Устройство для моделирования импульсного датчика частоты вращения

ОЛ ИСАЙКЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскивСоциалистйцескивРеспублик(23)Приоритет оо денек изобретений н отврытнйОпубликовано 05,05.80. Ьктллетень17 Лата опубликования описания 08,05,80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОЛЕЛИРОВАНИЯИМПУЛЬСНОГО ДАТЧИКА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ Изобретение относится к области автоматитси и позволяет получать две импульсные последовательности с частотой следования импульсов, пропорциональной входному напряжению, и сдвинутых по фазе на постоянный утол знак которого определяется полярностью входного напряжения. Известен преобразователь напряжения в частоту с изменением направления интегрирования, содержащий интегрирующий усилитель, ключи и сравнивающее устройство. Ключи коммутируют входы интегрирующего усилителя в зависимости от знака входного напряжения и тем самым изменяют направление интегрирования 1 Д.Недостатком известного преобразователя является однополярность входного напряжения, что не позволяет непосредственно применить данный преобраэов - тель для моделирования импульсных датчиков частоты вращения. Наиболее близким по технической сущности к иэобретешпо является устройстводля моделирования импульсного тахопреобразователя, содержащее разделительные диоды и интегратор, к прямому входу которого через делитель напряженияподключен источник входного сигнала,выход которого через управляемый дели -тель напряжения соединен с инверснымвходом интегратора, выход которого подклзочен к входу порогового элемента, выход которого является первым выходомустройства. Кроме, этого устройство содержит еще один интегратор, два инвертора и два фиксирующих диода. На выходе устройства формируется напряжениепрямоутольной формы, частота которогопропорцттональна входному напряжению 21,Устройство работает только при одной полярности входного напряжения. При противоположной полярности напряжения оно находится в заторможенном состо - янин.другая диагональ моста соединена с первым и вторым входами операционного усилителя, третий вход которого подключец к выходу интегратора, выход источника. входного сигнала через нуль-орган соединен с управляющими входами первого, второго кл 1 очей, с сцодГм первого и катодом второго разделительных диодов, управляющий вход третьего ключа соединен с анодом второго разделительного диода и через первый ограничительный резистор - с выходом порогового элемента, выход которого через Второй ограничиты 1 ьцый резистор подключен к управляю 1 цему входу четвертого ключа и к катоду первого разделительного диода, выход операциоц 1 юго усилителя является вторым выходом устрс йства.Функциональная схема устройства приведена на фиг. 1; временные диаграммы работы устройства на фиг, 2, Устройство содержит интегратор 1, делитель напряжения (резисторы 2 и 3), управляемый делитель напряжения (резисторы 4 и 5), гистерезисный пороговый элемент 6, источ 1 пп входного сигнала 7, нуль-орган 8, операционный усилитель 9, первый и второй выходы 10 и 11, раздец 1 тельцые диоды 12 и 13, ключи 1417 и ограничительные резисторы 18 и19, 1 качестве ключей 14-17 используются МОП-транзисторы с каналамипротивоположного типа.При 1 п 1 ип действия устройства заключается в следукипем.О исходном состоянии при нулевом входном сигнале нуль-орган 8 и норого 40 3 7.32 911 едостатком даццого устройства явЛЯЕТСЯ ТО р ЧТО 01 Ю ЦЕ ВОСПРОИЗВОДИТ ВЫходкой сигнал, формируемый ш 1 пульсцъмдатчиком частОть 1 Вра 1 пенияг посколькуоно це позволяет похручить две сдвицутыена постояццый 1 фазовый угол импульсныеЦОСЛЕДОВатЕЛЬНОСТИг У КОТОРЫХ ЧаСтстаимпульсов прямо пропорцио 1 гальна Вход -ному сигналу, а угол сдвиге фаз сохра -няется постоянным при любой частоте и 1 Оизменяется по знаку при изменении направления вращения,Цель изобретения - повыше п 1 е точности моделирования.