Электронный тахометр

/481 ЗШ С ВУ В нноеемонтХарьосудАРстюнный номитетпо делАм изоБРетений и Отн ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ(71) Харьковское производстве предприятие по капитальному р у оборудования электростанции " ковэнергоремонт(53) 621317.39:531.77(088.8) (56) 1. 7 тямышев Р.И. Техника измерения скоростей вращения. М-Л., Госэнергоиздат, 1961, с. 22, рис. 22. Авторское свидетельство СССР В 634213, кл. С 01 Р 3/48, 1977 (прототип).(54) (57) 1. ЭЛЕКТРОННЬИ ТАХОМЕТР,содержащий одновибратор, индикатори последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель и дифференцирующую цепь, . о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения скорости ,вращения, в него введены регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь и усредняющий фильтр, причем регулируемый частотный селектор импульсов содержит включенный между его входом и выходом одновибратор, параллельно резистору времязадающей цепи которого подключен регулируемый резисторный шунт, при этом дифференцирующая цепь, регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь, одновибратор, усредняющий фильтр и индикатор соединены последовательно, а вход управления регулируемого резисторного шунта подключен к выходу усредняющего фильтра.2. Тахометр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестве регулируемого резисторного шунта использован резисторный оптрон.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения турбины либо числа оборотов в единицу времени вала двигателя и т.п.Известен электронный тахометр, содержащий подключенную к выходу датчика сигналов цепь последовательно соединенных ограничителя амплитуды, усредняющего устройства и индикатора 1 Д .Однако точность этого электронного тахометра невелика, так как наличие в нем ограничителя амплитуды не обеспечивает устранение погрешностей скважности импульсов на входе усредняющего устройства, вызванных искажениями их фронтов. 1 О Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является электронный тахометр, содержащий одновибратор, индикатор и последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель и дифференцирующуюцепь. Выход дифференцирующей цеписоединен с входом одновибратора, авыход одновибратора подключен квходу индикатора. Указанный одновибратор содержит КС-цепь, подключенную параллельно его времязадающейцепи через замыкающий контакт реле,обмотка которого включена параллельно якорной цепи стартера двигателя 2,.Однако в известном тахометре 15одновибратор в его схеме при работе устройства не исключает срабатываний по второй - наиболее интенсивной из высших гармонических сос-тавляющих входного сигнала, а это 40снижает точность измерений скорости вращения.Особенно существенен этот недостаток при использовании датчикасигналов вибрационного типа, устанавливаемого на картере двигателялибо на корпусе турбогенератора,поскольку интенсивность второй гармонической составляющей выходногосигнала такого датчика высока сравни тельно со случаями применения других датчиков сигналов,Целью изобретения является повышение точности измерений скоростивращения, 55Поставленная цель достигаетсятем, что в электронный тахометр,содержащий одновибратор, индикатор и,последовательно соединенные датчиксигналов, ограничитель и дифференцирующую цепь, введены регулируемый частотный селектор импульсов,дополнительная дифференцирующаяцепь и усредняющий фильтр, причемрегулируемый частотный селекторимпульсов содержит включенный междуего входом и выходом второй одновибратор, параллельно к резисторувремязадающей цепи которого подключенрегулируемый резисторный шунт, приэтом дифференцирующая цепь, регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующаяцепь, одновибратор, усредняющийфильтр ииндикатор соединены последовательно, а вход управления регулируемого резисторного шунта подключен к выходу усредняющего фильтра.При этом в качестве регулируемогорезисторного шунта использован резисторный оптрон.Чтобы, исключить срабатывание второго одновибратора от запускающихимпульсов, сформированных под воздействием второй гармонической составляющей частоты выходного напряжения датчика, сигналов, необходимо обеспечить соблюдение условия, прикотором длительность выходных импульсов второго одновибратора больше половины периода частоты первойгармонической составляющей этогонапряжения, оставаясь при этом меньше длительности целого периода,т.е. необходимо обеспечить соблюдение условияТСЕ Т,где Т - период частоты первой гармонической составляющейвыходного напряжения датчика сигналов;- длительность выходного импульса второго одновибратора.Поскольку С, ( Т, то к моменту поступления на регулируемый частотный селектор импульсов следующего запускающего импульса из их последовательности, частота которых, а значит и период следования соответствуют частоте и периоду Т первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика сигналов, в схеме второго одновибратора уже восстановится исходное состояние,15 зпри котором он может быть запущен поступающим на него импульсом.