Измеритель частоты вращения вала

(;57) тель зова тносится к.и может быть и стабилизации да, например зме зобретенией техникев система оль" олек тропри ости ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 21) 4441673/24-10 22) 15.06.88 46) 07.08.90. Бюл. и 29 71) Новосибирский злек кий институт 72) А.В. Богдашев, Б.М.Боченк .Э.Кан, М.С.Каплун, В.В. Л.Рояк и Л.ВСмоляр (53) 621 .31 4 . 2(088.8)(56) Каретный О,Я. и др. Систе ,оценки частоты вращения для фа следящего злектропривода. - Эл( ехническая промьппленность . С омплексные устройства управл зпектроприводами. Электроприв Обзорн.информ. 1987, вып.1(17Авторское свидетельство СС 9 1043700, кл. С 01 Р 3/00, 1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕН 8015838 2таллорежущих станков, моделирующих стендов, лентопротяжных механиз в и т.д. Для повышения точности измерения частоты вращения вала в измеритель частоты вращения вала, со жаший вращающийся трансформатор 1, формирователь 2 гармонических сигна лов, блок 3 формирователей, генератор 4 тактовых импульсов, счетчик 5 мультиплексор 6, введен регистр 7, блок 3 формирователей состоит из фазосдвигающего компаратора 8, формирователя 9 импульса опроса, формирователя 1 О синхроимпульсов, формирователя 11 кода опроса и снабжен дополнительным входом и первым и вторым дополнительными выходами, а счетчик 5 выполнен п-канальным. Вве дение указанных блоков позволяет по лучить такой же эффект, как и при использовании многообмоточных враща ющихся трансформаторов, однако изме ритель содержит обычный двухобмоточ ный вращающийся трансформатор. 3 илИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах стабилизации скорости электропривода, например, металлорежущих станков, моделирующих стендов, лентопротяжных механизмов и т.д.Целью изобретения является повышение точности измерителя частоты вращения вала за счет увеличения диапазона измеряемых частот, и увеличения быстродействия.На фиг,1 приведена функциональная. схема измерителя частоты вращения вала; на фиг.2- пример выполнения блока формирователей для четырехканального блока счетчиков,на фиг.Звременные диаграммы, поясняющие работу измерителя частоты вращения вала.Устройство (фиг.1) содержит вращающийся трансформатор 1 (ВТ), форю- рователь 2 гармонических сигналов (ФГС), блок 3 формирователей (БФ), генератор 4 тактовых импульсов (Г), блок 5 счетчиков (СТ), мультиплексор б (Ис), регистр 7 (Рг),фазосдгигающий компаратор 8 (ФСК), формирователь 9 импульса записи (ФИЗ), формирсе- тель 10 синхроимпульса (ФСИ), формирователь 11 кода опроса (ФКО).Выход Г 4 подключен к первому вхо" ду СТ 5 и к входу ВТ 1 через ФГС 2, причем выход ФТ 1 подключен к второму входу СТ 5 через БФЗ, и выходов СТ 5 подключены к соответствующим входам Исб, выход которого подключен к входу данных Рг 7, Вход ФСК 8 образует вход БФЗ, выход ФСК 8 подключен к входу ФСИ 10, первый выход которого подключен к выходу БФЗ и к входу ФИЗ,выход которого образует второй дополнительный выхоц БФЗ, второй выход ФСИ 1 0 подключен к входу ФКО 11, выход которого образует первый дополнительный выход БФЗ,. соединенный с управляющим входом Исб, второй дополнительный выход подключен к входу синхронизации Рг 7, Дополнительный вход БФЗ, образованный вторым входом ФСИ 10, подключен к выходу Г 4.Исполнение блоков, входящих в состав БФЗ (фиг.2), зависит от выбранного числа и каналов формирования кода Б ы, частоты вращения вала. ФКО 11 представляет собой устройство, реализующее логическую Функцию выбора нужного канала формирования кода и может быть собран на базе логических элементов (ЛЭ) 2 И-НЕ 12-14. В общем случае ФСКВ включает в себя ц/2 снабженных входными фазосдвигающими цепями компараторов НО 15 и 16, выполненных, например, на базе операционного усилителя, ФСИО включает в себя и синхронных триггеров(Т)17-20 и и двухвходовых логических вентилей 10 (ЛВ) 21 -24, а ФИС 9 представляет собой и-входовый логический элемент И-НЕ,На фиг. 2 приведен пример реализации указанных устройств для 4-канального блока счетчиков.