Цифровой измеритель мощности

Цифровой измеритель мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соци8листнчвским

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160бЗО (21) 2940081/18-10

С 01 L 3/24 с присоединением заявки Ко

Государственный комитет

СССР ив делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3001,82, Бюллетень Ио 4

Дата. опубликования описания 30. 01. 82 (331 УДК 531.781 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.A. Гончарук, О.М.Дерф ель и N.Â. Хохряков

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский -институт автоматизированных систем управления транспортом газа

1 (733 Заявитель

{ 54) ЦИФРОВОЙ ИЗИКРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения мощности, передаваемой вращающимися валамн.

Известен цифровой измеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформации, блок синхронизации и схеМу управления, связанные посредством элементов И со входами счетчика измерения деформации, и устройства воз ведения .в квадрат, выходы которых через свои анализаторы нуля соединены с соответствующими командными входами схемы управления (11.

Однако такой измеритель не обеспечивает требуемой точности измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой измеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформации вращающегося вала, блок управления, блок синхронизации в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя, счетчики определения деформации, угловой скорости и результата измерения, связанные через свои анализаторы нуля с соответствующими управляющими входами блока управления, синхронизирую.щий вход которого соединен с выходом генератора блока синхронизации, блок вентилей, связанный с разрядными âõoдами счетчика угловой скорости, и элементы И и ИЛИ, посредством кото5 рых выход делителя блока синхрониза-: ции "и режимные выходы блока управления соединены с соответствующими счетчиками f2}.

Недостатком известного измерителя щ является низкая точность измерения, обусловлен ная неидентичностью изготовления зубьев индукторов фазового измерителя деформации и использованием фиксированного интервала време-, . ни измерения, а также некратностью времени измерения и периода следования импульсов с измерителя деформации

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель введены счетчик числа зубьев индукторов измерителя деформации, первый и второй управляющие триггеры, ограничитель длительности, вспомогательный,.счетчик, дополнительный элемент ИЛИ и два дополнительных элемента И, а счетчик угловой скорости снабжен вычитающим входом, при этом вход счетчика числа зубьев соединен с измерителем дефор901859 гааци, а выход связан с нулевым вхо- рой режимный выход блока 5 управления дом второго управляющего триггера и соединен со вторым входом элемента дополнительным синхронизирующим вхс- ИЛИ 18, выход которого через огранидом блока управления, нулевой вход читель длительности 9 подключен к нупервого управляющего триггера соеди- левому входу первого управляющего нен через ограничитель длительности 5 триггера 7, чей нулевой выход связан с выходом дополнительного элемента со вторыми входами элементов И 14 и

ИЛИ, первый и второй входы которого 15. Третий режимный выход блока 5 связаны с соответствующими режимны- управления подключен ко вторым вхоми выходами блока управления, вход дам элементов И 11, 13 и 16. Выходы вспомогательного счетчика, соединен- 10 элементов И 10 и 11 связаны соответного выходом с блоком вентилей, свя- ственно с суммирующим и выЧитаюЩим зан через один дополнительный элемент входами счетчика 21, выход котоРого

И с выходогл генератора импульсов бло- ререз анализатор 26 нуля подключен ка синхронизации и выходом первого к первому управляющему входу блока 5 управляющего триггера, причем единич-15 УпРавлениЯ. Выходы элементов И 12 и ные входы первого и второго управляю- 13 свЯзаны чеРез элемент ИЛИ 19 со щих триггеров соединены соответствен- входом счетчика 22, чей выход чеРез но с выходом анализатора нуля счетчи- анализатор 27 нуля подключен ко втока угловой скорости и выходом анали- РомУ Управлнющему входу блока 5 Уп" затора нуля счетчика результата, а 20 Равления и к единичному входу тригвычитающий вход счетчика угловой ско- гера 8. Выход элемента И 14 связан рости через другой дополнительный со входом счетчика 23. Выходы элезлемент И связан с выходом второго ментов И 15 и 16 связаны через элеуправляющего триггера, соответствую- мент ИЛИ 20 с суммирующим входом щим .Режимньм выходом блока управле- yg счетчика 24, чей вычитающий вход. соения и дополнительным выходом делите- динен с выходом элемента И 17. Выход ля блока синхронизации. счетчика 24 через анализатор 28 нуля