Для этого должно выполняться следующее соотношение между требуемой длительностью 1 ц выходного импульса второго одновибратора ичастотой первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика сигна- лов Длительность 1 выходного импульЦса второго одновибратора определяется по формуле 5 1 О входе второй одновибратор 9 содержит подключенный к вводу 14 питанияделитель напряжения, состоящий изпоследовательно соединенных резисторов 17 и 18, к общей точке соединения которых подключена цепь базы транзистора 11, Второй одновибратор 9 содержит также конденсатор 19 и резистор 20 его времязадающей цепи 21, причем конденсатор 19 включен между коллектором транзистора 11 и базой транзистора 12, а резистор 20 подключен между базой транзистора 12 и вводом 14 питания, Регулируемый резисторный шунт 10л 0,7 КС,где К- активное сопротивление времязадающей цепи данногоодновибратора;С - емкость конденсатора времязадающей цепи.Условие, при котором обеспечивается селекция запускающих импульсов на частоте первой гармонической состав ляющей выходного напряжения датчика сигналов 20 К =1сГ 30 По закону обратной пропорциональности к напряжению на входе управления (которое в предлагаемом тахо-. метре при работе устройства пропорционально селектируемои частоте) 35 изменяется сопротивление использованного в устройстве резисторного оптрона.На чертеже представлена функциональная схема электронного тахометра. 40Электронный тахометр содержит последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель 2, дифференцирующую цепь 3, регулируемый частотный селектор 4 импульсов, дополни тельную дифференцирующую цепь 5, одновибратор 6, усредняющий фильтр 7, индикатор 8.При этом регулируемый частотный селектор 4 импульсов содержит вклю ченный между его входом и выходом второй одновибратор 9 и регулируемый резисторный шунт 10, а второй одновибратор 9 содержит транзисторы 11 и 12 с общим резистором 13 в 55 цепях их эмиттеров и включенные между вводом 14 питания и их коллекторами резисторы 15 и 16. На своем подключен параллельно резистору 20 времязадающей цепи 21 второго одновибратора 9, а входом управления ре" гулируемый резисторный шунт 10 подключен к выходу усредняющего фильтра 7.Выходной цепью второго одновибратора 9 является цепь коллектора транзистора 12,В качестве регулируемого резисторного шунта 10 использован резисторный оптрон.В качестве датчика 1 сигналов использован преобразователь вибрационного типа частоты вращения внапряжение пропорциональной ей частоты, закрепленный на корпусе контролируемого объекта, например турбины (не показана).Электронный тахометр работает следующим образом.На устройство подается напряжение от источника питания (не показан).Напряжение прикладывается через ввод 14 питания и заземленные выводы резисторов 13 и 17 к элементам схемы второго одновибратора 9, накоторых устанавливаются соответствующие потенциалы, а именно, черезобщий резистор 13 - к эмиттерам транзисторов 11 и 12, а через резисторы 15 и 16 - к их коллекторам собтветственно и через делитель напряжения на резисторах 17 и 18 - к базе транзистора 11, через резистор 20 времязадающей цепи 21 второго одновибратора 9 и подключенный параллельно к нему регулируемый реэисторный шунт 10 - к базе транзистора 12 и к одной обкладке конденсатора 19 времязадающей цепи 21, вторая об-,кладка которого находится под воздействием потенциала коллектора транзистора 11.При этом в схеме второго одновибратора 9 регулируемого частотногоселектора 4 импульсов устанавливается режим покоя, при которомсохраняется состояние, когда транзистор 11 заперт, транзистор 12 открыт,а конденсатор 19 времязадающей цепи21 находится под воздействием постоянного напряжения. Такое состояниесохраняется до тех пор, пока не бу 10дет подан на вход регулируемого.частотного селектора 4 импульс,выводящий схему второго одновибратора 9 из режима покоя.В процессе измерения скоростивращения на выходе датчика 1 сигналовформируется полигармоническое напряЖение под воздействием вибрации корпуса контролируемого объекта (например корпуса турбогенератора при вращении турбины). Частота его первойгармонической составляющей равна частоте вращения контролируемого объекта, а частоты высших гармоническихсоставляющих, из которых наиболееинтенсивной является вторая, кратны ей.Выходное напряжение датчика 1сигналов подается на ограничитель 2,где ограничивается по амплитуде. 