Сигнализатор предельных значений частоты вращения

Сигнализатор предельных значений частоты вращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частном виде. Цель изобретения - повышение надежности устройства при контроле им выхода частоты за пределы рабочего диапазона за счет повышения помехоустойчивости. Сигнализатор следит за скоростью вращения двигателя таким образом, что при выходе частоты вращения за пределы рабочего диапазона сигнализатор вырабатывает команду о понижении либо повышении частоты от номинальной . При отом команда вырабатывается только поело поступления п-кратного подтверждения об изменении частоты в рабочем режиме. При включении сигнализатора в режиме контроля требуется также п-кратное подтверждение о номинальном режиме двигателя, что позволяет избежать случайных помех по цепи частотного датчика, повысить помехоустойчивость сигнализатора, а следовательно, и его надежность, 1 з.п.флы, 7 ил., 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 P 3/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4642638/10 (22) 26.01.89 (46) 15,09,91. Бюл. ¹ 34 (72) А.М.Мурашко (53) 531.771 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11002244884455, кл. 6 01 Р 3/48, 1982. (54) СИГНАЛИЗАТОР ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частном виде. Цель изобретения — повышение надежности устройства при контроле им выхода частоты за пределы рабочего диапазона за счет поИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частотной форме.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 представлена блок-схема сигнализатора предельных значений частоты вращения; на фиг. 2 — частотный диапазон работы исследуемого объекта; на фиг, 3 — временные диаграммы для различных случаев возникновения помех; на фиг. 4— временные диаграммы сигналов датчика при пропадании одного и двух информационных импульсов; на фиг, 5 — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 6— принципиальная схема блока управления;

Я2, 1677639 А1 вышения помехоустойчивости. Сигналиэатор следит за скоростью вращения двигателя таким образом, что при выходе частоты вращения эа пределы рабочего диапазона сигнализатор вырабатывает команду о понижении либо повышении частоты от номинальной. При этом команда вырабатывается только после поступления и-кратного подтверждения об изменении частоты в рабочем режиме, При включении сигнализатора в режиме контроля требуется также и-кратное подтверждение о номинальном режиме двигателя, что позволяет избежать случайных помех по цепи частотного датчика, повысить помехоустойчивость сигналиэатора, а следовательно, и его надежность. 1 э.п.флы, 7 ил., 1 табл. на фиг, 7 — принципиальная схема блока начальной установки.

В состав сигнализатора входят датчик 1 скорости вращения, формирователь 2 входных сигналов, блок 3 управления, генератор

4 опорной частоты ГОЧ, счетчик 5, блок 6 начальной установки, дешифратор 7, первый-третий 0-триггеры 8-10, первый-третий элементы ИЛИ 11-13, первый-шестой элементы И 14-19, первый-третий пороговые накопители 20-22, четвертый элемент ИЛИ

23, четвертый 0-триггер 24, формирователь

25 выходных команд, состоящи . из седьмого элемента И 26 и восьмого элемента И 27 и пятогоо элемента ИЛИ 28.

Сигнализатор предельных значений частоты вращения работает следующим образом.

1677639

После подачи на устройство напряжения питания на входе блока 6 начальной установки поя вля ется потен циал, соответствующий "1", и блок 6 формирует одиночный импульс, который обнуляет накопитель

21 и устанавливает триггер 24 в исходное состояние, при котором с выхода этого триггера на второй вход формирователя 25 по-. дается запрещающий сигнал, С приходом от датчика 1 сигнала С> (фиг. 5), соответствующего концу Т ->» началу Tl контролируемого периода, происходит запуск формирователя 2, который вырабатывает импульс, разрешающий работу блока 3 управления, При этом на первом выходе блока 3 появляется импульс, который подается на первый вход счетчика 5 и запрещает поступление сигналов ГОЧ 4 в счетчик 5 и тем самым заканчивается процесс преобразования периода Ти в код Ми, Через интервал времени г, величина которого должна быть большей продолжите lbxocTN переходных процессов в счетчике 5, появляется импульс на втором выходе блока 3 управления. Этот импульс подается на первые входы элементов И 14-19 и в устройстве заканчивается контроль числа, полученного в результате преобразования периода TN-> в код Йи.

