Устройство для контроля параметров вращения

Устройство для контроля параметров вращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CDIO3 COOOTCKNX

Социапiктнчеенни Рвснубпнн (ii>871071 (Sl ) Дополнительное х авт. свил-ву (22) Заявлено 04. 01. 80 (21) 2873118/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (5!)М. Кл.

G 01 P 3/489

С 08 В 1/08

Гооу«аретваииый комитет

СССР ао «елен иеобретеиий . и открытий (53) УДК 621.317. .39:531.7 (088. 8) Опубликовано О?.10.8i. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 09 .10 .81 (72) Авторы изобретения

А. С. Карегин и А. М. Мурашко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ВРЛЦЕНИЯ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к малоинерционным устройствам контроля скорости вращения и ускорения.

Кроме того, устройство может быть использовано в системах автоматическаго управления и контроля, в которых информация представлена в частотной форме.

Известны устройства для контроля скорости вращения, содержащие частот10 ные датчики и построенные на принципе сравнения периода следования сигналов этих датчиков с эталонным интервалом времени.

К ним относится устройство, в состав которого входят, датчик оборотов, формирователь входных сигналов, формирователь эталонного интервала, времени, запоминающее устройство и формирователь выходных сигналов. В устройстве применен аналоговый формирователь эталонного интервала времени, настраиваемый при помощи временной цепи, состоящей из резистора 4 конденсатора 1,1g, Существенным недостатком этого устройства является низкая точность и стабильность порога срабатывания,,поскольку температурный и временной уход параметров резисторов и конденсаторов достигает нескольких процентов.

Так;ке известно устройство для контроля параметров вращения, которое обладает высоким быстродействием контроля параметров вращения и исключает ложное срабатывание при воздействии помех или пропаданий сигналов датчика оборотов 21.

В это устройство в качестве основных функциональных узлов входят датчик оборотов,. формирователь входных сигналов, блок анализа длительности . периодов, первый и второй конъюнкто " ры, первый дизъюнктор, формирователь выходных сигналов, второй дизъюнктор, третий конъюнктор, формирователь бло87107 кирующих импульсов, первая и вторая схемы сравнения, причем блок анализа длительности периодов может состоять из блока управления, генератора эталониой частоты, счетчика и блока обработки кода периода.

Недостатком устройства является неширокий диапазон скорости вращения в котором исключается ложное срабатывание устройства при контроле пара. метров вращения в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотов.

Этот диапазон находится в преде- лах: ш„,„.„ о„. в„„„ причем

11) 15

®щ, О10 щч

0,5 гдето „ ; и И а - соответственно минимальная и максимальная сКорость враще- 20 ния в заданном диапазоне; — контролируемая скорость вращения.

Целью изобретения является расши- г рение диапазона скорости вращения, в котором исключается ложное срабатывание устройства при работе в условиях одиночных помех или прерываний сигналов. датчика оборотов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные блок усреднения и блок контроля текущего периода, причем четвертый выход блока анализа длительнос35 ти периодов подключен ко входу блока усреднения и ко второму входу блока контроля текущего периода, первый выход которого соединен с третьим входом первого конъюнктора, второй выход—

40 с первым входом второго дизъюнктора, а третий выход — со вторым входом второго дизъюнктора -и третьим входом первого дизъюнктора.

На фиг. 1 представлена схема пред лагаемого устройства для контроля па45 раметров вращения; на фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства для контроля параметров. вращения.

В состав устройства в качестве основных функциональных узлов входят датчик оборотов 1, формирователь входных сигналов 2, блок анализа длительности периодов 3, первый конъюнктор 4, второй конъюнктор 5, первый дизъюнктор э

6, формирователь выходных сигналов 7, второй дизъюнктор 8, третий конъюнктор

9, формирователь блакирующих импуль(2) 4Ш 1а ( тих 9

Ф *

"1 а переменные величины, соответствующие верхней и нижней границе диапазона скорости вращения; усредненное значение скорости вращения иУ11 значение выборки (число входных периодов датчика оборотов); коэффициенты пропорциональности. а и Ь

Из условий (2) видно, что соотношение между верхней и нижней границей диапазона скорости вращения также как и в условии (1), сохраняется. Однако это условие не приводит к ограничению диапазона скорости вращения, так как. величины ш „„, им„,„ зависят от усредненного значения ш и, как бы "отслезивают" изменения значений скорости вращениям„. Для более плавного изменения значений и „ и

* гМд ч>п,а выборку числа периодов усреднения лучше брать скользящей.

1 4 сов 10, блок усреднения 11 и блок контроля текущего периода 12.

В приведенном устройстве для контроля параметров вращения расширение диапазона скорости вращения, в котором исключается ложное срабатыва" ние при работе в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотов, осуществляется следующим образом.

