Формирователь импульсов углового положения коленчатого вала

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛЙСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9 ОО Р 02 Р 17/00 Е ИЗОБРЕТсвщВтельстау К АВТОРСН формировате индикаторны и второй эл блок, ксмму Ленина поли-(54) (57) УГЛОВОГО содержащи том валу формиров ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЬ й установленны диск с меткам телем счетных ИМПУЛЬСОВНЧАТОГО ВАЛА й на коленчасвязанный с импульсов и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) .Харьковский орденатехнический институт им(56) 1. Патент США Вкл. Р 02 Р 5/08, 1978.2. Патент Японии Вкл. 6 01 Э 5/12, 1978.3, Патент ФРГ В 2541158кл, Р 02 Р 17/00, 1977;4. Цифровой анализатор АЧ640, Симпозиум Фирмы АЧ 3измерительные приборы .и системыМ., ч. 1, В, 1978, с. 1-22, ри(прототип),.80 1030823 А лем маркерных импульсов,й датчик, счетчик, первыйементы И, запоминающийтатор,ключ, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью упро- .щения формирователя, вход ключа соединен с индикаторным датчиком, а вы-.ход подключен к одному входу первогоэлемента И, другой вход которого соединен с выходом формирователя маркерных импульсов, а выход подключен кустановочному входу счетчика, выходформирователя счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И и к счетному входу счетчика,выходы младших разрядов счетчика подключены к запоминающему блоку, выход Ейкоторого через коммутатор подключенк другому входу второго элемента И,выходы старших разрядов счетчика пбдлечены к одному управляывему входу Снекоммутатора, другой управляющий входкоторого и управляющий вход ключаявляются управляющими входами Формирователя.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в автоматизированныхсистемах сбора и обработки информации, где необходима жесткая привязка исследуемого процесса к положению вала, причем шаг отсчета в течение рабочего цикла или от режима к режиму изменяется.Известен формирователь импульсов углового положения коленчатого вала, 10 обеспечивающий генерацию электрических импульсов, строго соответствуюцих определенному положению коленчатого вала, следуюцих с постоянным или переменным шагом с целью своевременной подачи искры электронной системой зажигания. Устройство ведет отсчет от определенного положения коленчатого вала и снабжено системой уменьшения ошибок, возникающих при экстраполяции Г 13.Недостатком формирования является накопление ошибки, возникающей из-за неравномерности врацения коленчатого вала Кроме того, формирователь не обеспечивает возможность получения сигналов, соответствующих определен-. ным угловым положениям коленчатого вала, с переменным или постоянным шагом дискретности.Известен формирователь положения коленчатого вала, содержащий источник тока, магнитный датчик частоты вращения, компаратор и интегратор. Такой формирователь позволяет точно фиксировать угловые положения коленчатого 35 вала независимо от температуры окружающей среды 2.Недостатком формирователя положения коленчатого вала является формирование фиксированных по углу пово рота отметок которые нельзя изменять программными средствами, Поэтому такой формирователь не может работать в автоматизированных системах сбора и обработки информации с переменным шагом дискретности. Известно также устройство для определения углового положения коленчатого вала, содержащее диск, связанный с коленчатым валом двигателя, индукционный датчик, вырабатывающий электрические сигналы при взаимодействии с . метками на диске, и электронный блок обработки сигналов. Метки на диске магнитные с чередующимися полюсами 55 со стороны датчика. Для устранения возникающих сигналов, амплитуда которых увеличивается с ростом частоты вращения вала, электронный блок имеет пороговый переключатель с завися щим от частоты вращения гистерезисом, Пороговый переключатель представляет собой триггер Шмитта, к обоим входам ,которого подключена обмотка индукционного датчика. В положительную обратную связь триггера Шмитта включено напряжение, меняющееся по гиперболическому закону с ростом частоты вращения вала. Устройство вырабатыва-. ет электрические сигналы, строго соответствующие меткам на диске 33,Недостатком такого устройства является отсутствие возможности изме-. нять дискретность при различных положениях коленчатого вала и различных режимах работы двигателя.