Способ измерения частоты вращения вала и устройство для его осуществления

(54 С 01 ОБР ИОАН ИДЕТ ЕЛЬСТВ 8-10 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ(56) 1, Авторское свидетельстео СССР1 Р 445912, кл. С 01 Р 3/48.2, Авторское свидетельство СССРУ 837197, кл. С 01 Р 3/48, 1978,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫВРАЩЕНИЯ ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ измерения частоты вращениявала путем модуляции сигнала на выходеиндукционного фаэоврашателя и измеренияего фазы, о т л и ч а ю ш и, й с я тем,что, с целью повышения точности при сохра.ненни быстродействия и диапазона измерения,мгновенное значение напряжения на выходеиндукционного фазовращателя фиксируют вмомент времени, кратный периоду напряжения питания индукционного фазоврашателя,затем измеряют интервал времени от момента перехода напряжения питания нндукцион.ного фазовращателя через нуль до моментадостижения этим напряжением величины зафиксированного напряжения, но. величинекоторото судят о частоте вращения вала.2. Устройство для измерения частоты вращения вала, содержащее индукционный фа.эовращатель, генератор импульсов, выходкоторого соединен с первыми входами первой и второй схем совпадения, выход первой схемы совпадения связан с первым входом первого счетчика импульсов, а его вы.ход - с входом нуль-органа, выход второйсхемы совпадения - с входом второго .счетчика импульсов, а его выход соединен свходом первого буферного регистра, о тлича юцееся тем,чтооноснабжено схемой выборки. хранения аналогового сигнала, двумя схемами определения модуля,тремя узлами сравнения, тремя триггерами,третьей-пятой схемами совпадення и вторымбуферным регистром, причем выход индукционного фазоврашателя подключен к первому входу схемы выборки-хранения аналогового сигнала, выход которой соединен свходом второго буферного регистра и свходом первой схемы определения модуля,выход которой соединен с вторым входомпервого узла сравнения, первый вход нндук.ционного фазовращатсля соединен с входомвторой схемы определения модуля, выходкоторой связан с первым входом первогоузла сравнения н с входом второго узласравнекня, выходы первого и второго узлов сравнения подключены к первым входам четвертой и третьей схем совпадениясоответственно, а вторые входы третьей ичетвертой схем совпадения соединены с выходом нуль-органа, выход третьей схемысовпадения связан с первым, а выход четвертой - с вторым входамн первого триггера, выход которго соединен с вторымвходом второй схемы совпадения, выходнуль. органа соединен с вторым входом схемы выборки-хранения аналогового сигналаи с первым входом второго трнггера, Выход которого связан с вторым входом первой схемы совпадения, второй вход этоготриггера подключен к выходу пятой схемы,совпадения и к первому вхбду третьеготриггера, второй вход этого триггера сое.динен с выходом четвертой схемы совцаде.ния и с вторым входом первого счетчиканмпульсов, выход индукционного фаэовраща.теля связан с входом третьего узла сравнення, выход которого соединен с первымвходом пятой схемы совпадения, второйвход которой соединен с выходом третьеготриггера.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в широкодиапазонных автоматических системах управления .электроприводами, например, ма.шин термической резки и станков с прог.раммным управлением,Известен .способ определения скоростивращения, основанный на фазовом модулировании сигнала на выходе фазоврашателя1Недостатками такого способа являютсяневысокая точность и малый диапазон измерения скорости врашенияНаиболее близким к предлагаемому является способ измерения скорости врашениявала, основанный на измерении ухода фазыначала (и+1)-го периода сигнала на выходеиндукционного фазоврашателя по сравнениюс фазой начала (и+1)-го периода эталонно.го напряжения, питаюшего фаэоврашатель,где и - заданное число периодов измерения 2,1 О 20 40 Наиболее билзким техническим решениемдля реализации предлагаемого способа явля 25ется устройство, содержащее индукционныйфаэоврашатель, формирователь, счетчик пери.одов, две схемы совпадения, генератор импульсов, два счетчика импульсов, буфер.йый регистр, причем вход формирователяподключен к выходу фаэоврашателя, аего выход - к входу счетчика периодов,выход которого соединен с первыми, входами схем совпадения, вторые входы которых связаны с выходом генератора им.пульсов, выход первой схемы совпадения 35подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого через нуль.орган соединен с третьими входами схемсовпадения, причем выход второй схемысовпадения подключен к счетному входувторого счетчика импульсов, а выходыпервого и второго счетчиков связаны свходами буферного регистра 2.Однако при измерении известным способом имеет место нелинейность, которая 45снижает точность измерения. При этомнелинейность возрастает с ростом макси.мальной частоты вращения вала фазоврашателя,Цель изобретения - повышение точности при одновременном сохранении .быстродействия и диапазона измерения.Указанная цель достигается тем, что вспособе, основанном на модуляции сигнала на выходе индукционного фазоврашателя и измерении его фазы, мгновенное значение напряжения на выходе индукционного фазоврашателя фиксируют в момент времени, кратный периоду напряжения пи.тания инлукционного фаэоврашателя, затем измеряют интервал времени от момента перехода напряжения питания индукционного фаэоврашателя через нуль домомента до.