяет получить такой же эффект, как и при использовании многообмоточных вращающихся трансформаторов, однако измеритель содержит обычный двухобмоточный вращающийся трансформатор. 3 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СО!.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЙУБЛИН

Щ)5 G 01 P 3/489 )ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И СПНРЫТИЯМ

РИ ГННТ СССР

21) 4441673/24-10 22) 15.06.88 .

46) 07.08.90. Бюл. и"-. 29

;71) Новосибирский электротехничекий институт

72) А.В. Богдашев, Б.М.Боченков, .Э.Кан, N.Ñ.Êàïëóí, В.В.Климовицкая, ..Л.Рояк и Л.В ° Смоляр (l53) 621 .31 4 . 2(088 ° 8) ! (56) Каретный О,Я. и др. Системы, оценки частоты вращения для фазового следящего электропривода. вЂ” Электро° ° ( ехническая промьппленность . Сер. 08. омплексные устройства управления эпектроприводами. Электропривод.

Обэорн.информ. 1987, вып.1(17), с.7, Авторское свидетельство СССР

Ф 1043700, кл. G 01 P 3/00, 1981. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВА(157) Изобретение относится к.измерительной технике и может быть исполь" зовано в системах стабилизации скорости электропривода, например, ме„.,SU„„1583845 А 1

2 таллорежущих станков, моделирующих стендов, лентопротяжных механизмов и т.д. Для повышения точности измерения частоты вращения вала в измеритель частоты вращения вала, содержащий вращающийся трансформатор I, формирователь 2 гармонических сигналов, блок 3 формирователей, генератор 4 тактовых импульсов, счетчик 5, мультиплексор 6, введен регистр 7, блок 3 формирователей состоит из фазосдвигающего компаратора 8, формирователя 9 импульса опроса, формирователя 10 синхроимпульсов, формирователя 11 кода опроса и снабжен дополнительным входом и первым и вторым дополнительными выходами, а счетчик 5 выполнен п-канальным. Введение указанных блоков позволяет получить такой же эффект, как и при ° использовании многообмоточных вращающихся трансформаторов, однако измеритель содержит обычный двухобмоточный вращающийся трансформатор. 3 ил.

1583845

))елью изобретения является повышение точности измерителя частоты вращения вала за счет увеличения диапазона измеряемых частот, и увеличения быстродействия.

На фиг.l приведена функциональная. схема измерителя частоты вращения вала ; на фиг.2 в пример выполнения блока формирователей для четырехканального блока счетчиков,на фиг.3временные диаграммы, поясняющие работу измерителя частоты вращения вала.

Устройство (фиг.l) содержит вращающийся трансформатор 1 (ВТ), формирователь 2 гармонических сигналов (ФГС), блок 3 формирователей (БФ), генератор 4 тактовых импульсов (Г), блок 5 счетчиков (СТ), мультиплексор б (Ис), регистр 7 (Рг),фазосдгигающий компаратор 8 (ФСК), формирователь

9 импульса записи (ФИЗ), формирс в тель 10 синхроимпульса (ФСИ), формирователь 11 кода опроса (ФКО).

Выход Г4 подключен к первому входу СТ5 и к входу ВТ1 через ФГС2, причем выход ФТ1 подключен к второму входу СТ5 через БФЗ, и выходов GT5 подключены к соответствующим входам

Исб, выход которого подключен к входу данных Рг7, Вход ФСК8 образует вход БФЗ, выход ФСК8 подключен к sxoду ФСИ10, первый выход которого подключен к выходу БФЗ и к входу ФИЗ, выход которого образует второй дополнительный выхоц БФЗ, второй выход

ФСИIО подключен к входу CEO)1 выход которого образует первый дополнительный выход БФЗ соединенный с управляющим входом Исб, второй дополнительный выход подключен к входу синхронизации Рг7. Дополнительный вход БФЗ, образованный вторым входом

ФСИ)0, подключен к выходу Г4.

Исполнение блоков, входящих в состав БФЗ (фиг.2), зависит от выбранного числа и каналов формирования кода Б ы, частоты вращения вала.

ФКО 11 представляет собой устройство, .реализующее логическую функцию выбора нужного канала формирования кода и может быть собран на базе логических элементов (ЛЗ) 2И-HF. 1 2-14.

