Дискретный измеритель мощности

(61) Дополнительное к авт. свид(22) Заявлено 21,09.77 (2 25с присоединением заявки РЙ 4 осущрственнмн нСССР ритет елаи нэсбретенннв открытей Опубликовано 05.10.79. Дата опубликования опнс 531.781088.8). Дерфель и А. П. Олейнико 2) Авторы изобретен В, Д ук Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательскогои проектного института по автоматизированным системамуправления в газовой промышленности 71) Заяви) ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ н ност изм з меритность мерения. Белью изобр ние точности иэетения является пэвышеерения мощности,Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения мощности, передаваемой вращающимися валами.Известный измеритель мощности, содержащий измеритель деформации, связаный с генератором, счетчик измерения деформации и результата, логические схемы,не обеспечивает требуемой точности измерения мощности (1,Наиболее близким по технической сущи к изобретению является дискретныйеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформации, связанныйсо схемами И, счетчиком измерения детформации и счетчиком интервала измерения с анализаторами 0, блок синхронизации, соединенный со схемой управле ния,и схемы ИЛИ"К недостаткам известного имощности относится низкая точ иэЗто достигается за счет тогочто в предлагаемое устройство введено устройство вээведения в квадрат, входы которого связаны с выходами схем И и схемы управления, а выход соединен с входом схемы управления.Устройство возведения в квадрат выполнено в виде счетчика интервала измерения, счетчика результата и регистра, разрядные входы которого через блок вентилей соединены с разрядными выходами счетчика результата, а счетные входы счетчика интервалов измерения и счетчика результата через соответствующие схемы ИЛИ связаны с выходами схем И, причем первые входы относящихсяк разным счетчикам схем И соединены попарно и подключены соответственно к первому, второму и третьему режимным выходам схемы управлеагя, а вторые входы каждой иэ относящихся к счетчику интервала измерения схем И подключены соответственно к выходу одного из формирователей фазового измерителя деформации, 690339 4К первому командному выходу схемы управления и к выходу задающего блокасинхронизации, при этом вторые входыкаждой из относящихся к счетчику результата схем И соединены соответственно с выходом делителя блока сикхрокизации, со вторым итретьимкоманцнымивыходами схемы управления,На чертеже представлен описываемыйаискретный измеритель мощности.Дискретный измеритель мощности состоит из фазового измерителя деформации1, датчиков деформации 2, 3, формирователя импульсов 4,5, фазового дискриминатора 6, блока синхронизации 7, высокочастотного кварцевого задающего генератора 8, делителя частоты 9, схем управлейкя 10, схем И 11-18, схем ИПИ19, 20, реверсивного счетчика 21 измерения деформации устройства возведения в квадрат 22, вычитающего счетчи-ка 23 интервала измерения, счетчика 24результата, регистра 25, анализаторов"0" 26, 27, блока вентилей 28 передачи кода из регистра в счетчик интервалаизмерения, блока вентилей 29 передачикода из счетчика интервала измерения врегистр, блока вентилей 30 передачи кодеиз счетчика результата в регистр, первого 31, второго 32, третьего 33режимных выходов схемы управления первого-шестого соответственно 34-39 командных выходов схемы управления, синхронкзирующего входа О схемы управления, первого 41, второго 42 командных входов схемы управления.Фазовый измеритель деформации 1 содержит датчики деформаций 2 и 3, выходы каждого из которых через формирователи импульсов 4 и 5 связаны с входами фазового дискриминатора 6, чей выход соединен с первым входом трехвходовой схемы И 11, а выход формирователя 5 связан со вторым входом схемыИ 13. Выход схемы И 11 подключен ксуммирующему входу реверсивного счетчика измерения деформации 21, вычитающий вход которого связан с выходом схемы И 12. Блок синхронизации 7 содержит высокочастотный кварцевый задающий генератор 8, соединенный своим выходом с входом делителя частоты 9 р атакже с синхронизирующим входом 40схемы управления 10 к со вторыми входами схем И 11, 14. Выход делителя Эподключен ко вторым входам схем И 12,15. Устройство возведения в квадрат 22содержит регистр 25, разрядные выходы и входы которого через блэки вентилей28, 29 соединены соответственно с разрядными входами к выходами счетчика. интервала измерения 23. Разрядные входы регистра 25 через блок вентилей 30связаны также с разрядными выходамисчетчика 24 результата. Счетные выходысчетчиков 23 и 24 через свои схемыИЛИ 19 и 20 подключены соответственО но к выходам схем И 13, 14, 17 исхем И 15, 16, 18,Первый режимный выход 31 схемыуправления 10 соединен с третьим входом схемы И 11 и с первыми