Устройство для контроля частоты вращения вала двигателя

Устройство для контроля частоты вращения вала двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 734622 (1

V с (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено26.04.77(21) 2480023/18-24 (51)M. Кл . (л05 В 23/02

G01 P 3/46 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет на делом изооретеиий и открытий

Опубликовано 15 05» 80 Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 20.05.80 (5З) ДК 621.396. (088.8) (72) Авторы изобретения

В,. В. Минеев, И. Д. Бухтияров, E. И. Павлов, A. М. Зазнобин, А A». ОOр лоoвe,, ВB, 3 Ройк и А, А„Призенцов

Специальное опытное проектно-конструкторско-технологическое бюро Сибирского отделения Всесоюзной ордена Ленина академии сельскохозяйственных наук им» В. И. Ленина (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области автс матики и предназначено для использования в системах автоматического контроля и управления пуском мошных дизель-генераторов.

Известно устройство для контроля час5 тоты врашения с частотным датчиком на входе, содержашее частотнсь-измерительную схему, выполненную в виде последовательного l. C-контура, выпрямитель, то делитель напряжения и пороговую схему в виде одновибратора. В этом устройстве используется зависимость коэффициента передачи L,Ñ-контура от частоты (Ц.

Недостатком устройства является высокая трудоемкость его отладки, так как требуется настройка контура и пороговых напряжений. Кроме того, точность его низка, так как уровень сигнала, прошедшего через колебательный контур, зависит не только от частоты врашения, но и от колебаний амплитуды сигнала с датчика и температурных. изменений параметров индуктивности и емкости. Быстродействие устройства ограничено полосой пропускания ЬC-контура.

Известно также устройство для контроля частоты врашения, в котором уставки задаются в виде постоянных эталонных напряжений на входах операционных усилителей, с которыми сравнивается пилообразное напряжение, подаваемое на вторые входы операционных усилителей, причем нарастание пилообразного напряжения продолжается в течение времени, равного периоду сигнала с частотного датчика. B конце периода происходит сброс пилообразного напряжения и через период снова повторяется нарастание напряжения, которое, как и в предыдущем периоде, сопровождается последовательным переключением операционных усилителей после превышения уровня соответствующего эталонного напряжения P).

В этом устройстве также необходима настройки пороговых напряжений, крутиз734622

3 ны пилы и т.д. Точность ограничена дрейфом параметров операционного усипителя, генератора пилообразного напряжения.

Большей точностью и лучшей техно,логичностью обладает устройство контроля частоты вращения с цифровой обработкой сигналов частотного датчика (3j.

Устройство содержит генератор импульсов цикла, частота которых пропорциональна частоте вращения, генератор счет- 0 ных импульсов, счетчик с дешифратором

Информация о значении частоты вращения содержится в числе импульсов от генератора счетных импульсов, прошедших на счетный вход счетчика за время 15 между двумя импульсами от генератора импульсов цикла, которые сбрасывают показания счетчика. Достоинством такого устройства является также и то, что счетчик заполняется и анализируется 20 одновременно. Анализ состояния счетчика осуществляется цифровыми схемами, которые не требуют настройки.

К недостаткам устройства относятся невозможность регулировки уставок, 25 поскольку она осуществляется путем перестройки частоты генератора счетнььх импульсов", и кроме того, сложность сочетания стабильности частоты генератора счетных импульсов, которой опре- 50 деляется точность устройства, с требованием перестройки в широком диапазоне (лучшей стабильностью обладают кварцевые генераторы, имеюшие небольшой диапазон перестройки) . 35

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для контроля частоты вращения, например, вала двигателя, содержащее

40 элемент задержки, триггер я, диск с меткама установленный на валу двигателя, и последовательно соединенные датчик меток, формирователь импульсов, соединенный с обнуляюшим входом счетчика, 45 счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, и элемент И, выход которого подсоединен к первому входу первого триггере Выход счетчика соединен со входами дешифратора, 50 выход которого соединен с первым входом второго элемента И и первым входом второго триггера. Второй вход второго триггера подключен к выходу формирователя импульсов а выходы соеI 55 динены через элементы задержки со вторьььи входами элементов И, причем выход, второго зпемента И соединен со вгорым входом первого триггера (4).