В общем случае ФСКВ включает в себя

n/2 снабженных входными фазосдвигающими цепями компараторов НО 15 и 16, выполненных, например, на базе операционного усилителя, ФСИ)0 включает в себя и синхронных триггеров(Т)17-20 и и двухвходовых логических вентилей (JIB) 21 -24, а ФИС9 представляет собой и-входовый логический элемент

И-НЕ, На фиг. 2 приведен пример реализации указанных устройств для 4-канального блока счетчиков.

Измеритель частоты вращения вала работает следующим образом.

Г4 вырабатывает последователь.ность прямоугольных импульсов Cl (фиг.l и 3) с частотой f которая поступает на первый вход СТ5, на вход ФГС2 и на дополнительный вход

БФЗ. На выходе ФГС2 формируется система синусоидальньж напряжений

25 для запитки ВТ1 U o, (фиг.l) U включает в себя две составляющих

"03 N ))OC

Uyg Uo McKcs1n0)021 ()) где U

0 макс вЂ” амплитуда синоусидального напряжения на выходе ФГС2;

0-> вЂ” частота запитки ВТ)

35 численно равная о = " 1 (2)

2 ФЕг о где К вЂ” объем счетчика, входящего в состав ФГС2.

На выходе BT) имеем напряжения (фиг.l и 2), изменяющиеся по закону

1з 1 акс" "-(-0

45 где U вЂ” амплитуда синусоидального

1Ф напряжения на выходе BT)

P вЂ” число пар полюсов BTl, для простоты Р 1;

6 вЂ” геометрический угол между осью синусной первичной обмотки ВТ) и осью синусной выходной обмотки.

Система синусоидальных напряжений (3 ) с выхода ВТ! поступает на вход,БФЗ, образованный входом ФСК8.

В общем случае для и-канальной системы ФСК8 состоит из n/2 суммирующих двухвходовых компараторов, вхоl 583845

R -. зing; (4)

R g ° соз g, ° (5) В!

RC1 (9) U c m msign U ilc

N f о Г f а (1 7) ды которых образованы двумя весовьг ми резисторами R и Rc; синусная составляющая приходит íà R s, косинусная - на R, Величины сопротив лений резисторов выбираются в соответствии с выражениями где R - величина базового сопротив6 ления, (p. = jj fall (6) где i вЂ” 1,2...nt 2, где n - четное число каналов формирования кода NM, Ы р- угол сдвига между соседними выходными сигналами суммирующих компараторов, численно равный 20

Д (м

360 (7) . и

При этом выходное напряжение i-го компаратора будет иметь вид

5< 1З С 1с2

25 (8)

signjR<- U, "sin(cu t + g + (P ))

Таким образом, на выходе ФСК8 формируется n/2 последовательностей прямоугольных импульсов, сдвинутых друг относительно друга на угол dQ.

Б качестве примера рассмотрим четырехканальную систему. В этом случае ФСК8 состоит из двух нуль-ор ганов Н0150 Н016. 35

На выходе ФСК8, образованном выходами Н01 5, НО!6, формируются сигналыU и Ц

U 5 sl.gn U13

sign(U sin(u) t + 8)7; смаке О

sl-gn(U „cos(W>t + 6 )3.

Эти сигналы поступают на вход

ФСИIО, образованный входами данных

Тl 7 и Т18. На .выходе TI7 происходит перезапись сигнала, поступающего на вход данных, когда на вход синхронизации приходит положительный фронт

СЕК (фиг.3). Аналогичным образом работает Т19, На выходах Т17 и Т19 формируются сигналы Т„з, Т. з(фиг.1-3).

Аналогично для Т18, Т20 на их выходах формируются сигналы Т,, Т,,(фиг.I-Э).

Сигналы с выходов Т17-20, как по" казано на фиг.2,поступают в ФК011 наего ДЭ12-14, выполняющие функцию

И-НЕ. На выходе ФК011, образованном выходом ЛЭ14 и вторым входом ЛЭ12, формируется код опроса (вектор А), состоящий из двух компонентов (фиг.2 и 3). а Т (II)

Сигналы с выходов Т17-20 также поступают на входы ЛВ21-24, входящих в состав ФСИIО ° На выходе ФСИIО получаем четыре последовательности синхроимпульсов L Ь, Ь, Ь (вектор L) .

Т18 7 is (12)

Ь Т, Т (13)

Ьз Т1с Тйс, (14)

Ь м Ттс Т с . (15) Для и-канальной системы, ФСИ 10 работает аналогичным образом.