На чертеже представлена блок-схе- подключен к третьему Управляющему ма предлагаемого измерителя. входу блока 5 упра.,вления, к первому цифровой измеритель мощности со- входу элемента И 13 и к единичному

30 держит фазовый измеритель 1 деформа- входу тРиггеРа 7. РазрЯдные выходы ции, блок 2 синхронизации, включаю- счетчика 23 через блок 25 вентилей щий задающии генератор 3 опорных связан с разрядными входами счетчиимпульсов и делитель 4, блок 5 управ- ка 24 à командный вход блока ленив, счетчик 6 числа зубьев индук- вентилей соединен с командным выходом торов, первый и второй управляющие блока 5 управления. Единичный выход

35 триггеры 7 и 8, ограничитель 9 дли- триггера 8 подключен к первому входу тельности, элементы И 10 — 13, один элемента И 17 (цепи начальной устадополнительный элемент И 14, элемен- новки всех счетчиков и триггеров не ты И 15 и 16, другой дополнительный элемент И 17, дополнительный эле- 40 ИзмеРитель Работает следУющим обмент ИЛИ .18, элементы ИЛИ 19 и 20, разом. счетчик 21 определения деформации, Иа выходе фазового измерителя 1 счетчик 22 результата измерения, деформации формируются импульсыг вспомогательный счетчик 23, счет- тельность которых Т соответствует вечик 2.4 угловой скорости, блок 25 вен .45 личине фазового сдвига сигналов даттилей и анализаторы 26 — 28 нуля. чиков деформации и пропорциональна Выход фазового измерителя 1 дефор- отношению угла закручивания вала при мации связан с первыми входами эле- передаче крутящего момента Мк к угментов И 10 и 15, а также со входом ловой скорости вращения вала и> ° Песчетчика 6, выход которого подключен о риод следования этих импульсов рак нулевому входу второго управляюще- вен Т и определяется расстоянием го триггера 8 и к дополнительному между двумя соседними зубьями индуксинхронизирующему входу блока 5 уп- торов датчиков деформации. равления. Выход задающего генерато- Процесс определения мощности устра 3 связан со входом делителя 4, Ройства состоит из трех режимов: с синхронизирующим входом блока 5 уп- Pl — измерение; Р2 — коррекция; равления, а также с третьим входом P3 — вычисление. элемента И 10 и с первыми входами В режиме Pl на первом режимном элементов И 12, 14 и 16. Основной вы- выходе блока 5 управления ..формируход делителя 4 соединен с первым вхо- ется разрешающий потенциал, постудом элемента И 11, а дополнительный . пающий на вторые входы элементов И

60 выход — с третьим входом элемента 10, 12 и 17, а также через элемент

И 17. Первый режимный выход блока 5 ИЛИ 18 и ограничитель длительносуправления подключен ко вторым вхо- ти 9,на нулевой вход триггера 7, с дам элементов И 10, 12 и 17, а также . нулевого выхода которого подается к первому входу элемента ИЛИ 18. Вто " разрешающий потенциал на вторые вхо65

901859 ды элементов H 14 н 15. При этом на счетчик 21 по суммирующему входу через элемент И 10 поступают пачки импульсов от задающего . генератора 3 с числом импульсов в каждой пачке, равном —, где Т ц - период следо- 5

Т вания имйульсов от. задающего генератора 3) на счетчике 22 поступлением импульсов от задающего генератора 3 через элементы И 12 и ИЛИ 19 формируется время измерения Тщ„, =. ()

С T, rye C< — eM((o T(c eT Hка 22.