Наиболее близким техническим решением к изобретению является формирователь импульсов углового положения коленчатого вала, содержащий установленный на коленчатом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных импульсов, индикаторный,датчик,. коммутатор, запоминающий блок, а также счетчики, элементы И, ключи, входящие в состав вычислительного блока, блока управления и аналого-цифрового преобразователя 43 .Недостатком известного формирователя является его сложность, что ограничивает область его использования.Целью изобретения является упроще-. ние формирователя.Поставленная цель достигается тем, что в формирователе импульсов углового положения коленчатого вала, содержащем установленный на коленчатом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных импульсов, индикаторный датчик, счетчик, первый и второй элементы И, запоминаюций блок, коммутатор, ключ, вход ключа соединен с индикаторным датчиком, а выход подключен к,одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом формирователя маркерных импульсов, а выход подключен к установочному входу счетчика, вы- ход формирователя счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И и к счетному входу счетчика, выходы младших разрядов счетчика подключены к запоминаюцему блоку, ,выход которого через коммутатор подключен к другому входу второго элемента И, выходы старших разрядов счетчика подключены к одному управляюцему входу коммутатора, другой управляющий вход которого и управляющий вход ключа являются управляюцими входами формирователя.На чертеже представлена структур ная схема формирователя.Формирователь импульсов углового положения коленчатого вала содержит диск 1 с метками,.установленный на коленчатом валу. Диск 1 с метками связан с формирователем 2 счетных импульсов и формирователем 3 маркерныхимпульсов. Индикаторный датчик 4 через ключ 5 подключен к одному входу первого элемента И 6, другой вход которого соединен с выходом формирова-теля 3, а выход подключен к установочному входу счетчика 7, Выход счетчика формирователя 2 счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И 8 и ксчетному входу счетчика 7. Выходы младших разрядов счетчика 7 подключены к адресным шинам запоминающего блока 9. Коммутатор 10 состоит из двух последовательно включенных мультиплексеров 11 и 12, Информационные входы первоОо мультиплексера 11 соединены с выходами 15 старших разрядов счетчика 7, а выходы подключены к информационным входам мультиплексера 12, адресные входы которого и управляющий вход ключа 5 являются и управляющими входами 20 формирователя, а выход мультиплексера 12 подключен к другому входу эле-, мента И 8. Диск 1 устанавливается на коленчатом валу таким образом, что вырабатываемый формирователем 3 25 маркерный импульс соответствует верхней мертвой точке положения .поршня двигателя в начале такта наполнения.Формирователь работает следующим образом, 30При вращении коленчатого вала с диском 1 на выходе Формирователя 2 вырабатывается последовательность импульсов, число которых за оборот вала Равно числу меток на диске 1, а на выходе формирователя 3 вырабатывается один маркерный импульс за оборот вала. Маркерный импульс, проходя через элемент И б, обнуляет счетчик 7, после чего выходной код увеличивается по мере поступления выходных 40 импуЛьсов формирователя 2. Выходной ,код счетчика. 7 соответствует текущему значению угла поворота вала.В запоминающий блок 9 записывается программа в виде логических ну лей и логических единиц, причем ло- . .гические единицы в программе соответствуют тем значениям углов поворота коленчатого вала, при которых необходимо подать на выход Формирователя импульсы, соответствующие угловым отметками на диске 1. Во все ос. тальные ячейки памяти должны быть записаны логические нули. Число ячеек памяти, приходящихя на один рабочий720 цикл, должно соответствовать в - для360ь 7 четырехтактного и в - - для двухтакт- ЬЧного двигателя, где,д 9 - минимальный шаг дискретности. 60Счетчик импульсов 7 является адресным устройством для запоминающего блока 9, на выходных шинах которого в соответствии с адресом воспроизводится информация, записанная в его ячейки памяти. Это информация поступает на входы мультиплексеров 11 и 12 и далее на управляющий вход элемента И 8.При наличии логической единицы на управляющем входе элемента И 8 импульсы с Формирователя 2 проходят на выход устройства, при логическом нуле - не проходят.