После окончания импульса на втором выходе блока 3 управления появляется импульс на третьем выходе этого блока и заканчивается запрещающий импульс на его первом выходе. Импульс с третьего выхода блока 3 обнуляет счетчик 5 и D-триггеры 8-10.

С окончанием импульса на третьем выходе блока 3 управления начинается новый цикл контроля частоты вращения, осуществляемый посредством измерения и контроля длительности периода Ть При этом в счетчике 5 в течение периода Т производится счет импульсов ГОС 4, Информация о числе импульсов Кь накопленных в счетчике . 5, непрерывно поступает на вход дешифратора 7, Число N накапливаемых в счетчике 5 импульсов зависит от частоты вращения исследуемого объекта, которая прямо пропорциональна частоте сигналов датчика 1, и определяет работу дешифратора 7, D-триггеров 8-10 и накопителей 20-22 в соответствии с таблицей, Состояние триггеров 8-10 изменяется под воздействием соответствующих выходных импульсов дешифратора 7 и управляющего импульса с третьего выхода блока 3, а состояние накопителей 20-22 зависит от состояния триггеров 8-10 и изменяется в мо5

55 мент поступления на схемы И 14-19 импульса с второго выхода блока 3 управления (см. фиг. 5).

Поэтому после подачи на предлагаемое устройство напряжения питания и последующего запуска исследуемого обьекта {фиг.

2} частота сигналов датчика 1 будет повышаться от значений f < F««i (i диапазон частот на фиг. 2), которым соответствует период следования Т-i на фиг. 5, и при достижении значений частот II диапазона (периоды Т -< на фиг. 5) накопитель 22 в соответствии с таблицей сформирует выходной сигнал. Однако этот сигнал не будет передан через формирователь 25 на выход устройства, так как на втором входе формирователя 25 имеется запрещающий сигнал.

При достижении частотой сигналов датчика 1 значений, находящихся в диапазоне включений (И диапазон частот на фиг, 2, периоды Тр на фиг. 5) накопитель 21 сформирует выходной сигнал, который установит триггер 24 в рабочее состояние. С выхода триггера 24 на второй вход формирователя

25 будет подаваться разрешающий сигнал.

Если в дальнейшем скорость вращения понизится и частота сигналов датчика 1 достигнет значений, находящихся во II диапазоне (периоды Тр-z на фиг, 5), то накопитель

22 сформирует открывающий сигнал, который будет подан на третий вход формирователя 25 и устройство выработает выходную команду, свидетельствующую об аварийном понижении частоты вращения (FH« нг)

Если же частота вращения вместо пони жения повысится и частота сигналов датчи ка 1 окажется в пятом диапазоне (периодь

Т на фиг. 5), то накопитель 20 выработает открывающий сигнал, который будет подан на первый вход формирователя 25 и устройство выработает команду, свидетельствующую об аварийном повь шении частоты вращения (Рв < fi < Fag, В обоих случаях выхода частоты сигналов датчика 1 за заданные пределы на втором выходе формирователя 25 появляется выходная команда устройства, свидетельствующая о нарушении номинального (рабочего) режима исследуемого объекта.

Предлагаемое устройство позволяет контролировать выход частоты за пределы рабочего диапазона, При этом устройство включается в режим контроля при достижении частотой сигналов датчика 1 значений, находящихся в диапазоне включания (IV диапазон частот на фиг, 2, значения частот от

Fa до Fa ), При последующем "аварийном" повышении частоты (кривая 2 на фиг.

1677639

2) с уходом ее в верхний диапа-он частоты срабатывания устройства Я диапазон частот на фиг. 2, значения частот от Ев до FI2) или при ее "аварийном" понижении (кривая

1 на фиг. 2) с уходом в нижний диапазон частоты срабатывания (i диапазон частот, значения частот от Fi-If до F82) предлагаемое устройство формирует соответствующую выходную команду, Вновь введенные элементы блок-схемы

0-триггер 8, элемент ИЛИ 11, накопитель 20 совместно с дешифратором 7 и элементами

И 14 и 15 позволяет сузить верхний диапазон частот срабатывания устройства (Ч диапазон частот на фиг, 2) и выполнить

m-кратное подряд подтверждение наличия частоты в указанам диапазоне, При атом Обеспечивается помехоустойчивость устройства при работе в услгвиях воздействия помех. Покажем э10 на fipMf-Gрах, Пусть выбрано значение m =- 2 ИЕв2/

/FB) = ТБ2/TBf>1, где Tnt = 1/F2 и ТБ- =

=1/Гв1, как показано на фиг. 2 и 3, где Cf— сигнал датчика скорости, соатветствуюший началу контролируемого периода.

