Цифровой измеритель ускорениявала

Цифровой измеритель ускорениявала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ

Сфюз Советских

Социалистических

Республик ()824061 (61) ДополнитеЛьное к авт. свид-ву (22) Заявлено 260379 (21) 2741237/18-10 (51) М. Кл.з с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет

G 01 P 15/08 (53) УДК 621. 317..39;531.7 (088.8) Государственный комитет

СССР по двдви нзобретеннй н отнрытнй

Опубликовано 230481. Бюллетень М9 15

Дата опубликования описания 25,0481 (72) Автор изобретения

A.И. Овчаренко

Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин и может быть использовано для измерения ускорений валов, например, двигателей центрифуг. 5

Известны измерители, которые работают по принципу счета импульсов датчика за сопрягающиеся эталонные интервалы времени. При этом ускорение фактически определяется как раз- 10 ность усредненных значений скоростей вала на этих интервалах времени (1).

Однако для точного и быстрого изтверения ускорения эти устройства тре- 15 буют импульсных датчиков скорости с высокой разрешающей способностью. ,Такие датчики являются весьма сложными в технической реализации и"недостаточно надежными в эксплуатации. 20

Также известен цифровой измеритель ускорения вала, содержащий импульсный датчик, расположенный нз валу, генератор эталонного времени, прямой и инверсный выходы которого, 25 соединены со входами двух схем И, выходы которых связаны со входами реверсивного счетчика. При этом инверсные выходы реверсивного счетчика соединены через схему инкоемента со вхо- Щ дами первой группы вентилей, прямые. выходы реверсивного счетчика соединены со входами второй группы вентилей и входами дешифратора, выходы которого соединены с управляющими входами. групп вентилей, выходы которых связаны с отсчетным устройством 2,).

Недостатком известного устройства является сложность датчика. Это связано с тем, что для точного и быстрого измерения ускорения вала необходим датчик с высокой разрешающей способностью (числом импульсов на оборот). Такие датчики сложны, дороги и ненадежны в эксплуатации. Как правило, они имеют большие размеры и значительную массу, что не поэзоляет использовать их в маломощных приводах с высокими требованиями к динамическим свойствам.

Цель изобретения — повьыенне надежности устройства за счет использования простого импульсного датчика.

Поставленная цель достигается там, что в известное устройство введены генератор эталонной частоты,формирователь, выполненный на 0 -триггере, кь-триггере и схеме И, преобразователь код-частота, выполненный на по824061 следовательно соединенных счетчике, группе вентилей и двоичном умножителе, делитель частоты и RS-триггер, причем выход импульсного датчика соединен с С-входом О-триггера, 0-вход которого подключен к прямому выходу

RS-триггера формирователя, инверсный выход — ко входу группы вентилей преобразователя, а прямой выход — к первому входу схемы И формирователя, второй вход которой соединен с выходом генератора эталонной частоты, со входом двоичного умножителя и со вторыми входами двух схем И, а выход— со входом счетчика и с R-входом

RS-триггера формирователя; S-вход которого подключен к прямому выходу re- 5 нератора эталонного времени, при этом выход двоичного умножителя соединен со входом делителя частоты и с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу делителя частоты и к 20 установочному входу счетчика, а выход — к третьим входам двух схем И.

На чертеже приведена структурная схема устройства, Устройство содержит импульсный 25 датчик 1, частота которого пропорциональна скорости вращения, расположенный на валу, формирователь 2, выполненный на 0-триггере 3, схеме И 4, RS-триггере 5, генератор 6 эталонного времени, генератор 7 эталонной частоты, преобразователь 8 кода в частоту, выполненный на счетчике 9, вентилях 10 и двоичном умножителе 11, делитель 12 частоты, RS-триггер 13, схемы И 14, 15, реверсивный счетчик

16, дешифратор 17, группу вентилей

18, схему инкремента 19, группу вентилей 20, отсчетное устройство 21.