Запоминающий блок 9 может быть выполнен на основе микросхемы с ограниченной информационной емкостью 256- 1024 бит, причем длина информационного слова равна 4-8 разрядов.Если запоминающий блок 9 имеет информационную емкость 1024 бит (,256 4 разрядных слов), то к адресным шинам его подключены выходы младших разрядов двоичного счетчика 7 импульсов, остальные выходы старших разрядов счетчика 7 подключаются к адресным входам мультиплексера 11. Тогда счетчик 7 импульсов обеспечивает адресацию столбцов запоминающего блока 9 младшими разрядами, а старшие разряды счетчика 7 позволяют считывать информацию на выходе запоминающего блока 9 по строчкам путем переключения входов мультиплексера 11.При работе с четырехкратным двигателем выходные импульсы формирователя .3 должны проходить на счетчик 7 только в положении поршня, соответствующем верхней мертвой точке в начале такта наполнения, т.е, через 720 ф угла поворота вала. Это достигается тем, что когда в цилиндре двигателя совершается рабочий ход, то на выходе индикаторного датчика 4 вырабатывается потенциал логического нуля, который через замкнутый ключ 5 поступает на другой вход элемента И б и запрещает прохождение маркерного импульса Формирователя 3 в период ра бочего хода. При наполнении цилиндра двигателя сигнал индикаторного датчика 4 соответствует логической единице и сигнал формирователя 3 проходит на выход элемента И б на установоч- . ный вход счетчика 7.При работе с двухтактным двигателем ключ 5 разомкнут и все сигналы формирователя 3 проходят на выход элемента И б, т.е. установка счетчика 7 в нуль осуществляется через каждые 360 ф. Если, например программой предусмотрено получить угловые отметки на выходе устройства на 2-й, 4, 8, 16, 25, , 256,., 280.719 метках на диске, то это означает, что в матрицу - накоПитель должны быть записаны логические единицы соответственно в первой строке во втором, четвертом, восьмом и т.д 256-ом столбцах, во второй строке в 24-ом столбце (для 280 метки ) и т.д., в третьей строке в .207-ом столбце для1030823 ВНИИПИ Заказ 5216/50 Тираж 618 Подписн Патент", г, Ужгород, ул,Проектная,Филиал метки 719 и т.д. Так как накопление числа импульсов в счетчике 7 начинается с нуля после прохождения порш-нем двигателя мертвой точки, формирование адреса также осуществляется с нуля, что обеспечивает опрос ячеек 5 блока 9 с первого столбца первой строки. При этом столбцы опрашиваются одновременно во всех строках и на выходных шинах блока 9 присутствует информация одновременно по всем 10 строкам данного столбца, но так как выходные шины блока 9 подключены к информационным входам мультиплексера 11, ка выходе мультиплексера 11 воспроизводится содержимое ячейки памя ти того столбца и той строки, которому соответствует код числа на выходе счетчика 7 импульсов;Иначе говоря, в пределах меток Яа диске от 0 до 256 на выходе мультиплексера 11 воспроизводится содержимое ячеек памяти первой строки, от 257 до 512 - содержимое ячеек памяти второй строки и т.д. Таким образом, счетчик 7 импульсов и мультиплексер 11 позволяют опросить поочередно все ячейки памяти запоминающего блока 9 от первой до последней, причем каждой метке на диске, начиная от маркерной метки, соответствует содержимое строго определенной ячейки памяти, что обеспечивает изменение дискретности выходных импульсов устройства в зависимости от программы, записанной в блоке 8.Чтобы расширить информационную емкость устройства и увеличить количество программ, запоминающий блок 9 выполнен в виде нескольких И микросхем.При этом число мультиплексоров 11должно соответствовать числу вариантов Ю изменений. дискретности в программе. Выбор варианта программы осуществляется путем подачи кода на адресные входы мультиплексора 12. В.,зависимости от этого кода на выходмультиплексора 10 поступает информация с соответствующего выхода мультиплексоров 11. В результате формирователь импульсов углового положенияколенчатого вала вырабатывает электрические импульсы на выходе с любымнаперед заданным шагом дискретностиот 0 до 720, причем комбинации этогошага могут быть любыми;Формирователь реализуется на 1014 микросхемах широкого применения,имеет низкую технологическую себестоимость, малые габариты, простуюконструкцию и может быть .использованна подвижных объектах с двигателямивнутреннего сгорания,Экономический эффект от использования изобретения определяется техническими особенностями и составляетпо предварительным подсчетам около380 тыс.руб, в год,