Измеритель частоты вращения вала работает следующим образом.Г 4 вырабатывает последователь.ность прямоугольных импульсов С 1 к(фиг.1 и 3) с частотой Е , которая .поступает на первый вход СТ 5, на вход ФГС 2 и на дополнительный вход БФЗ. На выходе ФГС 2 формируется система синусоидальньж напряжений 25 для запитки ВТ 1 Ц ,.(фиг,1) Ц включает в себя две составляющих 1 и ю 1 юсНОЙ Цо фпксзпф 0гдеО макс - амплитуда синоусидального напряжения на выходе ФГС 2; О. - частота запитки ВТ 1 35 численно равная с= "(2) 2 ФЕгф где К - объем счетчика, входящегов состав ФГС 2. 40 На выходе ВТ 1 имеем напряжения (фиг, и 2), изменяющиеся по законуакс зпМо45 где Ю - амплитуда синусоидального 1 Фнапряжения на выходе ВТ 1; Р - число пар полюсов ВТ 1, дляпростоты Р1; 6 - геометрический угол между осью синусной первичной обмотки ВТ и осью синусной выходной обмотки. Система синусоидальных напряжений (3 ) с выхода ВТ поступает на вход,БФЗ, образованный входом ФСК 8.В общем случае для п-канальнойсистемы ФСК 8 состоит из и/2 суммирующих двухвходовых компараторов, вхо(17) ды которых образованы двумя весовьг ми резисторами Р 5 и Кс;, синусная составляющая приходит на К 5, косинусная - на Е, . Величины сопротивлений резисторов выбираются в соответствии с выражениями где К - величина базового сопротив 6ления,ф = Й(., (6,где 1 - 1,2 п/2, где и - четноечисло каналов Формирования кода 11 ю,Ы - угол сдвига между соседнимивыходными сигналами суммирующихкомпараторов, численно равный20Д (м360(7),иПри этом выходное напряжение 1-гокомпаратора будет иметь вид з 18 пГ 51 15С 1 С 225(8)в 1 пБ. 1 "з 1 п(с С + 6 + ;)Таким образом, на выходе ФСК 8 Формируется и/2 последовательностей прямоугольных импульсов, сдвинутых друг относительно друга на угол дЦ.Б качестве примера рассмотрим четырехканальную систему. В этом случае ФСК 8 состоит из двух нуль-ор ганов Н 0150 НО 6. 35 На выходе ФСК 8, образованном выходами Н 01 5, НО 6, формируются сигй.5 1 1 С 40 1 з зцр 1 М,з- а 18 пу здп(ы е + 6)3;Максо ад 8 пб сов(Фс + 8 Ц,Эти сигналы поступают на вход ФСИ 10, образованный входами данных Т 1 7 и Т 18, На .выходе Т 17 происходит перезапись сигнала, поступающего на вход данных, когда на вход синхронизации приходит положительный Фронт СЕК (фиг,З). Аналогичным образом работает Т 19, На выходах Т 17 и Т 19 формируются сигналы Тз, Т, з(фиг.1-3). Аналогично для Т 18, Т 20 на их выходах Формируются сигналы Т, , Т(Фиг.1-3).Сигналы с выходов Т 17-20, как по"казано на Фиг.2,поступают в ФК 011 наего ДЭ 12-4, выполняющие ФункциюИ-НЕ. На выходе ФК 011, образованномвыходом ЛЭ 14 и вторым входом ЛЭ 12,Формируется код опроса ( вектор А),состоящий из двух компонентов(фиг.2 и 3). а Тс (11)Сигналы с выходов Т 17-20 также поступают на входы ЛВ 21-24, входящих в состав ФСИ 10На выходе ФСИ 10 получаем четыре последовательности синхроимпульсов Ь , Ь , Ь , Ь(вектор Ь) . Ь Т 15 Т (12) Ь 1-Т,У тм, (13)Ьз " Т 1 сТйс 1, (14) Ь, Т 1 с. Тс (15) Для и-канальной системыФСИ 10 работает аналогичным образом.С выхода ФСИ 10 последовательности синхроимпульсов поступают на вход "И 09, образованный входами ЛЭ 25, вы" полняющего функцию И-НЕ. На выходе ФИ 09 получаем последовательность импульсов опроса и Ь Ь Ь Ь , (16) Вектор Ь с выхода БФЗ, образованного первым выходом ФСИ 10, поступаетна вход и-канального счетчика СТ 5.Каждый из и каналов СТ 5 представляетсобой синхронный двоичный реверсивный счетчик, снабженный входами данных (вход В), синхронизации (вход С)и разрешения записи (вход Ьо ).