Устройство для измерения ускорения вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 Р 15 08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и,рачетГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯУСКОРЕНИЙ ВАЛА, содержащее индукционный датчик импульсов, генератортактовых импульсов, блок команд,счетчик импульсов, элемент памятпроцессор, причем выход генератотактовых импульсов подключен к сному входу счетчика импульсов и ксинхронизирующему входу блока команд,первый выход которого подключен к,Яц 1 048413 А установочному входу счетчика импульсов, а второй выход - к входу записи элемента памяти, включенному между кодовым выходом счетчика импульсов и информационным входом процессора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены указатель момента появления максимума и указатель момента появления минимума сигнала, а блок команд снабжен третьим и четвертым выходами, причем выход индукционного датчика импульсов подключен к сигйальным входам введенных указателей, выходы которых подключены к сигнальным входам блока команд, а установочные входы указателей к третьему выходу .блока команд, чете вертый выход которого подключен к управляющему входу процессора.С:40 Изобретение относится к измерениюпараметров вращательного движения, вчастности к измерителям углового ускорения вала с индукционным импульсным датчиком положения вала, например двигателей внутреннего сгорания, 5Известны устройства для измеренияускорения 1 ,Однако они имеют относительнонизкое быстродействие, вызванное тем,что точность измерения ускорения 10прямо пропорциональна числу импульсов зафиксированных в реверсивномсчетчике к концу второго временногоинтервала. Для увеличения числа импульсов увеличивают временные интервалы, а следовательно, и углы поворота вала, соответствующие этим временным интервалам, однако точностьизмерения при этом падает.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемым результатам является устройстводля измерения ускорения вала, содержащее индукционный датчик импульсов,генератор тактовых импульсов, блоккоманд, счетчик импульсов, элемент1памяти, решающий блок, выполненныйв виде процессора, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика импульсов и к синхронизирующему входу блока команд, первый выход которого подключен к установочному входу счетчика импульсов, а второй выход - квходу записи элемента памяти, включеняому между кодовым выходом счет- З 5чика импульсов и информационным входом процессора.В известном устройстве счетчик импульсов совместно с элементом памяти и блоком команд образует измеритель временных интервалов. Блок команд выполнен в виде распределителясигналов на базе триггеров с синхронизирующими входами, Счетчик импульсов заполняется импульсами генератора тактовых импульсов. В момент появления импульса индукционного датчика блок команд формирует управляющие сигналы, по которым состояниесчетчика переписывается в элемент.памяти, а счетчик устанавливаетсяв исходное нулевое состояние. Число,формируемое в элементе памяти, пропорционально временному интервалумежду соседними импульсами индукционного датчика. Принцип действияустройства основывается на том, чтопри известном угле поворота междусоседними импульсами индукционногодатчика угловая скорость может бытьопределена как величина обратно пропорциональная периоду следования импульсов этого датчика. По результатамизмерения двух смежных периодов процессор вычисляет величины обратнопропорциональные этим периодам и 65 соответственно значение ускорения за интервал времени равный среднему значению измеренных периодов 21,Недостатком известного устройства также является сравнительно низкое быстродействие, поскольку измерение ускорения может быть осуществлено не менее чем за два периода следования импульсов индукционного датчика.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее индукционный датчик импульсов, генератор тактовых импульсов, блок команд, счетчик импульсов, элемент памяти, процессор, выход генератора тактовых импульсов которого подключен к счетному входу счетчика импульсов и к синхронизирующему входу блока команд, первый выход которого подключен к установочному входу счетчика импулЬсов, а второй выход - к входу записи элемента памяти, включенному между кодовым выходом счетчика импульсов и информационным входом процессора, дополнительно введены указатель момента появления макоимума и указатель момента появления мини,мума сигнала,а блок команд снабжен третьим и четвертым выходами, причем выход индукционного датчика импульсов подключен к сигнальным входам введенных указателей, выход которых подключен к сигнальным входам блока команд, а установочные входы указателей - к третьему выходу блока команд, четвертый выход которого подключен к управляющему входу процессора.На фиг 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 временная диаграмма его работы.Устройство содержит индукционный датчик 1 импульсов, генератор 2 так-" товых импульсов, блок 3 команд с четырьмя выходами, счетчик 4 импульсов, элемент 5 памяти, процессор б. Выход генератора 2 подключен к счетному входу счетчика 4 и к синхронизирующему входу блока 3, первый выход которого подключен к установочному входу счетчика 4, а второй выход - к входу записи элемента 5, включенному между кодовым выходом счетчика 4 и индукционным входом процессора б. Кроме этого, устройство содержит указатель 7 момента появления максимума и указатель 8 момента появления минимума сигнала. Выход индукционного датчика 1 подключен к сигнальным входам указателей 7 и 8, выходы которых подключены к сигнальным входам блока 3, установочные входы - к третьему выходу блока 3, а четвертый выход этого блока подключен к управляющему входу процессора б. Индекса" ми 9-12 обозначены соответственно30 первый, второй, третий и четвертыйвыходы блока 3. Указатели 7 и 8 предлагаемого устройства могут быть выполнены на базе пикового детекторасоответствующей полярности и ком 5паратора. Блок 3 представляет собойкомбинационно-логическое устройство, выполненное на базе триггерови элементов задержек. Процессор бпредставляет собой вычислительноеустройство, выполняющее четыре арифметических действия: сложение, вычитание, деление и умножение.