Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя

) 01 РЗ РЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ Гапонюк т Киблицкий В,измерители967.ельство СССР/48, 1976,ельство СССР489, 1978 его й группы ентов И элемент ходом первого ервым входом ыи елителя част орого элемен ты,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делдм изОБРетений и ОТНРытий(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее последовательносоединенные датчик измеряемой частотыи Формирователь, а также генераторопорной частоты, первый делительчастоты, выход которого соединен свходом первого счетчика импульсов,и второй делитель частоты, последовательно соединенные блок вычитанияимпульсных последовательностей ивторой счетчик импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения, в устройство введеныдва элемента И, одновибратор, 3 -триггер, две группы импульсно-потенциальных элементов И, два элемента ИЛИи блок сложения импульсных последовательностей, первым входом связанта И и с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а второй вход связан с выходом форми,рователя и входом одновибратора, выходом соединенного с входом установки нуля первого и второго счетчиков, первого делителя частоты, З-триггера, инверсным выходом связанного с его 2-входом и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго деЛителя частоты, выходом связанного с синхронизирующим входом З-триггера, второй вход блока сложения импульс- ных последовательностей соединен .с выходом второго элемента ИЛИ. а выход - с суммирующим входом блока вычитания импульсных последовательностей, управляющим входом соединенного с прямым выходом триггера, а Я вычитающим входом - с выходом первого элемента ИЛИ, объединяющего выходы первой группы импульсно-потенциальных элементов И, импульсными входами связанных с потенциальными входами второй группы импульсно-потенциальных элементов И и выходами разрядов первого счетчика в порядке возрастания номеров его.разряда, а потенциальными входами соединенных с импульсными входами второй группы импульсно-потенциальных элементов И и выходами разрядов второго счетчика р в порядке уменьшения номеров разряда, причем выходы второ импульсно-потенциальных элем подключены к входам второго а11360Устройство относится к измерительной и преобразовательной технике иможет быть использовано для преобразования скорости вращения асинхронного электродвигателя в пропорциональ ную ей частоту следования импульсов,а также для цифрового измеренияскорости вращения электродвигателя всистемах контроля и управления автоматизированным электроприводом. 10Известен цифровой измеритель скорости, содержащий датчик скорости,сопрягаемый с валом, формировательимпульсов, генератор опорной частоты,счетчики и логический .блок 15Недостатком такого измерителяявляется ограниченное быстродействие.Известен также цифровойизмерительскорости вращения асинхронного электродвигателя, содержащий Два формиро- .2 Ователя импульсов, входы которых подключены к. фазовым обмоткам соответственно статора и роторе электродвигателя, генератор опорной частоты, триделителя частоты, два управляемых д 5делителя частоты, два управляющихсчетчика, счетчик результата, блоквычитания импульсов, два блока управления и два блока переноса кода 21.Однако это устройство отличаетсячрезмерной сложностью,Наиболее близким к предлагаемомуустройству по технической сущностиявляется устройство для измеренияскорости вращения асинхронного дви, гателя, содержащее последовательносоединенние датчик измеряемой часто-.