Устройство для измерения угловой скорости и ее приращения

ОП ИСАН И ЕИЗОБР ЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г 1 г 1 488141 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.- С 01 Р 11 00 22) Заявлено 16,08.71 (21) 1693045/18-10с присоединением заявки32) Приоритетпубликовано 15.10.75. Бюллетень38Чата опубликования описания 13.04.76 арственныи комитет а Министров СССР 53) УДК 531.771(0 лам изобретении открытий 72) Авторы изобретен К, Петунин и М. А. Радьк 71) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ И ЕЕ ПРИРАЩЕНИЯт счетчик 11 числа периода, п меньшего числа периода,Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности, к устройствам измерения с частотными датчиками.Известны устройства для измерения параметров движения с частотными датчиками, в которых измеряется период импульсов частотных датчиков, а затем результат измерения преобразуется в число, соответствующее частоте. Приращение измеряемой величины определяется путем вычитания двух результатов измерения,Недостатком известных устройств является необходимость пересчета результатов измерения для получения измеряемой величины в требуемых единицах, что усложняет автоматизацию измерений,Для автоматического получения результата измерения в требуемых единицах предлагаемое устройство снабжено двумя блоками масштабирования, включающими в себя дешифраторы совпадения, число которых равно числу поддиапазонов измерения, и схему ИЛИ, входы которой соединены с выходами дешкфраторов совпадения, а выход - соответственно со входом выключения триггера управления ключом счетчика управления блока преобразования периода в угловую скорость или блока измерения приращения угловой скорости, а также триггеров управления дешифраторов совпадения, которые своими входами подключены к выходам однон нз схем совпадения фиксатора поддиапазонов, а выходами - к одному из дешифраторов совпаденияв каждом блоке масштабирования, прн этом5 остальные входы дешифраторов совпадениясоединены с разрядами счетчика выходной частоты делителя,На чертеже показана блок-схема описываемого устройства, содержащего датчик 1 с ча 10 стотным выходом, блок 2 управления, блок 3измерения периода импульсов датчика 1, блок4 преобразования периода в величину угловойскорости, блок 5 измерения приращения угловой скорости и генератор 6 образцовой часто 15 тыБлок 2 включает в себя счетчик 7, две схемы совпадения 8, 9 и схему ИЛИ 1 О. Потенциальные входы схем совпадения 8, 9 под.ключены к выходу первого и тп-го разрядов20 счетчика 7, а импульсные - к выходу датчика 1. Блок управления имеет четыре импульсных выхода. На выходе 1 появляется порвыйимпульс датчика 1 на выходе 11 - ггг-ый импульс, на выходе 111 - 1-й и ггг-ый импульсы,25 на выходе 1 у - (р+1) -ый импульс, где р -емкость счетчика 7. Последний используетсядля приведения всех блоков устройства в исходное состояние.Блок 3 содержиЗО дешифратор 12 наключ 13, триггер 14 управления ключом 13, и переключатель диапазонов, состоящий из счетчика 15, ключа 16, схем совпадения 17, 18, 19 фиксатора поддиапазонов и схемы ИЛИ 20. Ключ 6 управляется триггером 14 и пропускает в счетчик 15 импульсы датчика 1.Счетчик 11 через ключ 13 связан с выходом генератора б и подсчитывает число импульсов образцовой частоты за один или несколько периодов импульсов датчика 1, Для обеспече О ния требуемой точности измерения число в ;четчике 11 не должно быть меньше некоторого Лгкоторое определяется точностью измерения и частотой генератора 6, Это число заносится в дешифратор 12, который связан с 5 потенциальными управляющими входами схем совпадеия 17, 18 и 19.