Одновременно аналогичным образом (через элемент И 14) производится счет времени в счетчике 23, а в счетчике 24 по суммирующему входу через элементы И 15 и ИЛИ 20 осуществляется подсчет импульсов с выхода фазового измерителя 1 деформации с перно; дом следования Tg. Эти импульсы поступают также на вход счетчика б числа зубьев индукторов датчиков деформации. Счетчик б настроен таким образом, что его переполнение происходит после отсчета числа импульсов (с периодом Tg), соответствующего числу зубьев одного индуктора, т.е. после каждого полного оборота ва- ла. Начало режима Pl синхронизируется сигналом переполнения счетчика 6, поступающим на дополнительный синхро- Зе низирующий вход блока 5 управления.

Этим.же сигналом триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, формируя запретный потенциал на первом входе элемента И 17. В момент пере- M полнения счетчика 22 (окончания Тщ ) процесс подсчета импульсов в счетчике 21 не прекращается, а.продолжается до завершения режима Pl, которьян оканчивается в момент ближайшего 4() переполнения счетчика б.

В процессе реализации режима Р1 устройство работает следующим образом.

Предварительно в счетчик 24 вносится уставка, которая определяет 4 жесткость вала. Эта уставка выбирается таким образом, чтобы переполнение счетчика 24 произошло раньше окОнчания времени измерения Т », отсчитываемого счетчиком 22. В момент переполнения счетчика 24 на выходе анализатора 28 нуля формируется сигнал, поступающий на единичный вход первого управляющего триггера 7, в результате чего на вторые входы 55 элементов .И 14 и 15 подается запрещающий потенциал и счет импульсов в счетчиках 23 и 24 прекращается. Так как переполнение счетчика 24 произойдет от момента начала режима Pl через время, равно .C ° Tg(C> — ему кость счетчика 24), то в счетчике 23 эа это время будет зафиксировано число с т и„

СЦ

65 а счетчик 24 после переполнения будет в нулевом состоянии. Затем, отсчитав время Т„ „, переполнится счетчик 22 и сигнал с выхода анализато-. ра 27 нуля установит второй управляющий триггер 8 в единичное состояние, в результате чего на первый вход элемента И 17 будет подан разрешающий потенциал и импульсы с дополнительного выхода делителя 4 будут поступать на реверсивный вход счетчика 24.

Таким образом определяется величина приращения времени измеренияйТм» от момента окончания Тщ„ до момента окончания режима Pl который завершается при очередном переполнении ,счетчика б, свидетельствующего о прохождении целого числа оборотов вала.

При этом переполнении счетчика 6 сигнал с его выхода поступит на нулевой вход триггера 8 и на дополнительный синхранизирующий вход блока 5 управления. В результате счет импульсов в счетчике 24 прекратится, где но каналу вычитания,.будет отсчитано а изн к, Теи импульсов, где К, = - — коэффициент

Е деления на дополнительном выходе делителя 4, и разрешающий потенциал будет переключен в блоке 5 управле-, ния с первого на второй режимный выход, чем обеспечивается переход к режиму Р2. 3а время реализации режима

Pl на счетчик 21 поступит (А Тцд + Тцзк т пачек импульсов, в результате чего в нем будет зафиксировано следующее число, пропорциональное величине N„> ..

Т (Ти» t ДТц»)

Тсч Tg . .В режиме Р2 сигнал со второго режимного выхода блока управления через элемент ИЛИ 18 и ограничитель 9 длительности установит триггер 7 в нулевое состояние, подавая разрешающие потенциалы на вторые входы элементов

И 14 и 15, через которые на вход счетчика 23 поступят импульсы от задающего генератора 3 с периодом

Одновременно с этим в течение режима Р2 s счетчик 23 поступит дополнительное число импульсов

Т

an

rcu < eu

901859

Режим Р2 завершится при перепол- нении счетчика 24, сигнал с выхода которого через анализатор 28 нуля поступит на третий управляющий вход блока 5 управления и на единичный вход триггера 7, запрещая поступление импульсов в счетчики 23 и 24.

В режиме РЗ реализуется подсчет в счетчике 22 результата числа им-.. пульсов, характеризующих величину измеряемой мощности, период следования которых обратно пропорционален угловой скорости (величина которой ха- . рактеризуется подсчитанным числом импульсов в счетчике 23), за интервал времени, пропорциональный крутящему моменту М„ .