входамисхемы И 13, 15. Второй режимный выход 32 схемы управления 10 связан спервыми входами схем И 17, 18, а третий режимный выход 33 - с первымивходами схем И 12, 14, 16, Первый командный выход 34 схемы управления 10подключен ко второму входу схемы И 17,второй командный выход 35 подключен ковторому входу схемы И 18, а третийкомандный выход 36 - ко второму входу25схемы И 16. Импульсные входы блоковвентилей 28, 29, ЗО соединены соответственно с командными выходами 37, 38,39 схемы управления 10. Выходы переполнения счетчиков 21 и 23 через своиЗОанализаторы "О 26 и 27 связаны соответственно с командными входами 41, 42схемы управления 10, Цепи начальной установки счетчиков 21, 23, 24 и регистра25 на чертеже не показаны.35Процесс определения мощности устройством состоит из трех режимов: первыйрежим -фкзмерение", второй - возведениев квадрат", третий - вычисление.Датчики деформации 2 и 3, закреплен-4 Оные в контрольных сечениях вала, вырабатывают сигналы, временной сдвиг .ЬТмежду которыми пропорционален отношению угла закручивания сечений при пере 45даче валом крутящего момента Мкугловой скорости вращения вела а. Этксигналы поступают на формирователи импульсов 4 к 5, на выходах которых получаются, определенной формы импульсы с50частотой следования, пропорциональнойугловой скорости вращения вала М, причем временной сдвиг между последовательностями импульсов, полученныхнавыходе формирователей 4 и 5, равен временному сдвигу между сигналами датчи 55ков деформации 2 и 3, Поступившие навходы фазового дискриминатора 6 последовательности импульсов преобразуютсяна его выходе в новую последователь69 О 339 и АБО,Мул,: ) ода дели Т (К я9) черезают на мпульсов 7., подс эа время иэмер читываемое ния С а Тф 5 ность импульсов, длительность которых равна измеряемому временйому сдвигу между сигналами датчиков, а период их следования,ТО обратно пропорционален. угловой скорости вращения вала:IТфе -э О где К- коэффициент пропорциональности.В режиме физмерение не первом режимном выходе 31 схемы управления 10. О формируется разрешающий потенциал. При этом на вычитающий счетчик 23 через схемы И 13, ИЛИ 19 поступают импульсы эт формирователя 4 с периодом ТиГ фиксированное число С которых (задавае5 мое начальной устввкой счетчика 23; определяет время измерения С ТоО. На суммирующий вход реверсивного счетчика 21 в момент поступления импульсов отЗО фазового дискриминаторе 6 через схему И 11 поступают счетные импульсы от задающего гейератора 8 с периодом Т число которых зв один период ТД составляет - , в зв все время измерения:Ь"саи,=., С. (Я,)Временной сдвиг Ь Г между сигналами датчиков пропорционален отношению угла закручивания сечений валак ЗО угловой скорости вращения вала сд; где А - коэффициент пропорциональностиЙэвестно, что угол закручивания сечений веда пропорционален величине крутятвго момента, передаваемого ведом: У.=в Юе (4), 40 где В коэффициент пропирционельноствТогда, подставляя выражения (3) и (4) в выражение (2), получим, что изе,меренное в счетчике 21 число импульсов :будет равно Одновременно с этим с выхтели 9 импульсы с периодомкоэффициент деления делителясхемы И 15, ИЛИ 20 поступсчетчик 24,Число исчетчиком 24будет равно 6Режим "измерение заканчивается посигналу, поступающему нв второй командный вход 42 схемы управления 1 О с вы.хода анализатора "О 27, свидетельствующего об обнудении счетчика 23,В режимевозведение в квадрат" разрешающий потенциал переключается навторой режимный выход 32 схемы управления 10,В этом режиме работает только устройство возведения в квадрат 22 совместно.сэ схемой управления 1 О, синхронизируе-мой сигналами задающего генератора 8.В процессе работы устойство возведенияв квадрат 22 реализует следующее известное аналитическое выражение квадрате числа в виде числового ряда По сигналу с командного выхода 39 схемы управления 1 О, поступающему на управляющий вход блока вентилей 30, чисЬдо 6 передается из счетчика 24 в регистр 25. Счетчики 23 и 24 обнуляются, в на выходах схемы управленца 10 формируется следующая циклическая последовательность импульсов. По сигналу с выхода 37 число из регистра 25 через блок вентилей 28 поступает в счетчик 23. Затем по сигналам с выходов 34 и 35 через схемы И 17, 18 и схемы ИЛИ 19, 2 О производится вычитание едиицы в счетчике 23 и добавление единицы в счетчик 24, за счет чего осуществляется получение в каждом цикле счете в счетчике 23 нового текущего значения переменной 1и добавление единицы в счетчик результата, см.формулу (7). По сигналу с выхода 38 схемы унравдения 1 О текущеесзначениесчетчика 23 через блок вентилей 29 запоминается в регистре 25. Затем на выходах 34 и 35 схемы управления 1 О формируются посдедоввтальнести импульсов таким образгм, что нв каждый отсчитывающий импульс, поступающий не вычитеющий счетчик 23, формируется два импульса, поступающих нв вход счетчике 24. Поступление указанных серий импульсов в каждом цикле прекращается при обнудении счетчика 23 и формировении сигнала с выхода анализатора "О 27 на вход 42 схемы управления 10.