С выхода ФСИIО последовательности гинхроимпульсов поступают на вход -."И09, образованный входами JI325, выполняющего функцию И-НЕ. На выходе

ФИ09 получаем последовательность импульсов опроса

U, - Ь .Ь„ Ь I, (16) Вектор L с выхода БФЗ, образованкого первым выходом ФСИ10, поступает на вход и-канального счетчика СТ5.

Каждый из и каналов СТ5 представляет собой синхронный двоичный реверсивньЖ счетчик, снабженный входами данных (вход В), синхронизации (вход С) и разрешения записи (вход Ьо, ).

При появлении на входе, L д счетчика соответствующего канала импульса, .Ь, L или L и положительного

1 фронта импульса CEK на его входе С (момент времени < на фиг.3) происходит перезапись кода и .начальных условий на выход указзйного счетчика. При сННТНН сигнала Ь1- Ь1 с входа L „ указанный

3 счетчик начинает счет импульсов СЕК, приходящих на его вход С..Зйачение кода начальных условий

1583845 где f вЂ” частота сигнала СЕК с выхода Г4 „

f вЂ” частота питающих напряжео ний на входе ВТ1.

За отрезок времени между двумя импульсами на входе L счетчика на его вход С придет число N импульсов СЕК

N1 fr

I (18) 10

1 где f f, + +f < вЂ” частота напряже ний U на выходе ВТ1.

В момент прихода следующего положительного фронта на вход Ьо, счетчика на его выходе код N <„, примет значение

И . "Nо - N1 - -Х

fг (+f м о 1 fo 1+f0/fo

К () - (19) .Р о п выходов СТ5 подключены к и информационным входам Мсб, на управ- 25 ляющий вход Мсб приходит код опроса с первого дополнительного выхода БФЗ, образованного выходом ФК011.. Мсб выполняет функцию выбора одного из информационных каналов, т.е. в зави- 30 симости от значения кода опроса один из информационных входов подключается к выходу Мсб. Этот сигнал поступает на вход, данных Pr7, на вход син1 хронизации которого приходит ймпульс опроса с второго дополнительного выI . хода БФ3, образованного выходом ФИ09.

На выходе Рг7 происходит перезапись сигнала с входа данных в момент и „ (фиг.3) прихода положительного фрон- 0 та импульса опроса с выхода ФИ09 и сохраняется до прихода следующего импульса опроса. момент времени перезаписи зна- 45 чения кода Ку на выходе Мсб на выход Pr7; запись кода Л, начальных условий на выход счетчика i-ro канала СТ5> 56 начало счета счетчика i-ro канала СТ5, переключения Мсб, подключение выхода (i+1)-го канала Ст5 к входу данных Рг7, (фиг. 3) .

Таким образом, благодаря наличию и каналов формирования кода И частоты вращения вала, предлагаемое устройство формирует указанный код и раз за один период питающих ВТ1 напряжений. Это позволяет при фиксированной частоте опроса снизить частоту питающих напряжений ВТ1 и за счет этого увеличить диапазон измеряемых. частот. Формула изобретения

Из:-веритель частоты вращения вала, состоящий из последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, формирователя гармонических сигналов, вращающегося трансформатора, блока формирователей, блока счетчиков и мультиплексора, причем выход генератора тактовых импульсов соединен также с дополнительными входами блока формирователей и блока счетчиков, а управляющий выход блока формирователей соединен с управляющим входом мультиплексора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введен регистр, соединенный последовательно с мультиплексором, причем вход управления регистра соединен с третьим выходом блока. формирователей, а блок счетчиков выполнен многоканальным, блок формирователей состоит из фазосдвигающего компаратора, формирователя синхроимпульсов, формирователя кода опроса, формирователя импульса записи, при этом вход фазосдвигающего компаратора образует вход блока формирователей, выход фазосдвигающего компаратора подключен к входу формирователя синхроимпульсов, первый выход которorо подключен к выходу блока формирователей и к входу формирователя импульса записи, выход которого образует третий выход блока формирователей, второй выход формирователя синхроимпульсов подключен к входу формирователя кода опроса, выход которого образует управляющий выход блока формирователей, соединенный с управляющим входом мультиплексора, второй вход формирователя синхроимпульсов образует дополнительный вход блока формирователей и подключен к выходу генератора тактовых . импульсов.

I I

1583845

Филд

Редактор В. Бугренкова

Заказ 2251 Тират. 4б4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 оф

Составитель А. Кирилюк

Техред Л. Сердюкова Корректор С.Шекмар

Измеритель частоты вращения вала

Патент 1583845