Дискретный измеритель мощности

Дискретный измеритель мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (бт) Дополнительное к авт. свид(22) Заявлено 21,09.77 (21 ):25 с присоединением заявки.тле (23) П риоритет

Опубликовано 05.10.79. Б

Дата опубликования опнса

Кл.

I 3/10

L, 3/24

Госущрственний квинтет

СССР на делам нэабретеннй и открытей

531.781 (088.8) В. A. Гончарук, О. N. Дерфель и A. П. Олейников (72) Авторы изобретения

Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института по автоматизированным сНсТВМВМ управления в газовой промышленности (7l) Заявитель (54} ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ.Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть использовано для измерения мощности, передаваемой вращающимися валами.

Известный измеритель мощности, со5 держащий измеритель деформации, связанный с генератором, счетчик измерения деформации и результата, логические схемы, не обеспечивает требуемой точности измерения мощности jl).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является дискретный измеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформации, связанный со схемами И, счетчиком измерения деформации и счетчиком интервала измерения с анализаторами 0, блок синхронизации, соединенный со схемой управле.ния,и схемы ИЛИ j2j

К недостаткам известного измерителя мощности относится низкая точность измерения.

Белью изобретения является повьпцение точности измерения мощности..

Зто достигается за счет того что в предлагаемое устройство введено устройство возведения в квадрат, входы которого связаны с выходами схем И и схемы управления, а выход соединен с входом схемы управления.

Устройство возведения в квадрат выполнено в виде счетчика интервала измерения, счетчика результата и регистра, разрядные входы которого через блок вентилей соединены с разрядными выходами счетчика результата, а счетные входы счетчика интервалов измерения н счетчика результата через соответствующие cxeMbk ИЛИ cBH$BHbI c BbIKoQBMH cxBhk И, причем первые входы относящихся к разным счетчикам схем И соединены попарно и подключены соответственно к первому, второму и третьему режимным выходам схемы управления, а вторые входы каждой иэ относящихся к счетчику интервала измерения схем И подключены соответственно к выходу одного из формиравателей фазового измерителя деформации, 690339 4 первому командному выходу схемы управления и к выходу задающего блока синхронизации, при этом вторые входы каждой из относящихся к счетчику результата схем И соединены соответственно с выходом делителя блока сияхроI иизации, co BTopbIM итретьимкоманцными выходами схемы управления.

На чертеже представлен описываемый дискретный измеритель мощности.

Дискретный измеритель мощности сос» тоит из фазового измерителя деформации

1, датчиков деформации 2, 3, формирователя импульсов 4,5, фазового дискриминатора 6, блока синхронизации 7, высокочастотного кварцевого задающего генератора 8, делителя частоты 9, схем управлейия 10, схем И 11 18, схем ИПИ

19, 20, реверсивного счетчика 21 измерения деформации устройства возведения в квадрат 22, вычитающего счетчика 23 интервала измерения, счетчика 24 результата, регистра 25, анализаторов

"0 26, 27, блока вентилей 28 передачи кода из регистра в счетчик интервала измерения, блока вентилей 29 передачи кода из счетчика интервала измерения в регистр, блока вентилей 30 передачи кода из счетчика результата в регистр, первого 31, BToporo 32, третьего 33 режимных выходов схемы управления первого-шестого соответственно 34-39 командных выходов схемы управления, синхронизирующего входа 0 схемы управления, и ерв ого 41, второгo 42 кома нд-. ных входов схемы управления.

Фазовый измеритель деформации 1 содержит датчики деформаций 2 и 3, выходы каждого из которых через формирователи импульсов 4 и 5 связаны с входами фазового дискриминатора 6,- чей выход соединен с первым входом трехвходовой схемы И 11, а выход формирователя 5 связан со BTopblM входом схемы

И 13. Выход схемы И 11 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика измерения деформации 21, вычитающий вход которого связан с выходом схемы И 12. Блок синхронизации 7 содержит высокочастотный кварцевый задающий генератор 8, соединенный своим выходом с входом делителя частоты 9, а также с синхронизирующим входом 40 схемы управления 10 и со вторыми входами схем И 11, 14. Выход делителя 9 подключен ко вторым входам схем И 12, 15. Устройство возведения в квадрат 22 содержит регистр 25, разрядные выходъ и входы которого через блэки вентилей

28, 29 соецинены соответственно с разрядными входами и выходами счетчика . интервала измерения 23. Разрядные входы регистра 25 через блок вентилей 30 связаны также с разрядными выходами счетчика 24 результата. Счетные выходы счетчиков 23 и 24 через свои схемы

ИЛИ 19 и 20 подключены соответственно к выходам схем И 13, 14, 17 и схем И 15, 16, 18, Первый режимный выход 31 схемы управления 10 соецинен с третьим входом схемы И 11 и с первыми входами схемы И 13, 15. Второй режимный выход 32 схемы управления 10 связан с первыми входами схем И 17, 18, а третий режимный выход 33 — с первыми входами схем И 12, 14, 16. Первый командный выход 34 схемы управления 10 подключен ко второму входу схемы И 17, второй командный выход 35 подключен ко второму входу схемы И 18, а третий командный выход 36 — ко второму входу