Схемь: совпадения 17, 18, 19 своими первыми имп льсными входами соединены с выходом кл,оча 16, второй потенциальный вход 20 схемы 1 - с выходом первого разряда счетчика 15, а вторые импульсные входы схем 18 и 19 соединены с выходами гг-го и ггпу-го разрядов счетчика 15 соответственно. Выходы схем 17, 18, 19 присоединены ко входам схемы 25 ИЛИО, Указанная связь элементов приводит к тему, что если на выходе дешифратора 12 имее; ся разрешающий потенциал, то на входах схемы 20 появятся импульсы после 2-ого (гг,+1)-огои (ф+)-ого импульсов дат чика 1. Выход схемы 20 связан со входом триггера 14, который выключает ключи 13 и 16 при пзявлении импульса.Блок . преобразования периода в величину угловой скорости включает в себя счетчик 21, 35 ключ 22, пропускаюгций импульсы с генератора б на счетчик 21, )риггер 23 управления ключом 22, схемы И 24, схему ИЛИ 25 и счетчик .б выходной частоты делителя.Счетч 1 ки 11, 21, схемы (24 и 25) образуют 40 управляс мый делитель частоты. Потенциальные вхоы схем И 24 подключены к потенциальныл-выходам разрядов счетчика 11, а импульсые - к импульсным выходам разрядов счетчика 21, причем, если один вход схе мы 24 связан, например, с первым разрядом счетчика 11, то второй ее вход соединен с последним разрядом счетчика 21 (числа разрядов счет пгков 11 и 21 одинаковы). Если в счетчике 11 записано число 50у 2+а 2 и1 +а 2+аг 12 -ч 1аР- 1 (1)55 то на выходе схемы ИЛИ 25 будут появляться импульсы, суммарная частота следования которых равнаг-,1+ ад+1 д 1 аког 1 а 12 (2)где ог - частота генератора б; а; - коэффициент состояния разрядов счетчика 11, принимающий значение 1 или 0; д+1 - число ра 3рядов счетчиков 11 и 21,За время. преобразования Тр в счетчике 26будет записано число импульсовд-, 1Нгз = Tр 1 а,2- (3)Выбрав Тр таким, чтобы число импульсов,записанное в счетчике 21, было равноЛ 71, (4) получим Л= (5)У, а;2Так как в счетчике 21 должно быть записано число, выражающее измеряемую скорость в требуемых единицах, тоЛ = 7 с= -7(-. -- ,.К .=-" (6)оЛгде К - коэффициент пропорциональности. необходимый для получения числа М в требуемых единицах угловой скорости, гг=1, и 1 или гг - число периодов импульсов датчика 1 в зависимости от диапазона измерения периода, Л - число импульсов в счетчике 11.Но тогда д - ,1Жп",=: МЛ: ) а 12 г(7) Таким образом, к моменту времени, когдасчетчиком 26 будет подсчитано число импульсов равное Л в счетчике 21 будет записаночисло М, пропорциональное угловой скоростио)с коэффициентом пропорциональности К.На разных - ,иапазонах измерения число измеряемых периодов различно, и число Л,должно быть разным, Узел выключения счетчика 21 образован дешифраторами совпадения27, 28, 29, схемой ИЛИ 30 и триггерами управления 31, 32, 33, Выход схемы ИЛИ 30подключен к триггеру 23 управления ключом22 счетчика 21,В дешифраторы 27, 28, 29 заносятся числаЛгд, соответствующие поддиапазонам измерения. Сигнал прекращения счета счетчиком определяется набором числа периодов измеряемой частоты (сигнал с выхода схем 17, 18, 19)и достижением заданного числа Уа (дешифраторы 27, 28, 29).Блок измерения приращения угловой скорости осуществляет вычисление разности двухзначений угловой скорости, измеренных в начале и конце интервала измерения. Он содержит реверсивный счетчик 34, ключи 35, 36,триггера управления 37, 38 ключами 35, 36,дешифраторы совпадения 39, 40, 41 и схемуИЛИ 42.Также как в счетчике 21, в счетчике 34 за. писывается число, соответствующее угловой скорости, При этом в счетчике 26 должно быть записано число я ЮУог28:пг 2 ч(8) которое находится также, как число Ль 1. из выражения (7). После набора числа Ль запись в счетчик 34 прекращается, Это обеспечивается управлением ключами 35, 36 при помощи дешифраторов 39, 40, 41 и схемы 42 так же как производится выключение ключа 22.