ты и формирователь, а также генераторопорной частоты, первый делительчастоты, выход которого соединен свходом первого счетчика импульсов,второй делитель частоты, последовательно соединенные блок вычитанияимпульсных последовательностей ивторой счетчик импульсов 3,45 вычитания импульсных последовательностей и второй счетчик импульсов, введены два элемента И, одновибратор,е О-триггер, две группы импульсно-потенциальных элементов И, два элемента ИЛИ и блок сложения импульсных последовательностей, первым входом связанный с входом первого делителя частоты с первым входом второго элемента И и с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходомгенератора опорной частоты, а второй вход связан с выходом формирователя и входом одновибратора, выходом соединенного с входом установки нуля первого и второго счетчиков, первого делителя частоты,1) -триггера, инверсным выходом связанного с его 2 -входом и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходом связанного с синхронизирующим входом З-триггера, второй вход блока сложения импульсных последовательностей соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход - с суммирующим входомблока вычитания импульсных .последовательностей, управляющим входом соединенного с прямым выходом триггера, а вычитающим входом - с выходом первого элемента ИЛИ, объединяющего выходы первой группы импульсно-потенциальных элементов И, импульсными входами связанных с потенциальными входами второй группы импульсно- потенциальных элементов И и выходами разрядов первого счетчика в порядке возрастания номеров его разряда, а потенциальными входами соединенных с импульсными входами второй группы импульсно-потенциальными элементов И и выходами разрядов второго счетчика в порядке уменьшения номеров его разряда, причем выходы второй группы импульсно-потенциальных элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что и устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя, содержащее последовательно соединенные датчик измеряемой частоты и формирователь, а также гене" ратор опорной частоты, первый делитель частоты, выход которого соединен с входом первого счетчика импуль. сов, и второй делитель частоты, последовательно соединенные блок На чертеже представлена структур,ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 электромагнитного поля, формирователь 2 импульсов, генератор 3 опорной частоты, одновибратор ч, элементы И 5 и 6, пелителии 8 частоты, счетчики 9 и 10, элементы ИЛИ 11 и 12, группы 13 и 14 импульсно-потен1136 835делитель 8 переполняется, и отрицв"и тельный перепад напряжения с еговыхода поступает на тактирующий вход3-триггера 17 и переводит его вединичное состояние ввиду наличиясвязи инверсного выхода сЗ -входом,и тем самым, закрывает схему И б;а также открывает блок 15. На входсчетчика 9 начинают поступатьиипульсы с выхода блока 15, средняячастота 1, которых определяетсявыражением(2) циальных элементов И. блок 15 выФчитания импульсных последовательностей, блок 16 сложения импульсных последовательностей и 2 -триггер 17.Выход датчика 1 соединен с входом формирователя 2, выходом связанного с вторым входом элемента И 5, первым входом соединенного с выходом генератора 3, а выходом связанного с входом делителя 7, первым входом элемента И 6, и первым входом блока 16, Суммирующий вход блока 15 соединен с выходом блока 16, а управляющий вход - с прямым выходом П-триггера 17, тактирующим входом соединенного с выходом делителя 8, входом связанного с выходом элемента И б, вторым входом соединенного с П-входом и инверсным выходом 2 -триггера 17. Выход блока 15 связан с входом счетчика 9, выходами разрядов соединенного с потенциальными входами группы 14 элементов И, импульсными входами связанных с инверсными выходами разрядов счетчика 10, д входом соединенного с выходом делителя 7. Выходы разрядов счетчика 9 связаны также с импульсными входами группы 13 элементов И, потенциальными входами соединенных с инверсными выходами разрядов счетчика 10. Вычитающий вход блока 15 связан с выходом элемен ИЛИ 12, объединяющего выходы з.,ементов И группы 14; Второй вход блока 16 соединен с выходом элемента ИЛИ 11, объединяющего выходы элементов И группы 13. Выход одно вибратора 4 связан с входом установк нуля делителя 7,.