25 схемы И 16. Импульсные входы блоков вентилей 28, 29, 30 соецинены соответственно с командными выходами 37, 38, 39 схемы управления 10. Выходы переполнения счетчиков 21 и 23 через свои

ЗО анализаторы "0 26 и 27 связаны соответственно с командными входами 41, 42 схемы управления 10. Цепи начальной установки счетчиков 21, 23, 24 и регистра

25 на чертеже не показаны.

Процесс определения мощности устройством состоит из трех режимов: первый режим -"измерение", второй — возведение в квадрат", третий — вычисление .

Датчики деформации 2 и 3, закреплен-

4О ные в контрольных сечениях вала, вырабатывают сигналы, временной сдвиг .67 между которыми пропорционален отношению угла закручивания сечений при пере45 даче валом крутящего момента М„к угловой скорости вращения вала и. Эти сигналы поступают на формирователи импульсов 4 и 5 на выходах которых полу.чаются, определенной формы импульсы с

50 частотой следования, пропорциональной угловой скорости вращения вала М, причем временной сдвиг между последовательностями импульсов, полученных на выходе формирователей 4 и 5, равен временному сдвигу между сигналами датчи55 ков деформации 2 и 3. Поступившие на входы фазового дискриминатора 6 последовательности импульсов преобразуются на его выходе в новую последователь

690339 л-!

= Z (ж i) ° (r) д A.Â О Мур .: (gj ность импульсов, длительность которых равна измеряемому временйому сдвигу между сигналами датчиков, а период их следования,То! обратно пропорционален. угловой скорости вращения вала:

T,= К, () где К4- коэффициент пропорциональности.

В режиме "измерение на первом режимном выходе 31 схемы управления 10 . !О формируется разрешающий потенциал. При этом на вычитающий счетчик 23 через схемы И 13, ИЛИ 19 поступают импульсы от формирователя 4 с периодом Т иГ фиксированное число С которых (задавае !

5 мое начальной уставкой.счетчика 23; определяет время измерения С То!!. На суммирующий вход реверсивного счетчика

21 в момент поступления импульсов от зо фазового дискриминатора 6 через схему

И li поступают счетные импульсы от задающего гейератора 8 с периодом Т число котовых за один период ТоД составляет — p, а зв все время измерения:

"с"а

Т

Временной сдвиг Ь Г между сигнала-. ми датчиков пропорционален отношению угла закручивания сечений вала к угловой скорости вращения вала сд; где А — коэффициент пропорциональности

Йэвестно, что угол закручивания сечений вала пропорционален величине крутщчего момента, передаваемого валом:

V.=В 9 р (4) . 40 где - В коэффициент пропмрциональности!

Тогда, подставляя выражения (3) и (4) в выражение (2), получим, что изе; меренное в счетчике 21 число импульсов

:будет равно

Одновременно с этим с выхода делителя 9 импульсы с периодом К T (K- so коэффициент деления делителя 9) через схемы И 15, ИЛИ 20 поступают на счетчик 24

Число импульсов, подсчитываемое счетчиком 24 эа время измерения С То 55 будет равно

Режим "измерение заканчивается по сигналу, поступающему нв второй командный вход 42 схемы управления 10 с вы.хода анализатора "0 27, свидетельствующего об обнулении счетчика 23.

В режиме возведение в квадрат" разрешающий потенциал переключается нв второй режимный выход 32 схемы управления 10.

В этом режиме pBGoTBQT только устройство возведения в квадрат 22 совместно. со схемой управления 10, синхронизируе- мой сигналами задающего генератора 8.

В процессе работы уст !ойство возведения в квадрат 22 реализует следующее известное аналитическое выражение квадрата числа в виде числового ряда

По сигналу с командного выхода 39 схемы управления 10 поступающему на управляющий вход .блока вентилей 30, чисЬ ло !! передается из счетчика 24 в регистр 25. Счетчики 23 и 24 обнуляются, а на выходах схемы управления LU фор мируется следующая циклическая последовательность имлульсов. По сигналу с выхода 37 число из регистра 25 через блок вентилей 28 поступает в счетчик 23. Затем по сигналам с выходов 34 и 35 через схемы И 17, 18 и схемы ИЛИ 19

20 производится вычитание еди!и!цы в счетчике 23 и добавление единицы в счетчик 24, за счет чего осуществляется по-. лучение в каждом цикле счета в счетчике

23 нового текущего значения переменной

I и добавление единицы в счетчик результата, см.формулу (7). По сигналу с выхода 38 схемы унравления 10 текущее с значение счетчика 23 через блок вентилей 29 запоминается в регистре 25.