Указанная пель достигается тем, что 15в устройство Введены нуль-орган, операционный усилитель, Ограничительнъререзисторы и ключи, Включенные в плечимоста, одна диагональ которого подключена к средней точке управляемого делителя Юнапряжения и к шикенулевого потенциала,14 4Вый элек 1 ецт 6 цах 011 цтсл В Орцюм цз ДВУХ УГТО ЙЧИВЬ 1 Х СОС 1 оикг 1 Й, Б ЗВВИСИ 1.1 ОС - ти от состояния нуль-орган 8 элемента 6 те пли другие ключи 14-17 переходят В проводящее пли цепроводящее 1 юложецце, в результате чего точка соединения резистора 4 и 5 ца пгвертирующем входе интегратора 1 оказывается подключенноц либо отключенной от общей точки схемы,11 езависимо от этого интегратор 1 сохраняет сое состояние (дрейфом нуля прецебрегаем), и гистерезисцый пороговый элемент 6 не переключается. Таким образом, при отсутствии входного напряжения схема находится в заторможенном состояшп 1 и импульсы ца ее выходах 10 и 11 отсутствуют, Это состояние устройства соответствует нулевой частоте вращения (неподвижному объекту).Рассмотрим работу устройства прц наличии входного напряжения. Пусть напряжение О положительное. Под дей - ствием (,1 ца выходе нуль-органа 8 устанавливается отрицателыюе ца 11 ряженце, открывающее ключ 15 и закрывающее ключ 14, При этом операционный усилитель 9 переключается В режим лев редачи сигнала по це 1 п 1 вертируюшему входу. Предположк 1, что гистерезисный пороговый элемент 6 находится в состоянии положительного насыщения. Тогда на управляющий вход ключа 16 подается закрывающее положительное напряжение; а ца управляю 1 ций вход ключа 17 через диод 13 поступает отрицательное напряжение с выхода нуль-органа 8. Под действием этого напряжения ключ 17 закрывается. Поэтому при положительном сигнале на выходе элемента 6 точка соедицеция резисторов 4 и 5 отключается от обшей точки схемы, входной сигнад О 1 поступает на оба входа интегратора 1, оказывая превалирующее воздействие по инвертируюшему входу, так как ца неинвертируюший вход напряжение Ц В, поступает через управляемый делитель ца резисторах 2 и 3.сВ результате напряжение на выходеинтегратора 1 уменьц 1 ается и в некоторый момент времени 1.1 достигает отрицательного уровня Ц,1, при котором происходит отпрокидывание элемента 6, Элемент 6 переходит в состояние ОтРИ 1 гцатЕЛЬНОГО НаСЫЩЕНИЯ, ЧТО ПРИВОДИТ к открыванию ключа 16 (состояние других ключей остается неизменным). При этом точка соединения резисторов 4 и 5р через открытые ключи 15 и 16 подклю14 64 н 6 через открытые ключи 17 и 14подключается к обшей точке схемы. Входной отрицательный сигнал поступает цецеццвертцруюшпй вход ицтегр.тора 1,его выходное напряжение Ои уменьшается и в, юмецт времени 4 происходитопрокидывание элемента 6. Это приводитк закрыванию ключа 17 и изменению направления ицтегрцровеция входного напряжения, благодаря чему в момент времени 1 а происходит очередцое переключениеэлементе 6. Б результате в схеме возникает периодический режим, причем фазовыйсдвиг между напряжениями на выходахэлемента 6 ц интегратора 1 остается таким же, как и при положительном напря -женин ОрХ, Однако в данном случаесигнал с интегратора 1 поступает ца ин -вертирующий вход операционного усилителя9 (цеинвертирующцй вход зашуцтировацоткрытым ключом 14), Поэтому фазовыйсдвиг между напряжениями О 4 ц Онавыходах устройстве при отрицательномнапряжении О рд составляет - Цд, чтосоответствует "обретцому" вращениювала, связанного с честотцым датчиком.