счетчиков 9 и 10 и П-триггера 17, а вход соединеч с выходом формирователя 2. Блок 15 вычитания импульсных последовательностей состоит из элемента И 18, выход которого является выходом блока 15, первый вход-управ ляющим входом блока 15, второй вход связан с инверсным выходом триггера 19, а третий вход соединен с выходом элемента 20 задержки, входом связанного с суммирующим входом блока 15 50 и- входом триггера 19,5 -вход которого является вычитающим входом блока 15,Блок 16 суммирования импульсных последовательностей состоит из последовательно соединенных элемента 21 задержки, вход которого является вторым входом блока 16, и элемента 079 4ИЛИ 22, второй вход и выход которого представляет собой соответственнопервый вход и выход блока 16.Устройство для измерения скоростивращения асинхронного двигателяработает следующим образом,В исходном состоянии 3 -триггер 17,делитель 7 и счетчики 9 и 10 обнуле-.ны, а блок 15 закрыт,Измеряемая частота с выхода датчика 1 поступает на формирователь 2,формирующий импульсы, длительностькоторых равна периоду Тр измеряемой1частоты вращения ротора 1 = - .1 ТВ момент времени 1 = 0 на выходеформирователя 2 появляется импульс,открывающий схему И 5, вследствиечего импульсы опорной частоты 1 о свыхода генератора 3 поступают напервый вход элемента И б и делитель 7,коэффициент деления которого равен А.Тогда частота на выходе делителя 7определяется выражением Так как схема И 6 открыта высоким потенциалом с инверсного выхода триггера 17, то импульсы опорной частотыпоступают на вход делителя 8, коэффициент деления которого равен В. В момент времени И1 Ьф Ц (3) где , Я) - средняя частота следования импульсов навыходе блока 16;Я) - средняя частота следова 12ния импульсов на выходеэлемента ИЛИ 12.Счетчик 10 с группой 14 элементов И, а таке элементы ИЛИ 12 пред3 3609 6ставляют собой-разрядный двоичный чиспо М (0,), соответствующее егоумножитель частоты 1. И), управля- коду, ойределяется уравнениемемый кодом числа М,(1) счетчика 9.Поэтому среднее значение частоты(4)игде Ц =2 - коэффициент пересчетаЙсчетчика 10;и - количество двоичныхразрядов счетчика 10; 3)А (Ц911- частота следования км- - = 1 ю.пульсов на выходе блока 7. 5Счетчик 9 с группой 13 элементов И,а также элементом ИЛИ 11 представляетсобой-разрядный двоичный умножи И.1 Я- Яотель частоты 1 И), управляемыйо 1дополнительным кодом"ЙЯ числа М Й ),20записанного в счетчике 10,(8) где М Е )=О - значение числа М И )9 4 9в момент времени т 1,О Продифференцировав это выражение,получимПоэтому средняя частота 1 и И) сле дования импульсов на выходе элемента ИЛИ 11 определяется выражением1 ЮНЮ 1 -ИЮн= й 1 йв где йщ =2 - коэффициент пересчетансчетчика 9;- количество двоичных .разрядов счетчика 9,О -МИ1% о(б) Так как импульсы частотыпоступают с выхода делителянавхоп счетчика 10, то число ю ,соответствующее коду счетчика О,определяется выражениемоиоф Фо:0ъ(11) примет вид Среднее значение частоты 11 Я) на выходе блока 16 сложения определяется выражением1, =1 И)1(12) Д 1 МЮ М М(М- (1 з)о Так как длительность импульса на выходе формирователя 2 равна периоду То измеряемой частоты 1 р, то в момент времени 11 =1 +Т схема И 5 закрываоется, и процесс измерения заканчивается. Подставив в уравнение (3) выраже"ние (7), получим1 ередний фронт следующего импульса с выхода формирователя 2 устанавливает 2-триггер 17, делитель , счетЮ чики 9 и 10 и блок 15 в исходное состояние, после чего процесс измерения повторяетсяОпределим результат измерения, 55который формируется в счетчике 9.Так как импульсы частоты 1 Й)поступают на вход счетчика 9, то Подставив выражение (3) в урав.нение (9), получимДмщ И -м. ВЩ Ц= Ь 1 и,.вКД .Ь ос АМм - И,- .с р (16)Значение коэффициента деления Аделителя 6 выбираем из условияА 60(17)Ф УТогда в счетчике 9 в момент временисформируется код числа ЬО й,60 И.с р) 11 е - Ис-р) (18) Р с Р: Таким образом, в счетчике 9 формируется код числа, пропорционапьного скорости вращения асинхронного двигателя, что позволяет упростить устройство, уменьшив .количество счет- чиков