С переходом на режим РЗ разрешающий потенциал переключается на третий режимный выход блока 5 управления, подавая сигнал разрешения на вторые входы элементов И 11, 13 и ,16. При этом на вычитающий вход счетчика 21 поступают импульсы с основного выхода делителя 4 с периодом следования К„Т „ (К вЂ” коэффициент деления) . Формйруемйй счетчиком 21 интервал времени (длительность режима РЗ) равен n K Т ц . Одновременно схемой реализуются цйклические действия, заключающиеся в том, что число n„ +An хранимое в счетчике 23, по сигналу с командного выхода блока

5 управления через блок 25 вентилей пересылается в дополнительном коде в счетчик 24, на сумлирующий вход которого через элементы И 16 и ИЛИ 20 поступают серии импульсов от задающегo генератора 3 (число импульсов в каждой серии равно nÄ + nÄ). Сигналы переполнения счетчика 24 поступают через анализатор 28 нуля на вход счетчика 22 результата (через элементы И 13 и ИЛИ 19), а также на третий управляющий вход блока 5 управления, по которому осуществляется реализация каждого следующего цикла, и описанНые действия повторяются. Таким образом, на счетчик 22 результата поступают импульсы с периодом следования (n, +оп„) Т „ в течение времени реализации режима РЗ, равного

n, ° К ° Тд . Режим РЗ завершается при йоступлении на первый управляющий вход блока 5 управления сигнала с выхода анализатора 26 нуля, сви.детельствующего об обнулении счетчика 21. В результате этого число, зафиксированное счетчиком 22 результата, будет пропорционально мощности, передаваемой вращающимся налом.

Использование предлагаемого изме( рителя позволит .повысить точность измерения мощности за счет обеспечения определения величины деформации вала за целое число оборотов последнего, что приводит к устранению погрешности, определяемой неидентичностью зубьев индукторов и некратноточности измерения, в него введены д счетчик числа, зубьев индуKTQpoB измерителя деформации, первый и второй управляющие триггеры, ограничитель: длительности, вспомогательный счетчик, дополнительный элемент ИЛИ и два дополнительных элемента И, а .счетчик угловой скорости снабжен вычитающим входом, .при этом вход счетчика числа зубьев соединен с измерителем деформации, а выход связан с нулевым входом второго управляющего триггера и дополнительным синхронизирующим входом блока управления, ну— левой вход первого управляющего триггера соединен через ограничитель длительности с выходом дополнительного

4О элемента ИЛИ,пэевый и второй входы которого связаны с соответствующимй режимными выходами блока управления, вход вспомогательного счетчика, соединенного выходом с блоком вентилей, связан через один дополнительный элемеит И с выходом генератора импульсов блока синхронизации и выходом первого управляющего триггера, причем единичные входы первого и второго управляющих триггеров соединены соот,ветственно с выходом анализатора нуля счетчика угловой скорости и выходом анализатора нуля счетчика результата, а вычитающий вход счетчика угловой скорости через другой дополнительный элемент И связан с выходом второго управляющего триггера, соответствующим режимным выходом блока управления и дополнительным выходом делителя блока синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 690339, кл. G 01 L 3/24,21.09.77.

2. Авторское свидетельство СССР р673974,кл.G 01 L 3/24,19.05.77 (прототип.) стью времени измерения и периода сле дования импульсой с выхода фазового измерителя деформации. формула изобретения

Цифровой измеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформации вращающегося вала, блок управления, блок синхронизации в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя, счетчики определения деформации, угловой скорости и результата измерения, связанные через свои анализаторы нуля с соответствующими управляющими вхо, дами блока управления, синхронизирующий вход которого соединен с выхо35 дом генератора блока синхронизации, блок вентилей связанный с разрядными входами счетчика угловой скорости, и элементы И и ИЛИ, посредством которых выход делителя блока

Щ синхронизации и режимные выходы блока управления соединены с соответст вующими счетчиками, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения

90 l859

Составитель Г.Целибеев

Редактор Е.Дичинская Техред A Савка Корректор О Билак

Заказ 12364/51 Тираж Ваг Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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