В данном случае устройство будет формировать выходную команду только после измерения двух следующих друг за другом периодов Т сигнала датчика 1, каждый из которых имеет длительность T I TI <

< Т 2.

Входные сигналы могут быть как сигналами датчика 1, так и сигналами помех. Поэтому при появлении помехи Ïf в момент времени от ti до t2 сформируется интервал времени Тп1, причем Тв1 Тп1 < Тв2 (фиг.

За).

Если при этом второй сигнал С2 датчика

1 поступит на вход устройства в момент времени от 1з до t4, то получится второй интервал времени Тп2 с длительностью

Тв1 Тп2< ТБ2 и устройство выработает ложную выходную команду.

Если же сигнал C поступит до момента времени тз, то будет иметь место Тп2 < Тв и устройство не сформирует выходной команды. Поэтому максимальное значение

Т I та»2 периода следования сигналов датчика 1, при котором устройство оказывается помехоустойчивым, будет иметь место при

Тп1 = Тп2 < Т81 и будет рав о (фиг. Зб)

T imax2 2 ТВ1 °

Аналогичным образам для случая с гп = — З(фиг.38) будем иметь Тl max3 MЗТВ1. И, наконец, при m = M имеем Т I паз»у M» х ТВ) °

10 5

Переходя от длительности периода к частоте, из последнего выражения получим минимальное значение частоты сигналов датчика 1, при котором обеспечивается помехаустайчивая работа устройства (фиг. 3)

1: 82

" I ms»4" «»Ч=. - ——

Из данной зависимости и фиг. Зг следует, чта чем больша число m, тем шире часТОтная 30I- 3 CMI HBTIOB QBTRMK3 CKOpOCTM., в

lfoTopoA обеспечивается помехоустойчивость устра:::.-.тва, Выбрав значение m таКИМ, ЧтабЫ T I m„„ „< Flap, ГДЕ л р пороговое значение частоты сигналов датчика 1, при котором амплитуда сигнала датчиха 1 станавитс"": меньше порога срабатыванля формирователя 2, можно оаеспечить помехоустойчивую работу устройства при л;эбой частоте вращения, Вновь введенные элементы блок-схемы

О-триггер 10, элемент ИЛИ 13, накопитель

22 совместно с дешифратором 7 и элементами И 18 и 19 позволяют ограничить нижний диапазон частоты срабатывания устоойства (il длапазон на фиг. 2) и выполнить п-кратное подряд подтверждение наличия частоты в указаHHQM диагазоне.

При этом обеспечивается помехоустойчивость устройства при работе в условиях кратковоеменных пропаданий сигналов датчика скорости. Так, например, пусть выбрано FI-I21 FI-Il =-Тн2/тн1 > 1, где тн1 = 1/ Fi-I2 и Тн2 = 1/Гн1, как показано на фиг, 2 и 4, где С, Сг, Сз и С4 — соответственно первый — четвертый сигналы датчика скорости. Если n = 1 и нет помех и пропаданий сигналов датчика 1, то устройство при снижении частоты вращения будет формировать выходную команду только при

ТН1 (Tl < Тн2 °

Однако в .некоторых случаях пропадания сигналов датчика 1 при n = 1 устройство может сформировать ложную команду. Так, например, устройство выдает ложную команду при пропадании сигналов С2 (фиг. 4а) и поступлении сигнала Сз s момент времени между11 и t2, При этом условие формирования ложной команды определится следующим образом (см. фиг. 46). тн, 2 т; <тн2, 1 1 — TI,1 Ti < — „ TI,2

2 или 2 FII2 «т >2 FHt. Если принять и «2, то в данном случае пропадание одно о сигнала не будет приводить к формированию ложной выходчой команды, 5

1О

ЗО

4О

Другим случаем является формирование ложной команды при попадании двух соседних сигналов Сг и Сз и поступлении сигнала С4 в момент времени между t< и (2 (фиг. 4в), т.е. при условии (фиг. 4г):