Выход импульсного датчика 1 соединен с С-входом триггера 3, прямой 40 выход которого соединен со входом схемы И 4, выход которой соединен с R-входом триггера 5,к 5- входу которого подключен прямой выход генератора 6. Прямой выход триггера 5 сое- 45 динен с D-входом триггера 3. Ко второму вход у схемы И 4 подключен выход генератора 7. Выход схемы И 4 соединен со счетным входом счетчика 9, разрядные выходы которого соединены ${j через вентили 10 с кодовыми входами двоичного умножителя 11. K управляющему входу вентилей 10 подключен инверсный выход триггера 3. К частотному входу двоичного Умножителя 11 под 55 ключен выход генератора 7, а выход .двоичного умножителя 11 соединен непосредственно c S-входом триггера 13 а через делитель 12 частоты — с его й-входом. Кроме того, выход делителя 12 частоты соединен с установоч- d0 ным входом счетчика 9. Прямой выход триггера 13 связан с первыми входа:ми схем И 14, 15 ко вторым их входам подключен выход генератора 7, к третьему входу схемы И 14 подключен пря- 65 мой выход генератора 6, инверсный выход которого подключен к третьему входу схемы И 15. Выходы схем И 14, 15 соединены соответственно с суммирующим и вычитаюшим входами реверсивного счетчика 16. Прямые выходы реверсивного счетчика 16 соединены с дешифратором 17 и группой вентилей 18.

Инверсные выходы реверсивного счетчика 16 соединены через схему инкремен-. та 19 со входами группы вентилей 20 °

Выходы дешифратора 17 связаны с управляющими входами групп вентилей 18 и 20, выходы которых соединены с отсчетным .устройством 21.

Работа устройства заключается в следующем.

Исходное состояние элементов устройства таково: триггеры 3, 5, 13— в состоянии "0", счетчики 9, 16 обнулены.Фронтом импульса на прямом выходе генератора 7 триггер 5 устанавливаетс:я в состояние "1". Тем самым подготавливается .к опрокидыванию триггер 3. Опрокидывание последнего происходит при поступлении на С-вход очередного импульса датчика 1. В это же время открывается схема И 4 и-импульсы генератора 7 поступают в счетчик 9. Первый же из этих иМпульсов устанавливает триггер 5 в состояние

"0". Тем самым подготавливается к опрокидыванию в состояние "0" триггер 3. Опрокидывание происходит при поступлении следующего импульса датчика 1.Таким образом, схема И 4 открыта в течение рассматриваемого периода Т„ импульсов датчика 1 и в счетчике 9 по окончании указанного периода окажется записанным число

N. = f T > (1) где f g — частота генератора 7.

По окончании периода T. сигналом

"1" инверсного выхода 3 открывается вентили 10 и код счетчика 9 поступает на кодовые входы двоичного умножителя 11. Частота на выходе последнего определяется выражением

fo- й1

К где К вЂ” емкость счетчика 9, или; с учетом (1) (2) Первым же импульсом двоичного умножителя 11 триггер 13 устанавливается s состояние "1". Тем самым открытой оказывается схема И 14 и импульсы генератора 7 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 16.

Импульсом переполнения делителя 12 частоты триггер 13 устанавливается в состояние "0", а также обнуляется счетчик 9. Таким образом, схема И 14 была открыта в течение интервала

Р

Ту- Ы 7 1

824061

КР

Ту(у Т. о

1О

"ч; = о Тч1 или с учетом (3) 20 (4) "ч.

KP

1 f0

Формула изобретения

d0 где P - коэффициент деления делителя частоты, или с учетом (2) Таким образом, в реверсивном счетчике 16 окажется записайным число

KP KP

<о где = 1/Т - 1 - ITloe,— значение частоты датчика 1. Поскольку частотадатчика 1 пропорциональна скорости вращения V вала, то число М „. также пропорционально этой скорости

Через временный. ентервал Т, равный полупериоду следования импульсов генератора 6, срезом импульса на пря- 25 мом выходе последнего триггер 5 устанавливается в состояние "1". Одновременно потенциалом "+" инверсного выхода .генератора 6 подготавливается к открыванию схема И 15..