Возможность применения цифровых интегральных схем повышает надежность устройства и улучшает его технологичность за счет сокрашения регулировочных работ при изготовлении и эксплуатации устройства. Отладка устройства сводится лишь к установке необходимой частоты генератора импульсов и ее периодической проверке, Высокая стабильность генератора импулв=ов обеспечивает высокую точность устройства. цифровая обработка в течение цикла, равного периоду контролируемой частоты, обеспечивает максимапьно возможное быстродействие устройства

Недостатком описанного устройства является непригодность его для одновременного контроля нескольких значений частоты вращения с независимой регулировкой гистерезиса (разности между значением частоты вращения, при котором происходит срабатывание устройства, и значением, при котором происходит возврат устройства), что сужает область его применения, в частности делает невозможным его использование в системах контроля и управления пуском мощных дизель-генераторов.

Бель изобретения — расширение области применения и упрощение устройстве.

Эта цель достигается тем, что в устройство введен коммутатор, входы которого соединены с выходами дешифратора, а выходы — со вторым входом первого триггера и с первым входом второго триггера. Второй вход второго триггера через элемент задержки подключен к выходу формирователя импульсов а второй вход элемента И соединен с выходом второго триггера.

На фиг. 1 показана функциональная схема предложенного устройстве для контроля частоты вращения: на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство дпя контроля частоты вращения состоит из диска 1 со 180 метками в виде зубцов 2, жестко связанного с контролируемым валом индукционного датчика меток 3, формирователя 4 импульсов, генераторе 5 импуш сов со стабильной частотой 100 мГц, счетчика 6, дешифреторе 7, первого и второго триггеров 8,9, элементе И 10, элемента задержки 1 1, коммутатора 12.

Дешифратор 7 имеет выходные шипы 13, соответствующие частотам вращения с шагом 50 об/мин.

5 734

На фиг. 2 обозначены: ю- частота вращения:(В р!д — заданная частота вращения (уставка): дЮ вЂ” гистерезис (разность между уставкой и частотой вращения, при которой происходит возврат устройства: - моменты времени, соответствующие прохождению меток мимо датчика, где 1 = 1,2,3... ° — номер цикла: М- число импульсов (сумма импульсов): И о!Д вЂ” число импульсов, соответ- 10 ствующее уставке; ь 1 — разность между числом импульсов, соответствуюших уставке, и числом импульсов, соответствующих частоте враш.ения, при которой происходит возврат устройства; ! — моменты времени, соответствующие достижению суммы импульсов Ny>g, ll Г. — моменты времени, соответствующие

:достижению суммы импульсов И од+ ЬН;

llI Г. - моменты времени, соответствующие появлению задержанных импульсов формирователя импульсов, где s = 1,2, 3.. ° номер цикла.

Устройство для контроля частоты вра25 щения вала двигателя работает следующим образом С выхода индукционного датчика меток 3 сигнал, близкий по фор-ме к синусоидальному (фиг. 2,б), частот которого пропоринональна часто а а мп ния, поступает на вход формирователя импульсов 4, который из синусоидального сигнала формирует импульсный сигнал той же частоты или кратной ей (фиг. 2,6), Рассмотрим работу устройства, когда вал начинает !вращаться от! неподвижного состояния, затем достигает максимальной частоты вращения и останавливается (фиг. 2,а). Вначале, когда частота вра40 щения мала, счетчик 6 заполняется импульсами с генератора 5 (фиг. 2,г) до такой суммы N (фиг. 2,д, промежуток до 4 ), что до прихода следующего импульса с формирователя 4 появляются

45 перепады напряжения на шине 13 дешифратора 7, соединенной со входом второ1 го триггера 9 (фиг. 2,е, момент !. ), и на шине 13 дешифратора 7, соедийенной со входом первого триггера 8 (фиг. 2,ж, f1 момент . ). Перепад напряжения с шины

13 возвращает второй триггер 9 в исход1 ное состояние (фиг. 2, и, момент Г„), в,. котором он находился до прихода задержанного импульса с формирователя 4 (фига 2»5 з, момент (-, ). Импульс с формирова- . теля 4 не возбуждает элемент совпадения И 10 (фиг. 2, к). Период напряжения с шипы 13 не изменяет состояния перво622 6 го триггера 8, который индицирует на выходе низкую чартоту вращения (фиг.2,л).

С приходом очередного импульса с формирователя 4 (фиг. 2,в, момент (1 ), счетчик сбрасывается в нуль (фиг. 2,д, момент 4 ) и цикл анализа повторяется.

