Устройство для измерения скорости

Устройство для измерения скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Соцнапистнчвскнх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»847203

Ж л

7 с

К АВТРРСКРМУ Сви ЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.11.79 (21) 2842739/18-10 с присоединением заявки М (51)М. Кл

6 01 Э 3/54

G 01 Р 3/489

Государственный комитет

С СС.P ио деяам изобретЕний и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 317. .39.531.7 (088.8) Опубликовано 15.0781, Бюллетень 89 26

Дата опубликования описания 15,0781 .I

В.В. Андрущук, Е.H. Грозов и А.Л. Л ъ

Э с (72) Авторы изобретения гинов .-.;

f

i;

1 (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина полите им. М.И. Калинина нститут ( (54). УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

Изобретение относится к измери- тельной технике и предназначено для измерения скорости вращения или.riocтупательного перемещения подвижных объектов.

Известны устройства. измерения скорости, основанные иа измерении угла поворота вала исследуемого механизма или участка пути эа фиксированный интервал времечи f1) .

Известен также цифровой измеритель угловой скорости, содержащий дискретный датчик скорости, ключи, генератор эталонной частоты, делители, счетчик импульсов, в котором IS величина измеряемой скорости определяется в результате подсчета числа импульсов дискретного. датчика скорости за фиксированный интервал време- ни Г2 . 20

Недостатком таких устройств является низкая точность измерения угловой скорости, обусловленная динамической погрешностью, которая наиболее сильно проявляется при нестациэнарных режимах работы исследуемого механизма.

Цель изобретения — повышение точ= ности измерения путем исключения динамической погрешности. 34

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены четыре регистра памяти, два блока умножений и сумматор, причем выход счетчика импульсов подключен к информационно-. му входу первого регистра памяти, выход которого, соединен с информационными входами первого блока,умножения и второго регистра памяти, выход которого подключен к информационным входам второго блока умножения и третьего регистра памяти, выход которого соединен с третьим входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения,первый вход - к выходу первого блока умножения, а выход - к информационному входу .четвертого регистра памяти, При этом второй выХод блока управления соединен с установочным входом первого регистра памяти, третий выход - с установочлым входом первого блока .умножения, четвертый выход— с установочным входом второго регистра памяти, пятый выход — с установочным входом второго блока умножения, шестой выход — с установочным входом третьего регистра памяти, а седьмой выход — c установочным вхсдом чет; вертого регистра памяти.

847203

На фиг.1 изображена блок-схема устройства на фиг. 2 — кривая изме1 нения скорости механизма при нестационарном движении (линия а ) и кривая изменения ускорения механизма (линия д ), Выход дискретного преобразователя

1 угла соединен с первым входом ключа 2, выход которого соединен со счет.,чиком 3. Генератор 4 временных интер,валов подключен ко второму входу ключа 2 и к входу блока 5 управления.

Первый выход блока 5 управления соединен с установочным входом счетчика

3, второй выход — с управляющим входом первого регистра б памяти, третий — с управляющим входом первого блока 7 умножения, четвертый — с управляющим входом второго регистра 8 памяти, пятый — с управляющим входом второго блока 9 умножения, шестой — с управляющим входом третьего регистра 10 памяти, седьмой — с управляющим входом четвертого регистра

11 памяти. Выход счетчика 3 подключен к информационному входу первого регистра б памяти, выход которого соединен с информационными входами первого блока 7 умножения и второго регистра 8 памяти. Выход второго регистра 8 памяти соединен с информационными входами второго блока 9 умножения и третьего регистра 10 памяти. Выходы первогб блока 7 умножения, второго блока 9 умножейия и третьего регистра 10 памяти подключены соответственно к первому, вторбму и третьему входам сумматора 12, выход которого соединен с информационным входом четвертого регистра 11 памяти.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 2 закрыт и на вход счетчика 3 импульсов сигнал от дискретного преобразователя 1 угла не поступает. С приходом первого импульса генератора 4 временных интервалов открывается ключ 2 и на вход счетчика 3 импульсов поступает сигнал с дискретного. преобразователя 1 угла. По окончании импульса генератора 4, длительность которого равна Т, ключ 2 закрывается и на выходе счетчика 3 появляется число й, определяющее среднее значение скорости объекта за время Т

23Г

٠—:И (л)

С Р 2, т де Z — число импульсов, вырабатываемое дискретным преобразователем угла эа один оборот.