В результате на выходах устройстваформируются две напряжения прямоугольной формы с частотой, пропоршюцальнойвходному напряжению, и с фазовым сдвигом Ч = ф %12 или Ч: - 7 Ц в зависимости от полярности входного напряжения, что воспроизводит сигналреального частотного датчика с учетомнаправления вращения связанного с нимвале,Благодаря введению новых элементови связей повысилась точность моделирования. Формула изобретения Устройство для моделирования импульсного датчика частоты вращения, со - держащее разделительные диоды и интегратор, к прямому входу которого через делитель напряжешя подключен источник входного сигнала, выход которого через управляемый делитель напряжения соединен с инверсным входом интегратора, выход которого подключен к входу порогового элемента, выход которого является первым выходом устройстве, о т л и ч , - ш е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в устройства введены нуль-орган, операционный уси-.литель, ограничительные резисторы и чается к общец точке схемы и напряжение О- поступает лишь ца цеицвертируа -ВХшцй вход интегратора 1, Это приводитк изменению направления интегрированиясигнала Онх,. и напряжение не выходеинтегрирующего усилителя 1 начинаетсяувеличиваться. В момент времени т;оно достигает положительного уровня ОЙпри котором элемент 6 вновь опрокидывается и переходит в состояние положи - 0тельного насыщения, после чего начинается новый шпл работы устройства.Лиаграммы (фиг.2) построены для слу -чая, когда длителыюсти нарастания испада напряжения на конденсаторе оди -накова (симметричные колебания), чтодостигается при определепюм выборесоотношений резисторов 2-5. Как видноиз временных диаграмм, напряжение Омца выходе интегратора 1 отстает от пав20пряжеция О 40 на выходе элемента 6(фазовый сдвиг Я =С 2 ),Напряжение О на выходе операционного усилителя 9, работающего в режиме25усилителя - ограничителя, совпадает пофазе с выходным напряжением интегра -тора 1, поскольку цри данной полярностивходного напряжения сигнал интегратора,как отмечалось выше, поступает на не 30инвертируюший вход усилителя 9.При изменении величины входногонапряжения пропорционально изменяетсяскорость нарастания и спада напряженияна выходе интегратора, что обеспечивает35линейную зависимость частоты от входного напряжения. При этом независимоот частоты фазовый сдвиг между напря -жениями О 4 и О 4 на выходах устройствасохраняется неизменным 9 = +Е 2 . Та -40ким образом, при положительном напряжении Оц ча выходах устройства формируются напряжения прямоугольнойформы с частотой, изменяющейся прямопропорционально величине Ох, и с45постоянным фаэовым сдвигом ц = + тс 2.Это соответствует работе частотногодатчика при прямом" вращении вала,на котором он установлен.При отрицательном входном напряже 50нии на выходе нуль-органа 8 возникаетположительное напряжение, открывающееключ 14. При этом ключи 15 и 16оказываются в закрытом состоянии независимо от выходного сигнала гистере 55зисного порогового элемента 6, Гслиэлемент 6 находится в состоянии положительного насыщения то открываетсяключ 17 и точка соединения резисторов732914 О Филиал ППП Патент, Ужгород, улЛроек гная,ключи, включенные в плечи моста, однаВдиагональ которого подключена к среднейточке управляемого делителя напряженияи к шине нулевого потенциала, другаядиагональ моста соединена с первым ивторым входами операционного усилителя,третий вход которого подключен к выходуинтегратора, ьыход источника входногосигнала через нуль-орган соединен суправлпошими входами первого, второгоОключей, с анодом первого и катодом вто -рого разделительных диодов, управляющийвход третьего ключа соединен с анодомвторого разделительного диода и черезпервый ограничительный резистор с выхо дом порогового элемента, выход которогочерез второй ограничительпый резисторподключен к управляюшему входу четвертого ключа и к катоду первого разделительного диода, выход операционного усилителя является вторым выходом устрой -ства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР417731, кл. Н ОЗ К 13/20, 1972. 2, Авторское свидетельство СССР524197, кл. 606 Й 7/48, 1974