Работает устройство следующим образом. Перед началом работы счетчики 7, 11, 15, 21, 26 и 34 обнулены, ключи 13, 16, 22, 35, 36 заперты. Г 1 ервый импульс датчика 1 открывает ключи 13 и 16, и на счетчик 11 начинают поступать импульсы генератора 6. Этот же первый импульс подготавливает к срабатыванию приггер 37 управления ключом 35. В это же время на счетчик 15 поступают импульсы датчика 1, Если за время первого периода сигнала датчика 1 в счетчике 11 накопится число К., определяющее точность измерения, то на выходе дешифратара 12 появится разрешающий потенциал, и второй импульс датчика 1 с выхода первого разряда счетчика 15 через схему И 17 пройдет на выход схемы ИЛИ 20. Если же частота сигнала датчика 1 достаточно высока, то на выходе схемы 20 появится импульс со схемы 18 или 19 после прохождения иь или п периодов сигнала датчика 1.Импульс на выходе схемы ИЛИ 20 закрывает ключи 13, 16 и перебрасывает триггеры 23, 37, открывая тем самым ключи 22 и 35. По мере заполнения счетчика 21 на выходе схемы ИЛИ 25 появляются импульсы, заполняющие счетчик 26, Как только в счетчике 26 накопятся числа импульсов, соответствующие выражениям (7) и (8), на выходе схем ИЛИ 30, 42 появятся импульсы, которые закроют ключи 35, 22. При этом в счетчиках 21 и 34 запишутся значения -и - - соответст 2 п 1венно, где т - число части разрядов счетчика 7. На этом первый этап работы заканчивается. На втором этапе начальным является т-ный импульс датчика 1, который, пройдя схемы 9, 10, открывает ключи 13, 16 и подготавливает триггер 38 (счетчики 11, 15, 26 в конце первого этапа обнуляются). Начинается измерение угловой скорости .на конце интервала измерения. После набора требуемого числа периодов сигнала датчика 1 как и ранее срабатывает схема 20, закрывающая ключи 13, 16 и открыиюши к 11 юч 11 22 и 36, Числа импульсов, а).торые поступят на вход счетчиков 26 и 34 также определяются выражениями (7) и (8), После окончания счета счетчиками 26 и 34 в них5запишутся числа, соответствующие -и2 тПри этом счетчик 21 оба этапа работает насложение, а счетчик 34 во время второго этапа10работает на вычитание, 11 оэтом в конце ььнтервала измерения в счетчике 26 будет записано среднее значение скорости вращения заинтервал изменения, а в счетчике 34 - приращение скорости вращения за это же время.11 осле завершения второго этапа на выходе 1счетчикапоявляется импульс, который обнуляет все счетчики и подготавливает устроиство к следующему измереншо.1 аким образом, данное устройство позволя 0 ет автоматически производить перевод результата измерения в единицы скорости вращенияс учетом поддиапазона измерения,Предмет изобретенияУстройство для измерения угловой скорости25 и ее приращения, содержащее частотныи датчик, блок управления, генератор образцовойчастоты, блок измерения периода с переключателем поддиапазанов, включающим в сеоясхемы совпадения фиксатора поддиапазонов,З 0 блок преобразования перььода в угловую скорость, включающии в сеоя управляемыи делитель частоты, счетчик выходной частоты делителя и счетчик управления делителем и записиугловой скорости с ключом и триггером управЗ 5 ления, и блок измерения приращения угловойскорости с реверсивным счетчиком, ключамии триггерами управления ключами, отл и ч аю щ и й с я тем, что, с целью автоматическогополучения результата измереньья в требуемых40 единицах, оно снабжена двумя блоками масштабирования, включающими в себя дешифраторы совпадения, число которых равно числуподдиапазонов измерения, и схему ИЛИ,входы которой соединены с выходами деши 45 фраторов совпадения, а выход - соответственно со входам выключения триггера управления ключом счетчика управления блока преобразования периода в угловую скорость илнблока измерения приращения угловой скоро 50 сти, а также триггеров управления дешифраторов совпадения, которые своими входамиподключены к выходам одной из схем совпадения фиксатора поддиапазонов, а выходами - к одному из дешифраторов совпадения55 в каждом блоке масштабирования, при этомостальные входы дешифр атаров совпадениясоединены с разрядами счетчика выходной частоты делителя.нй лррсктор М, Лейзерма едактор аказ 573/9ЦН Тирак 902о комитета Совета .1 инистрообретений и от; рытнй1(-35, Раушская наб., д. 45 ИПИ Типография, пр. Санувоза, 2 Изл. М 1892 Государственнси по лслгм и 13035, Москва, ПодписноеСССР