Как.было уже отмечено, одним из требований, которое необходимо выполнить для исключения ложного срабатывания, является выполнение условий(1), причем в этих условиях значения и,„;, ию, а„являются постоянными . Это существенно ограничивает диапазон скорости вращения, в котором происходит контроль параметров вращения с исключением ложного срабатывания при работе в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотов 1.

В предлагаемом устройстве значенияз,,1, иы„щи выбраны переменными и зависящими от усредненного значения скорости вращения.

871071 б

Значения коэффи и н ффициентов а и b на- ния в нем двух или более следующих ходятся следующим образом. Из усло- подряд импульсов. вий (2) имеем: Если же на втором выходе блока анаЬ лиза 3 появится сигнал 1 Норма", то тах = NiII импульс, появившийся на его третьем выходе, поступит через конъюнктор 5

»»I D% п „, t

Ъ дизъюнктор 6 на второй вход формиа рователя выходных сигналов 7 и установит его в исходное состояйие, при

Принимаем Ь=! + b., а =! котором сигнал на его выходе отсС тстполучим „, =Q.

1+4 вует.

=0,3 (!); а =0,6 (! ); 0 =1,3 (!)

Одновременно информация о длительности nepHopa Tg поступает с четвер ак как усредненное значение uJ. того, выхода блока анализа 3 на втоотстает по фазе от текущего значе- »5 рой вход блока контроля 12 и вход ниЯ „, то коэ ициенты а и Ъ Долж- бло а ны быть взя блока усреднения ll, где происходит ны ыть взяты с поправкой: значение э ициента с» =, . должно быть усреднение длительности j периодов.

После усреднения информация об усувеличено, а коэффициента Ь =1,3(1)- редненном значении длительности j пеУменьшено. Величина попРавки зависит 20 и ов и

20 риодов поступит на вход блока контроот динамики. контролируемого процес-. ля 12, вырабатывающего значения Т са, вида усреднения и значения выбор4г 2)Г Миф ки числа периодов усреднения, и пози Т;и, где Т„д » = — г — Т ш„„„ — — Выработанные значения Т* тому ее следует рассчитывать в каж- W tttitt г а сравниваются со значением дом конкретном случае. 2S входного периода Т . При этом возможУстройство работает следующим об1 разом. ны три случая.

Случай f. Значение Т находится в

Очередной сигнал с датчика обо- пределах Т„„g Т - (Т . Тогда на ротов 1, соответствующий окончанию тн1п 1 watt первом выходе блока контроля 12 будет периода Т и началу периода Т.

Т». 1+1» Э0 разрешающий сигнал, ко TophlH поступит пост пает на формирователь входных сигналов 2 к т б который вырабатывает имна третий вход первого конъюнктора 4, а на втором и третьем выходах — запульс, запУскаюЩий блок анализа вход- прещающие сигналы ных периодов 3. В блоке анализа 3 и оализ 3 про- Этот случай соответствует работе исходит анализ па амет а в а р метра вращения пу- устройства при отсутствии помех или тем анализа лительности дли ельности периодов сле- прерываний сигналов датчика оборотов 1.

Э5 дования сигналов датчика оборотов 1, Случай 1Т. Значение Т„ с Т, причем, если величина па амет ов Тогда на первом и третьем выходах щения превысила предельно допустимое блока контроля 12 будут запрещающие значение, то на первом выходе блока сигналы, а на втором выходе — разрепоявится выходнои сигнал

40 шающий сигнал, который, пройдя через

"Авария". Если же эта величина ока- второй дизъюнктор 8, поступит на перэалась меньше предельно допустимого вый вход третьего конъюнктора 9. значения, то на втором выходе блока Запрещающий сигнал, поступивший с анализа 3 ализа 3 появ»»тся сигнал Норма

ll tt первого выхода блока контроля 12 на

После того, как на одном из выхо45 третий вход первого конъюнктора 4, дов блока анализа 3 появится сигнал блокирует его, и если после Этого на

11д Н

11 II

Авария или Норма, на его третьем первом выходе блока анализа 3 появитвыходе появится короткий импульс, ко- ся сигнал "Авария", то импульс, приторый поступит на конъюнкторы 4, 5 шедший затем с третьего выхода блока анализа 3, не пройдет на формироваПри этом, если на первом выходе бло- тель выходных сигналов 7. ка анализа 3 появится сигнал "Авария", При этом импульс, появившийся на а иа третьем входе первого конъюнкто- третьем выходе блока анализа 3, посра 4 будет разрешающий сигнал, то им- тупит через третьй конъюнктор 9 на пульс поступит через конъюнктор 4 íà SS формирователь блокирующих импульСов первый вход формирователя выходных 10 и запустит его. Сигнал с выхода сигналов 7, который сформирует вы- формирователя блокирующих импульсов ходной сигнал только после накопле- )10 с длительностью i t гдето 7 2Т

В случае, если на вход формирователя блокирующих импульсов 10 поступит запускающий импульс с конъюнктора 9 до окончания времени действия импульса, то формирователь 10 снова запустится и его импульс продлится еще на время 7

Третий случай соответствует работе устройства при прерывании сигналов датчика оборотов l.