При появлении на входе, Ь а, счетчикасоответствующего канала импульсаф :Ьф Ьили Ьи положительного2 ффронта импульса СЕК на его входе С(момент времени 1 на Фиг.З) происходит перезапись кода й,начальных условий на выход указайного счетчика, При снятии сигнала ЬЬ или Ьс входа Ь , указанный3счетчик начинает счет импульсов СЕК,приходящих на его вход СЗйачениекода начальных условийгде Е - частота сигнала СЕК с выхода Г 4Е - частота питающих напряжеоний на входе ВТ 1.За отрезок времени между двумя импульсами на входе 1.счетчика на его вход С придет число И, импульсов СЕК(18) 10 где Е,Е, + Е - частота напряже"ний 0 на выходе ВТ 1.1.В момент прихода следующего положительного фронта на вход Ь, счетчика на его выходе код Н , примет значениеХЕг (+Ео 1 Е 1+Е,/Е,20,Рои выходов СТ 5 подключены к и информационным входам Мсб, на управ ляющий вход Мсб приходит код опроса с первого дополнительного выхода БФЗ, образованного выходом ФК 011 . Мсб выполняет Функцию выбора одного из информационных каналов, т.е. в зависимости от значения кода опроса один из информационных входов подключается к выходу Мсб. Этот сигнал поступает на вход, данных Рг 7, на вход синхронизации которого приходит ймпульс опроса с второго дополнительного вы .хода БФЗ, образованного выходом ФИО 9. На выходе Рг 7 происходит перезапись сигнала с входа данных в момент й(Фиг.3) прихода положительного Фрон та импульса опроса с выхода фИ 09 и сохраняется до прихода следующего импульса опроса. момент времени перезаписи зна-,45 чения кода Ыу на выходе Мсб на выход Рг 7;запись кода Й, начальных условий на выход счетчика х-го канала СТ 5 56 начало счета счетчика 1.-го канала СТ 5, переключения Мсб, подключение выхода (д+1)-го канала Ст 5 к входу данных Рг 7, (Фиг. 3) .55 Таким образом, благодаря наличию и каналов Формирования кода И частоты вращения вала, предлагаемое устройство Формирует указанный код п раз за один период питающих ВТ 1 напряжений. Это позволяет при фиксированной частоте опроса снизить частоту питающих напряжений ВТ 1 и за счет этого увеличить диапазон измеряемых частот. формула изобретенияИзмеритель частоты вращения вала, состоящий из последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, формирователя гармонических сигналов, вращающегося трансформатора, блока Формирователей, блока счетчиков и мультиплексора, причем выход генератора тактовых импульсов соединен также с дополнительными входами блока формирователей и блока счетчиков, а управляющий выход блока формирователей соединен с управляющим входом мультиплексора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введен регистр, соединенный последовательно с мультиплексором, причем вход управления регистра соединен с третьим выходом блока. формирователей, а блок счетчиков выполнен многоканальным, блок Формирователей состоит из Фазосдвигаюп;его компаратора, формирователя синхроимпульсов, формирователя кода опроса, формирователя импульса 1 записи, при этом вход фазосдвигающего компаратора образует вход блока формирователей, выход фазосдвигающего компаратора подключен к входу формирователя синхроимпульсов, первый выход которого подключен к выходу блока формирователей и к входу формирователя импульса записи, выход которого образует третий выход блока Формирователей, второй выход Формирователя синхроимпульсов подключен к входу формирователя кода опроса, выход которого образует управляющий выход блока Формирователей, соединенный с управляющим входом мультиплексора, второй вход формирователя синхроимпульсов образует дополнительный вход блока формирователей и подключен к выходу генератора тактовых . импульсов.2251 Тират, 4 б 4 Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская н Подписноеи открытиям при ГКНТ СЧСРб., д. 4/5