Затем на выходах 34 и 35 схемы управления 10 формируются последоввтвльнести импульсов таким образ и, что нв каждый отсчитывающий импульс, поступающий на вычитающий счетчик 23, формируется два импульса, поступающих на вход счетчика 24. Поступление указанных серий импульсов в каждом цикле прекращается при обнулении счетчика 23 и формировании сигнала с выхода анализатора G 27 на вход 42 схемы управления 10.

Таким образом, в счетчике 24 в каждом цикле реализуется суммирование текущего значения величины 2L +1. Указанная последовательность действий цикли 690330 чески повторяется до момента, когда при формировании очередного значения содержимое счетчика 23 станет равным нулю и на выходе анвлизвтэрв 0" 27 сформируется сигнал, определяющий момент завершения процесса вэзведения числа l в квадрат, результат которого получается. в счетчике 24 и по сигналу с выхода 39 через блок вентилей 30 пересылается в регистр 25. о

В режиме "вычисление" разрешающий потенциал переключается на третий режймный выход 33 схемы управления 10, подключенной к первым входам схем И

12, 14, 16.

: B этом режиме осуществляется подача на вычитающий* вход счетчика 21 импульсов от делителя 9 через схему И 12 с периодом следования К Тсч., Одновременно с помощью формируемых схемой управления 10 командных сигналов реализуются циклические действия, заключающиеся в пересылке числа из регистра 25 через блок вентилей 28 в вычитаюший счетчик 23 и формировании им25 l пульсов с периодом, равным И" Тс., путем подачи на счетчик 23 импульсов от задающего генератора 8 через схемы

И 14, ИЛИ 19 и фиксирования схемой управления 10 момента обнуления счетзо чика 23 по сигналу от анализатора "0"

27, по каждому из которых на третьем командном выходе 36 схемы управления

10 формируется импульс, который через

35 схемы И 16, ИЛИ 20 поступает на счетчик 24 результата. Затем описанные цИклические действия повторяются и продолжаются в течение временй, равного

Л ) Т ч.„ формируемого путем вычитания

40 импульсов из счетчика 21. Данный режим завершается при поступлении на командный вход 41 схемы управления 10 сигнала с выхода анализатора "0" 26, свидетельствующего об эбнулении счет45 чика 21.

В результате этого число импульсов, .зафиксированное счетчиком 24 результата, будет равно: дфТ у

>g, Тсы

Подставляя выражения (5) и (6) в

ыражение (8) и учитывал выражение (1), улучим:

К =-К.- С . Ыкр

А В-Х к квк мощность, передаваемал валом, вна:

Р = )" х . о. то принимая:

A.B К* к* с = > ° ! окончательно получим И=0 Р.

Следовательно, полученное в счетчике 24. результата число импульсов пропорционально мощности, передаваемой валом.

Таким образом, предлагаемое устройство определяет мощность, передаваемую вращающимся валом, на основании измерения составляющих величин (крутящего момента и угловой скорости вращения вала) в один и тот же интервал времени (в режиме измерение"), что позволяет повысить точность измерения мощности за счет исключения влияния динамики измененияя с ост авляющих величин.

Формула изобретения

1. Дискретный измеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформации, связанный со схемами И, счетчиком измерения деформации и счетчиком интервала измерения с анализаторами "0", блок синхронизации, соединенный со схемой управления, и схемы ИЙИ, о тл и ч в ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерения мощности, в него введено устройство возведения в квадрат, входы которого связаны с выхэдами схем.И и схемы управления, а выход соединен с входом схемы управления.

2. Измеритель по и. 1, о т л и ч аюш и и с я тем, что устройство возведения в квадрат выполнено в виде счетчика интервала измерения, счетчика результвTG и регистра, разрядные входы которогэ ,через блок вентилей соединены с разрядными выходами счетчика результата, в счетные входы счетчика интервалов измерения и счетчики результата через соэтветствующие схемы ИЛИ связаны с выходами схем И, причем первые вхэды этнэслшкхся к разным счетчикам схем И соединены попарно и подключены coDTветственно к первому, второму и третьему режимным выходам схемы управления, а вторые входы каждой из этнэслшихся к счетчику интервала измерения схем И подключены соответственно к выходу одного из формирователей фазового измерителя деформации, к первому командному выходу схемы управления и к 9

6903 выходу задающего генератора блэка синхронизации, при этом вторые входы каждой из этносяшихся к счетЧику результата схем И соединены соответственно с выходом делителя блока синхронизации, со вторым и третьим командными выходами схемы управления.

39 10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 315697, кл. & 01 Ь 3/10, 1964.

2. Патент США N 3640131 73-141, 1969 (прототип).

Составитель A. Новиков

РедактоР Л. БибеР ТехРедН. Ковалева КоРРектоР 0, Билак

Заказ 5953/39 Тираж 1090 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изрбретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4