30В свою очередь, выходное напряжениеограничителя 2 подается на дифференцирующую цепь 3. В результате, навыходе дифференцирующей цепи 3 формируются короткие запускающие импульсы, причем амплитуда запускающихимпульсов, сформированных под воздействием ограниченной первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, дос Отаточна для запуска второго одновибратора 9. Эти запускающие импульсыподаются на вход регулируемого частотного селектора 4 импульсов и вызывают при этом срабатывания второго 45одновибратора 9, выходные импульсыкоторого с частотой следования, рав-ной частоте указанной первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, подаются с выхода регулируемого частот;ного селектора 4 импульсов на входдополнительной дифференцирующей цепи 5, выходные импульсы которой запускает с той же частотой одновибратор б.При этом одновибратор б вырабатывает импульсы постоянной длительности и амплитуды с частотойследования, равной укаэанной частоте первой гармонической составляющейвыходного напряжения датчика 1 сигналов (т.е. равной частоте вращенияконтролируемого объекта), Скважность их последовательности изменяется обратно пропорционально упомянутой частотеУказанная последовательность импульсов подается с выхода одновибратора б на вход усредняющего фильтра7, на выходе которого формируетсянапряжение, обратно пропорциональноеих скважности. т.е. прямо пропорциональное упомянутой частоте,Выходное напряжение усредняющегофильтра 7 подается на вход индикатора 8 и на вход управления регулируемого резисторного шунта 10, вкачестве которого использован резисторный оптрон.В результате воздействия указанного напряжения на вход управлениярегулируемого резисторного шунта10 осуществляется регулированиеего проводимости прямо пропорционально упомянутой частоте. По такому же закону при этом изменяетсярезультирующая проводимость параллельно соединенных резистора 20 времязадвющей цепи 21 и регулируемогорезисторного шунта 10 во всех случаях, когда проводимость первого изних в укаэанном параллельном соединении пренебрежимо мала.Соответственно их результирующеесопротивление изменяется по законуобратной пропорциональности к частоте первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1сигналов. Таким образом, длительность импульсов, которые формируются вторым одновибратором 9 в регулируемом частотном селекторе 4 импульсов, поддерживается большей, чемполовина периода Т частоты й первойгармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов,что исключает повторные запуски второго одновибратора 9 от запускающихимпульсов на частоте наиболее интенсивной из высших гармоник - второйгармонической составляющей указанного напряжения.При этом их длительностьостается меньше длительности целого периода Т частотыпервой гармонической0 составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, чем обеспечивается восстановление исходного режима в схеме второго одновибратора 9 до прихода на регулируемьпз час тотный селектор .4 импульсов следующего запускающего импульса с частотой Г первой гармонической составляющей указанного напряжения.Таким образом, при работе устройства обеспечивается селекция запускающих импульсов, которые подаются на вход регулируемого частотного селектора 4 импульсов с выхода дифференцирующей цепи 3 на частоте Г 15 первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов (равной частоте вращения контролируемого объекта) на фоне второй гармонической составляющей указанно го напряжения,С выхода регулируемого частотного селектора 4 импульсов отселектированные импульсы поступают на вход дополнительной дифференцирующей 25 цеги 5 на входе которой формируются короткие запускающие импульсы для запуска одновибратора 6. Они поступают на его вход и запускают одновибратор 6 с частотой Е указанной З 0 первой гармоническои составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, причем срабатывание одновибратора 6 с частотой второй гармонической составляющей указанного напряжения исключается.Так как при этом с выхода одновибратора. 6 на вход усредняющего фильтра 7 подаются импульсы, отселектированные на частоте Г, то в выходном напряжении усредняющего фильтра 7, которое подается на индикатор 8, исключаются искажения, связанные с высоким уровнем второй гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов и, следовательно, точность измерения скорости вращения контролируемого объекта повышается. Кроме того, поскольку усредняющим фильтром 7 сглаживаются пульсации напряжения, которое подается затем на вход индикатора 8, точность измерений скорости вращения повышается дополнительно,Таким образом, введение упомянутых блоков обеспечивает при измерениях скорости вращения контролируемого объекта данным электронным тахометром повышение точности измерений скорости вращения.1114952 Составитель М. Хаустоведактор В. Иванова ТехредМ.Гергель Корректор Ю. Макарен ПодписноССР Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Заказ 6760/30 Тираж 822 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раув