ТН1 ЗТ <Т, 1 „.. 1 —.Тн1==Ti < — Тн,, 3 3

3 Fag t >3 . FH

Однако и в данном случае, приняв n

> 2, можно избежать формирования устройством ложной команды, Аналогичнь м образом устраняется ложное срабатывание устройства при пропадании 3 и более сигналов датчика скорости, При этом накопитель 21 обеспечивает включение сигнализатора в режим контроля после К-кратного подряд подтверждения наличия частоты в диапазоне включения (1Ч диапазон на фиг, 2), что повышает помехоустойчивость работы устройства во время включения в режим контроля.

Формула изобретения

1. Сигнализатор предельных, значений частоты вращения, содержащий последовательно соединенные датчик скорости вращения, формирователь входных си Halloa и блок управления, а также генератор опорной частоты, счетчик, блок начальной установки, дешифратор и шесть элементов И, причем выход генератора опорной частоты соединен с вторыми вхоцами блока управления и счетчика, выход счетчика подключен к входу дешифратора, а третий вход счетчика — к третьему выходу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены четыре D-триггера, четыре элемента ИЛИ, три пороговых накопителя и формирователь выходных команд, причем первый выход блока управления соединен с первым входом счетчика, второй выход — с первыми входами каждого из элементов И, первый вьчход дешифратора соединен с С-входом первого

D-триггера, второй выход дешифратора — с

С-входом второго D-триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, третий выход дешифратора — с первым входом второго элемента ИЛИ, четвертый выход дешифтатора — с С-входом третьего D-триггера, пятый выход дешифратора — с третьим входом блока управления и первым входом третьего элемента ИЛИ, третий выход блока управления соединен с вторыми входами перaorc, второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к R-входам первого, второго и третьего

Э-триггеров, прямые выходы первого, второго и третьего 0-триггеров соединены соответственно с вторыми входами первого, третьего и пятого элементов И, инверсные выходы D-триггеров соединены соответственно с вторыми входами второго,, четвертого и шестого элементов И, выход первого элемента И соединены с первым входом первого порогового накопителя, выход которого подключен к первому входу формирователя выходных команд, а второй вход— к выходу второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом второго порогового накопителя, выход которого подключен к С-входу четвертого 0триггера, а второй вход — к выходу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока начальной установки и R-входу четвертого D-триггера, а первый вход подключен к выходу четвертого элемента И, выход пятого элемента И соединен с первым входом третьего порогового накопителя, выход которого подключен к третьему входу формирователя выходных команд, а второй вход — к выходу шестого элемента И, выход четвертого D-триггера соединен с вторым входом формирователя выходных команд, при этом D-входы D-триггеров и вход блока начально" установки соединены потенциальной шиной питания.

2. Сигнализатор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем. что формирователь выходных команд содержит седьмой и восьмой элементы И и пятый элемент ИЛИ, при этом первый вход формирователя выходных команд соединсн с первым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ и первому выходу формирователя выходных команд, второй вход формирователя выходных команд соединен с вторым входом седьмого элемента И и первым входом восьмого элемента И, второй вход которого подключен к третьему входу формирователя выходных команд, а выход восьмого элемента И вЂ” к третьему выходу формирователя выходных команд и второму входу пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к втооому выходу формирователя выходных команд, 1677639

Диапазон частот

fi

Ni < NB!

2 +

3 +

4 +

8 -«1-» О

->1 -«О

-+1 -> О

->1 -+О

- 1-+О

-э1-ьО

9 -+1- О

10 -+1->0

О

20 О

21 О

22 О

Частота сигналов

Числа в счетчике 5

Наличие сигналов на выходах дешифратора

Запись "1", последующее обнуление

0-т ри ггеров 8-10 импульсами дешифратора7

Запись "1", обнуление накопителей 20-22 „!< ;а Fq2)

Ын! (NI <

< Н2

+

+ Н2 — ft— гвкл чвкл Й <

< н!

Рвкл < fl

< FB!

ЙВ2 NI <

< !вкл

В! FB2

К à

< NB2

1677639 вг в вы

6г

«г

1677639

1б77639

1677639

Составитель А. Детков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Черни

Редактор О, Спесивых

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

Заказ 3112 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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