С поступлением на триггер 3 очередного импульса датчика 1, триггер 3 опрокидывается в состояние "1" и импульсы генератора 7 поступают через открытую схему И 4 в счетчик 9. Первым же выходным импульсом схемы И 4 триггер 5 устанавливается в состояние "0" и, таким образом при поступлении следующего импульса датчика 1 триггер 3 опрокинется в состояние

"0", прекращая подачу импульсов I"e 40 нератора 7 в счетчик 9.В последнем окажется записанным число

"(1Ä T ) = 0T(1+T ).

Аналогично вышеописанному, часто- 45 та на выходе двоичного умножителя 11 равна

f о Т(1+ гт) (i+ Tz) К

Схема И 4 открыта в течение интервала 5О

Т

Ч(1+ TT) f2 Т(.

О (+ TT) и на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 поступит

N . ="F.

V(+Т ) f (1+Тт) жли, с учетом (4) у

"ч(»+ т,) Результирующее число, записанное в реверсивном счетчике 16 по оконча- д

Ю нии описанного цикла работы устройства, окажется равным

"И "Ч(1+-тт) = 7 (V. -Ч(1+тт)) (5)

0КР

Как следует из (5) число N пропорционально разности скоростей вала в моменты времени, отстоящие друг от друга на интервал Т . Таким образом, число и пропорционально разности скоростей, измеренных через постоянный интервал времени, а, значит, и ускоренного вала.

Поскольку частота датчика 1 измеряется по периоду импульсов, то совершенно очевидно, что к датчику 1 не предъяэляются жесткие требования йо крутизне йреобразований. Практически для большинСтва задач оказывается достаточным иметь крутизну преобразования датчика 1 импульс/оборот.

Таким образом, вместо механических cJIGEHbIK квантователей, схем умножения частоты оказывается возможным применить черезвычайно простой квантующий элемент — металлический

"флажок", расположенный на валу.

Цифровой измеритель ускорения ваЛа, содержащий импульсный датчик, расположенный на валу, и генератор эталонного времени, прямой и инверсный выходы которого соединены ср входами двух схем И, выходы которых подключены ко входам реверсивного счетчика, инверсные выходы которого соединены через схему инкремента со входами первой группы вентилей, а прямые выходы — со входами второй группы вентилей и входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам групп вентилей, выходы которых соединены с отсчетным устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены генератор эталонной частоты, формирователь, выполненный на О-триггере, RS-триггере и схеме И, преобразователь код-частота, выполненный на последовательно соединенных счетчике, группе вентилей и двоичном, умножителе, делитель частоты и RSтриггер, причем выход импульсного датчика соединен с С-входом D-триг-. гера, 0-вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера формирователя, инверсный выход — ко входу груп,пы вентилей преобразователя, а прямой выход — к первому входу схем И формирователя, второй вход которой соединен с выходом генератора эталонной частоты, со входом двоичного умножителя и со вторыми входами двух схем И, а выход — со входом счетчика и с й-входом RS-триггера формирователя, S-вход которого подключен к

824061 приучу выходу генератора эталонного, времени, при этом выход двоичного умноаителя соединен со входом делителя, частоты и с 8«входом RS-триггера, й-вход которого подключен к выходу делителя .частоты и к установочному .входу счетчика; а выход. — к третьим входам дву» схем И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Великобритании

Ф 1396-688, кл. G 1 й, опублик. 1975

2. Авторское свидетельство СССР

9 2600469/18-10, кл, 6 01 Р 15/08, 1978 (прототип), 824061

Заказ 2099/64

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауааская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Хаустов .

Редактор В. Лазаренко: Техред И,Майорощ Корректор М. Коста