В качестве примера на фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства для контроля параметров вращения.

В этом устройстве блок анализа . входных периодов 3 контролирует ускорение вращения по формуле (.1). Он состоит из устройства управления 13, выполненного в виде распределителя импульсов, генератора эталонной часто-. ты 14, счетчика 15, шифратора 16, бло40

4S

7 87107 поступит через дизъюнктор 6 на второй вход формирователя выходных сигналов

7 и установит его в исходное состояние, При этом первый вход формирователя выходных сигналов 7 окажется заблокирован на время действия импульса 7

Этот случай -соответствует работе устройства в условиях одиночных помех. 1О

Случай 111. Значение T„ Т» „.

Тогда на первом и тр е ть ем выходах блока контроля 12 появится разрешающий сигнал, а на второй выходе — запрещающий.

Разрешающий сигнал, появившийся на третьем выходе блока контроля

12„. пройдя через первый дизъюнктор 6, поступит на второй вход формирователя выходных сигналов 7 и установит 211 его в исходное состояние.

Одновременно разрешающий сигнал, появившийся на третьем выходе блока контроля 12, поступит через второй дизъюнктор 8 на первый вход третьего 25 конъюнктора 9. При этом импульс с третьего выхода блока анализа 3 пройдет через третий конъюнктор 9 и запустит формирователь блокирующих импульсов 10. Сигнал с выхода формирователя блокирующих импульсов 10 поступит на первый вход первого дизьюнктора 6. И с того момента, когда на третьем выходе блока контроля 12 исчезнет разрешающий сигнал, на второй вход формирователя выходных сигналов 7 будет поступать сигнал с формирователя блокирующих импульсов 10.

1 8 ка умножения 17, блока разности периодов 18„ выполненного в виде счетчика обратного счета, схемы сравнения

19, Блок усреднения 11 выполнен на двух реверсивных счетчиках 20 и 21, конъюнкторе 22, счетчике обратного счета 23, дизъюнкторе 24 и триггере

25..0н усредняет длительность периодов следования входных сигналов по

1+ Д т =т+ „, где Т. — текущий период входных

1и сигналов;

Т вЂ” усредненное значение M

3 предыдущих периодов;

М вЂ” выборка периодов.

Блок контроля текущего периода 12 выполнен в виде двух триггеров 26 и

27 и двух счетчиков обратного счета

28 и 29, в которые заносится значение числа N эквивалентное усредненному значению длительности восьми периодов Т. Кроме того, блок контроля

12 содержит два генератора эталонной частоты 30 и 31, импульсами которых списываются числа N, при этом значения частоты импульсов этих генераторов определяют коэффициенты а и Ь формирователь выходных сигналов 7 выполнен в виде счетчика, формирователь блокирующих импульсов состоит из триггера Шмидта и времяэадающей

RC-цепи, Устройство, представленное на фиг. 2,позволяет контролировать угловое ускорение по модулю (одновременный контроль положительного и отрицательного предельного углового ускорения) .

Введение в известное устройство блока усреднения 11 и блока контроля текущего периода 12 и связей позволило значительно расширить диапазон работы устройства с сохранением защиты от ложного срабатывания, обусловленного действием одиночных помех или прерываний сигналов датчика оборотов.

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров вращения,, содержащее последовательно соединенные датчик оборотов, формирователь входных сигналов, блок анализа длительности периодов, первый конъюнктор и формирователь выходных сигналов, второй вход которого

9 8 подключен к выходу первого дизъюнктора, первый вход которого соединен с выходом второго конъюнктора, а второй вход — через формирователь блокирующих импульсов с выходом третье" го конъюнктора, первый вход которого подключен к выходу второго дизъюнктора, при этом второй выход блока анализа длительности периодов соединен с первым входом второго конъюнктора, а третий выход - со вторыми входами первого, второго и третьего конъюнкторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона скорости вращения, в котором исключается ложное срабатывание устройства при работе в условиях одиночных помех или прерываний сигналов датчиков оборотов, в него введены последовательно

71О71 10 соединенные блок усреднения и блок контроля текущего периода, причем четвертый выход блока анализа длительности периодов подключен ко входу блока усреднения и ко второму входу блока контроля текущего периода, первый выход которого соединен с третьим входом первого конъюнктора, торой ! выход — с. первым входом второг дизъюнI

10 ктора, а третий выход — со вторым входом второго дизъюнктора и третьим вк@дом первого диэъюнктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швейцарии У 543743, кл. G 01 P 3/44, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2801076/21, кл. G 01 P 3/48, 1979 (прототип).