Как только частота вращения превысит заданное значение {уставку), то счетчик

6 не заполняется до заданной суммы К „у соответствующей уставке (фиг. 2,д, про- межуток, —; ), и перепад напряжения не возникает ни на одной из шин 12, подключенных через коммутатор 12 к входам триггеров 8,9 (фиг. 2,е,ж, промежуток Ь - . ), в результате чего второй триггер 9 остается в состоянии (фиг. 2,и, промежуток Ь - 4y) в которое его установил задержанный импульс формирователя 4 (фиг. 2,з, момент " ), а импульс формирователя 4 проходит череп элемент И-10 (фнг. 2,а,н,к, моментф11 и изменяет состояние первого триггера

8 (фиг. 2,л, момент Ь ), который индицирует, что частота вращения превысила заданную. Если частота вращения затем снизится настолько, что будет меньше уставки на величину, меньшую гистерезиса то перепад напряжения на шине 13

l (фиг. -,е, момент С ) изменит состояыие второго триггера 9 (фиг. 2,и, момент

Г!) ) и импульс формирователя 4 не пройдет через элемент И 10 (фиг.2,к, момент Ь ), но первый триггер 8 останется в том же состоянии (фиг. 2,л, момент 9 ). Если же частота вращения уменьшится настолько, что будет меньше уставки на величину, равную или бопьшую гистерезиса, то счетчик 6 заполнится до такой суммы, что перепады напряжения возникнут на обеих шинах 13, соединенных со входами триггеров 8 и 9 (фиг. 2 д,е,ж, промежуток 1 — . "!р }. Перепад напряжения на шине 13 выключит первый

Ц триггер 8 (фиг. 2л, момент С о ), который индицирует, что частота вращения меньше уставки на величину, равную или большую гистр резиса. Таким образом, устройство срабатывает при значении частоты вращения, большем уставки, и возвращается в исходное состояние при значении частс гы вращения, меньшем уставки, на величину, равную или бошшую гистерезиса., Уставка и гистерезис могут регулироваться независимо друг от друга и в широком диапазоне путем подключения входов триггеров 8 и 9 к соответствующим шинам посредством коммутатора .12. В частности, если

4 входы триггеров будут подключены к одной и той же шине, то гистерезис будет равен нулю, т.е. устройство будет срабатывать и возвращаться при одном и том же значении частоты вращения.

Количество одновременно контролируемых точек можно увеличить до любого значения путем увеличения количества триггеров, элементов И и выходов коммутатора.

При использовании устройства для контроля частоты вращения вала в системе автоматического упра пения пуском мощного дизель-генератора при аварийном выходе из строя промышпенной электрической сети две уставки используются для изменения форсажа путем уменьшения подачи топлива. Кроме того, одна из них используется для включения тока ротора, подготовки автомата включения сети и частоты вращения. Третья уставка слу- yq жит для зашиты дизель-генератора от разноса. Величина гистерезиса для каждой уставки подбирается в процессе эксплуатации дизель-генератора.

Формула изобретения

Устройство для контроля частоты вра- 3о щения вала двигателя, содержащее элемент задержки, триггеры, диск с метками, установленный на валу двигателя, и последовательно соединенные датчик меток е формирователь импульсов, соединенный с входом сброс" счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, и элемент И, выход которого подсоединен к первому входу первого триггера, а выход счетчика соединен со входами дешифратора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения области применения и упрощения устройства, в него введен коммутатор, входы которого соединены с выходами дешифратора, а выходы - со вторым входом первого триггера и с первым входом второго триггера, второй вход которого через элемент задержки подключен к выходу формирователя импульсов, а второй вход элемента И соединен с выходом второго триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 339862, м,Кл Cj 01 Р 3/46, 1972.

2. 5 mo9in S.Ч. ЖдЛаВе . Эге1тг.аЖ т еаэег1цг Krof(tahrzeuge. "Ро®еF ernseh ен — Е Vektron> k

1974, 23, № 76, р, 534-536.

3, Патент Великобритании № 1309711 кл. g 3 Й, 1971.

4. Патент Великобритании № 1362740, кл, G 1 К, 1974, (прототип) .

734622

Составитель В. Дианов

Редактор Т. Ордовская Техред С. Мигай Корректор Н. Стен

Заказ 2 l 60/ 5 1 Тираж 956 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фичиап ППП "Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4