Таким образом, в счетчике 24 в каждом цикле реализуется суммирование текущего знечеьиа величины 2 +1. Указанная последовательность действий цикли6 Я)339чески повторяется до момента, кэгда при формировании очередного значения 1, содержимое счетчика 23 станет равным нулю и на выходе анализатэра О" 27 сформируется сигнал, определяющий момент завершения процесса вэзведения числа О в квадрат, результат которого получается в счетчике 24 и по сигналу с выхода 39 через блок вентилей 30 пересылается в регистр 25. 1 ОВ режиме "вычисление" разрешающий потенциал переключается на третий режймный выход 33 схемы управления 10, подключенной к первым входам схем И 12, 14, 16.: Н этом режиме осуществляется подача на вычитающий вход счетчика 21 импульсов от делителя 9 через схему И 12 с периодом следования КТсч., Одновременно с помощью формируемых схемой управления 10 командных сигналов реа- лизуются циклические действия, заклк 5- чающиеся в пересылке чиспа Л из регистра 25 через блок вентилей 28 в вычитающий счетчик 23 и формировании им 25 пульсов с периодом, равным И" Т 1 путем подачи на счетчик 23 импульсов от задающего генератора 8 через схемы И 14, ИЛИ 19 и фиксирования схемой управления 10 момента обнуления счетзо чика 23 по сигналу от анализатора "0" 27, по каждому из которых на третьем командном выходе 36 схемы управления 1 О формируется импульс, который через35 схемы И 16, ИЛИ 20 поступает на счетчик 24 результата. Затем описанные цйклические действия повторяются и продолжаются в течение времен 11, равного ЛК Ъ формируемого путем вычитания40импульсов 51 з счетчика 21. Данный режим завер 1 пается при поступлении на командный вход 41 схемы управления 10 сигнала с выхода анализатора "О" 26, свидетельствующего об эбнулении счет 45 чика 21.В результате этого число импульсов, зафиксированное счетчиком 24 результата будет равно:дф т,у 18150иа. ТсыПодставляя выражения (5) и (6) выражение (8) и учитывая выражение ( 1),улучим:и=-тГ ЫкрАВ Хк как мощность, передаваемая валом,вна:)"х ото, принимая:1 В Кксокончательно получимИ=О Р.Следовательно, полученноев счетчике 24. результата число импульсов пропорционально мощности, передаваемой валом.Таким эбразом, предлагаемое устройство определяет мощнэсть, передаваемую вращающимся валом, на основании измерения составляющих величин (крутящего момента и угловой скорости вращения вала) в один и тот же интервал времени ( в режиме измерение" ), что позволяет повысить точность измерения мощности за счет исключее 1 И 51 влияния динамики изменения составляющих величин.Формула изобретения1. Дискретный измеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформации, связанный со схемами И, счетчиком измерения деформации и счетчиком интервала измерения с анализаторами "О", блок синхронизации, соединенный со схемой управления, и схемы ИЙИ, э тл и ч а ю й и й с я тем, что, с целью повьпцения точности измерения мощности, в него введено устройство возведения в квадрат, входы которого связаны с выхэдами схем И и схемы управления, а выход соединен с входом схемы управления.2. Измеритель по и. 1, о т л и ч аюц 1 и й с я тем, что устройство возведения в квадрат выполнено в виде счетчика интервала измерения, счетчика результата и регистра, разрядные входы которого ,через блок вентилей соединены с разрядными выходами счетчика результата, а счетные входы счетчика интервалов измерения и счетчика результата через соэтветству 1 ощие схемы ИЛИ связаны с выходами схем И, причем первые входы относящихся к разным счетчикам схем И соединены попарно и подключены соответственно к первому, второму и третьему режимным выходам схемы управления, а втэрые входы каждой из относящихся к счетчику интервала измерения схем И подключены соответственно к выходу одного из формирователей фазового измерителя деформации, к первому командному выходу схемы управления и к96903выходу задающего генератэра блэка синхронизации, при этом вторые входы каждой из относящихся к счетЧику результата схем И соединены соответственно свыходом делителя блока синхронизации,сэ вторым и третьим командными выходами схемы управления,39 10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР315697, кл, б 01 Ь 3/10, 1964,2. Патент США3640131, 73-141,1969 (прототип)аз 5953/39 Тираж ЦНИИПИ Государствен по делам изрбретени 113035, Москва, Ж 1090 Поппиного комитета ССй и открытий35, Раушская наб илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Составитель А, Новиков ктор Л. Бибер ТехредН,КовалеваКорректор О. Билак