Устройство для измерения ускорения вала работает следующим образом.Индукционный датчик 1 при прохождении мимо него угловой отметки,например металлического зубца на маховике двигателя, формирует биполярный импульс. Временной интервал между моментами достижения биполярным 20импульсом максимального и минимального значений соответствует некото"рому фиксированному для данного типа двигателя угду поворота вала. Вэтом случае угловое ускорение вала 75может быть определено соотношением:Ф 1(,У, 2 , + ,242где Г 1 и С 2 - временные интервалымежду максимальным иминимальным значениемсигнала соответственнодвух соседних биполярных импульсов; .357 - число угловых меток(металлических зубцоврасположенных равномерно по длине окружностимаховика двигателя) .40временный интервал меж 12ду максимумами соседних биполярных импульсов.Счетчик 4 непрерывно заполняется 45импульсами генератора 2, следующим с .фиксированной частотой Е . Одновременно импульсы с выхода генератора 2 поступают на синхронизирующий входблока 3. Последний при поступлениина один из его сигнальных входов им"пульса от указателя 7 или 8 срабатывает и в первой же паузе между импульсами генератора 2 Формирует навыходе 10 сигнал, по которому число,заФиксированное к этому моменту в 55счетчике 4, переписывается в элемент5. Затем блок 3 формирует на выходе9 импульс, по которому счетчик 4 устанавливается в исходное нулевое сос.тояние. Описанный процесс повторяет Ося с приходом каждого импульса наодин из сигнальных входов блока 3.В результате в элементе 5 всякий раэФормируется число равноео 65 где Г, - временной интервал междумоментами появления импульсов на сигнальных входахблока 3.Индукционный датчик 1 при прохождении мимо него угловой метки Формирует биполярный импульсПусть первымформируется импульс положительнойполярности. В момент достижения этимимпульсом амплитудного значения сра-.батывает указатель 7 и формирует импульс, поступающий на соответствующий сигнальный вход блока 3. Блок 3описанным выше образом формирует управляющие сигналы на выходах 9 и 10и в элементе 5 фиксируется некоторое число. По заднему фронту импульса на выходе 12 формируется единичный сигнал, поступающий на управляющий вход процессора 6, информирующийпоследний о том, что в элементе 5зафиксировано число, пропорциональ"ное временному интервалу, окончаниекоторого соответствует моменту появления максимума сигнала биполярного импульса на выходе индукционного датчика 1. Через временной интер.вал ьпосле этого момента своего амплитудного значения достигает импульс отрицательной полярности. Вэтот момент срабатывает указатель 8и на соответствующем сигнальном входе блока 3 появляется импульс. Блок3 срабатывает и формирует управляющие сигналы, по которым в элементе 5 Формируется число й, равное1= " О (2) а на выходе 12 устанавливается нулевое значение сигнала, информирующее процессор б о там, что в элементе 5 зафиксировано число пропорциональ" ное временному интервалу между моментами максимума и минимума биполярного импульса индукционного датчика 1. Одновременно с импульсом на выходе 9 блока 3 формируется импульс на выходе 11 этого блока, устанавливающий элементы памяти указателей 7.и 8 в исходное нулевое состояние.Через временной интервал ь 12 после срабатывания указателя 8 амплитудного значения достигает импульс положительной полярности следующего би" полярного сигнала индукционного датчика 1, который вновь вызывает срабатывание указателя 7. При этом вм элементе 5 Фиксируется число Иравное2 12 0(3) а на управляющем входе процессора вновь устанавливается нулевое значение сигнала. Через временной интервал 2 послесрабатывания указателя 7.срабатывает.1048413 1 4 2Е=С12 где, 2 2 1 12 Составитель К. ЛукомскийТехред Ж. Кастелевич К ректор А. Пов едактор К, Волощаказ 7924/51 аж 873 дарственного изсбретений Ж, Рауш Подписноеомитета СССРоткрытийая наб., д, 4/5 ВНИИПИ Гос по делам113035, Моски илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,указатель 8 и в элементе 5 фиксируется число И 2, равноеМ (4)2 "2 ОНа управляющем входе процессора б вновь образуется нулевое значение сигнала, а указатели 7 и 8 сбрасываются в исходное нулевое состояние.Таким образом, при прохождении мимо индукционного датчика 1 двух соседних угловых меток на выходе элемента 5 и, следовательно, на информационном входе процессора б последовательно фиксируются числа М, И 2и Н 2, пропорциональные соответственно временным интервалам с, ,2 и 2,(5 При этом число идентифицируется единичным значением сигнала на управляющем входе процессора б. По сигналам на управляющем входе процессор б переписывает в оперативную память значения сигналов на выходе элемента 5 и производит вычисление согласно выражению (1). При этом с учетом выражений (2), (3) и (4) выражение длявычисления ускорения принимает вид Величины М, И 2 и И являются перемен ными для процессора б, а величина С постоянной при известных значениях 2 и 1 и вводится в процессор перед началом измерениЯ.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерить ускорений вала за один период следования импульсов индукционного датчика 1, а значит вдвое ускорить процесс измерения ускорения.