По заднему фрон-.у импульса генератора 4 временных интервалов в блоке 5 управления формиру" òñÿ серия коротких импульсов, первый иэ которых осуществляет перепись информации из второго регистра 8 памяти в третий регистр 10 памяти, второй переводит информацию из первого регистра 6 памяти во второй регистр 8 памяти, третий импульс — с выхода второго регистра 8 памяти во второй блок 9 умножения четвертый — c выхода счетчика 3 в первый регистр б памяти пятый — с выхода первого регистра б памяти в первый блок 7 умножения, шестой — с выхода сумматора 12 в четвертый регистр 11 памяти.

После первого измерения счетчик

3 содержит информацию о среднем значении скорости на первом интервале измерения Т.„ (показания счетчика М ).

Перезапись этой информации осуществляется только четвертым импуль15 сом с блока 5 управления в первый регистр б памяти и пятым импульсом управления — в первый блок 7 умножения. В блоке уМножения происходит умножение поступившего числа N на 4.

Щ Импульсы блока 5 управления с первого по третий не изменяют показания соответствующих узлов, так как последние не имеют пока информации о скорости вращения. Шестой импульс блока 5 управления переносит информацию сумматора 12 в регистр 11 памяти.

Затем счетчик импульсов 3 устанавливается в нулевое положение и начинается режим счета импульсов на втором интервале измерения Т> (показания счетчика К ). По завершении счета на интервале Т первый импульс блока управления не изменяет состоя. ния регистра 10, второй импульс переписывает показания регистра б памяти, представленное числом N„, в регистр 8 памяти, третий импульс переносит число N в блок 9 умножения, где осуществляется умножение числа

Щ на 3, четвертый импульс записывает показания счетчика 3 в регистр б памяти и пятый импульс переписывает показания счетчика N2 из регистра 6 памяти в блок 7 умножения.

На выходе сумматора 12 в конце второго интервала измерения формируется алгебраическая сумма следующего вида

V.N =4NZ- ЗН„

По второму входу сумматора 12 число подается со знаком минус. Шестой импульс переносят информацию сумматора 12 в регистр 11 памяти.

После установки счетчика 3 в нулевое положение начинается подсчет числа импульсов на третьем интервале измерения Т> (показания счетчика М8), по завершении которого первый импульс блока 5 управления записывает показания регистра 8 памяти в виде числа

Щ N â регистр 10 памяти, второй импульс записывает показания регистра

6 памяти в ваде числа N в регистр

8 памяти, третий импульс записывает показания регистра 8 памяти в виде

65 числа и в блок 9 умножения, четвер847203 формула изобретения

Устройство для измерения скорости, содержащее генератор временных интервалов, выход которого соединен со входом блока управления и входом ключа, второй вход которого подключен к выходу дискретного преобразователя угла„ а выход - к входу счетчика импульсов, установочный вход которого соединен с первым выходом блока управления, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, s него введены четыре ре- . гиетра памяти, два блока умножения и сумматор, причем выход счетчика импульсов подключен к информационному входу первого регистра памяти, вы-, ход которого соединен с информационными входами первого блока умножения ф0 и второго регистра памяти, выход которого подключен к информационным взводам второго блока умножения и третьего регистра памяти, выход которого соединен с третьим входом суммаЯ тора, второй вход которого подключен тый импульс переносит число N в ре-. гистр б памяти, пятый импульс записывает число N> в блок 7 умножения.

Теперь на выходе сумматора 12 формируется сумма в виде

:. ЯИ=Айэ- >N<+N„1 (2) которая шестым импульсом блока 5 управления записывается в регистр 11 памяти. Показание регистра 11 памяти определяет .текущее значение скорости, приведенное к концу Интервала измерения, т.е. не содержит динамической погрешности. Каждое последующее измерение приводит к изменению показаний блоков измерителя в описанной последовательности и на выходе формируется сумма вида (2);

Покажем, что показания устройства в виде суммы (2} определяют текущее значение скорости исследуемого механизма и исключают. динамическую погрешность. Для этого представим сумму (2) в. виде слагаемых умножен) ных на постоянную

2У 1 {г

2.т(" "4 3 2. 0э "М ) ЙК срэ Ыр1) (сР

-" ср.{))= срэ+у "Ьрэ+ (" срь-ьшм ) (4)

{,{ Таким.образом, на выходе устройства измерения скорости формируется величина скорости,с поправками вида

-"„n co S и -"(ьжсрi- Бабар,") .. Первая поправка представляет собой приращение скорости между последним и предыдущим измерением. Вторая поправка определяется как разность двух ñîседних приращений скорости.

В бОльшинстне производственныМ механизмов, имеющих значительные инер" ционности, и при малости времени измерения Т можно. достаточно точно. апроксимировать кривую . (с) (фиг.2) участками прямой линии, т;е. представить K(t) .в ниде функций

e(t) Я,3+Л (Ь) где Ее„- — начальное значение ускоре- ния на соответствующем участке измерения.

Текущее мгновенное значение ско- рости механизма в конце интервала измерения определяется формулой т

4-е 63() - 3_#_o ЖМВ=®3+6„ т+1 (:т)

Среднее значение скорости на интервале измерения Т равно т, . та ю„,:щ,*,- ф }ам=а,,д с„м>аеа =в;, т.1 " (в)

Сравнивая формулы (7) и (8), приходим к выводу, что динамическая ошибка иэмеренйя скорости, если не вводятся поправки, может быть знаЧИ-, тельной и определяется выражением

Ю="4 "Ь =" 3Т вЂ”

Первая поправка в виде разности ыи р полностью исключает первое слагаемое динамической ошибки (9).

Действительно аа1) 1{ t {f .и}а . Е т.," 1T-, -,+т )=@-,! IT .

Ф

1Î j ù -;Гщт =,{ т 1т { Я„т - { т. я

При выводе последнего соотношения использованы формулы ° аэ- Ъ= 6,()аа Я2(Ж,2 И,ЯИ=,2+Ат

Второе слагаемое динамической ошибки (9) существенно уменьшается попранкой „(amp э-акр,);

Действительно (Ьв )= (Е Т- Т)- (Е +1т)у-р т Л(Т+

)Ф- Т)+т («>

При выводе этого соотношения использованы следующие формулы 3®ср3= а3 =(+ т)Т; Ка а = Р

Подставляя (8),.(10), (11) в формулу (4) получим, ц @3+ 3 + . Т+- Т =В94Я Т+ jT (4l)

ЗО Сравнивая (7) и (12 } приходим к выводу, что вторая поправка устраняет с точностью до„- iт составляющую ° динамической ошибки, вызванную рывком скорости Х

35 Таким образом предлагаемое устройство позволяет измерять текущее значение скорости в конце интервала измерения путем устранения динамической погрешности, вызванной усково рением и рынком.

847203

Фиг.!

Фиг.2

Составитель М. Хаустов

Редактор О.Персиянцева Техред З,фанта Корректор С. Шекмар

Заказ 5478/70 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 к выходу второго блока умножения, первый вход - к выходу первого блока умножения, а выход - к информационно.му входу четвертого регистра памяти, при этом второй выход блока управления соединен с установочным входом первого регистра памяти, третий выхоц - с установочным входом первого блока умножения, четвертый выход— с установочным входом второго регистра памяти, пятый выход - с установочным входом второго блока умноження, шестой выход — с установочным входом третьего регистра памяти, а седьмой выход — с установочным входом четвертого регистра памяти.

-Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Богорад Г.З. и Киблицкий В.A.

Цифровые регуляторы и иэмерители скорости. "Энергия", 1966, с. 61-64.

2. Авторское свидетельство СССР

9 388229, кл. 6 01 Р 3/60, 1970 (прототип).