стижения этим напряжением величины за.фиксированиого напряжения, по величине которого судят о частоте, вращения вала.Устройство для измерения частоты вращения вала содержащее индукционный фазоврашатель, генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первой и второй схем совпадения, выход первой схемы совпадения связан с первым входом первого счетчика импульсов, а его выход - с входом нуль. органа, выход второй схемы совпадения - с входом второго счетчика импульсов, а егоВвыход соединен с входом первого буферного регистра, снабжено схемой выборки- хранения аналогового сигнала, двумя схемами определения модуля, тремя узлами :сравнения, тремя триггерами, третьей в пятой схемами совпадения и вторым буферным регистром, причем выход .индукционного фазовращателя подключен к первому входу схе. мы выборки. хранения аналогового сигнала, выход которой соединен с входом второго буферного регистра и с входом первой схе мы определения модуля, выход которой со. единен с вторым входом первого узла сравнения, первый вход индукционного фазовра-. шателя соединен с входом второй схемы определения модуля, выход которой связан с первым входом первого узла сравнения и с входом второго узла сравнения, выходы первого и второго узлов сравнения подключены к первым входам четвертой и третьей схем совпадения соответственно, а вторые входы третьей и четвертой схем совпаде.ния соединены с выходом нуль-органа, выход третьем схемы совпадения связан с первым, а выход четвертой - с вторым вхо. дами первого триггера, выход которого со. единен с вторым входом второй схемы совпадения, выход нуль-органа соединен с вторым входом схемы выборки-хранения анало. гового сигнала и с первым входом второго триггера, выход которого связан с вторым. входом первой схемы совпадения, второй вход этого триггера подключен к выходу пятой схемы совпадения и к первому входу третьего триггера, второй вход этого триггера соединен с выходом четвертой схемы совпадения и с вторым входом первого счет. чика импульсов, выход индукционного фаэо. врашателя связан с входом третьего узла сравнения, выход которого соединен с первым входом пятой схемы совпадения, вто 1190265дальное напряжение совпадает по велиЧине с зафиксированным уровнем. В этой послед. ней точке справедливо соотношение. (5)Измерение указанного интервала времени проводят в тот период напряжения питания иццукционного фазовращателя, который след дует непосредственно за моментом ьаПолученное соотношение показывает связь между интервалом времени ат, н частотой вращения вала фазовращателяНаправление вращения определяют по зна. ку зафиксированного напряжения.Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения частоты вращения вала, так как обеспечивает линейную зависимость выходного сигнала от частоты вращения ва. ла индукционного фаэовращателя во всем диапазоне измерения.Устройство, реализующее предложенный способ, функционирует следующим образом.В исходном состоянии в счетчике 14 запи. сано число 11 ч, соответствующее и периодам измерения. Триггеры 6 и 7 находятся в состоянии, запрещающем прохождение им. пульсов от генератора 13 импульсов через схемы 9 и 10 совпадения соответственно. Сигнал на выходе триггера 5 разрешает прохождение сигнала через схему 8 совпадения.Фаэомодулированный синусоидальный сиг. нал 0 с выхода индукционного фазовра щателя 1 поступает на узел сравнения (нуль- орган) 2, который формирует короткий импульс в момент перехода этого сигнала через нуль на возрастающей егочасти, Этот импульс, проходя через схему 8 совпадения (по ее первому входу), на втором входе которой имеется разрешающий сигнал с триг. гера 5, переводит триггер б (по второму входу) в состояние, которое разрешает про. хождение сигнала через схему 9 совпадения, Импульс. на выходе схемы 8 совпадения переводит также триггер 5 в состояние, запрещающее прохождение сигнала через схему 8 совпадения.Импульсы от генератора 13 через схему 9 совпадения поступают на первый вход счетчика 14 импульсов, работающего в режиме вычитания. Счетчик 14 импульсов во время цикла измерения обнуляется в момент вре.менио- (где 1 - частота нм 1 тУльсов, а . и тоПри этом нуль-орган 16, срабатывая, пере О водит триггер 6 в состояние, запрещающеейрохождение импульсов через схему 9 совпадения, Сигнал на выходе нуль-органа 16разрешает прохождение импульсов через схемы 11 и 12 совпадения, а также переводит .15 схему 17 выборки. хранения аналогового сигнала в режим "Хранение". Схема 17 выборки-хранення аналогового сигнала до момента ц удерживается сигналом на выходенуль. органа 16 в режиме "Выборка". Таким 20 образом, на схеме 17 выборки-хранения аналогового сигнала запоминается уровень напряжения О гц в соответствии с (3), котороезатем преобразуется в однополярное схемой19 определения модуля.25 . Напряжение питания Оо индукционногофазовращателя схемой 18 онределення модуля преобразуется в однополярное пульсирующее напряжение0 )Это однополярное пульсирующее напряжение 0подается на вход узла сравнения(нуль-органа) 4, который вырабатывает короткий импульс в момент перехода пульси.рующего напряжения через нуль, и это пульсирующее напряжение также подается на пер-,вый вход узла 3 сравнения, на второй входкоторого в качестве опорного подается сигнал с выхода схемы 19 определения модуля,На выходе узла 3 сравнения вырабатываетсякороткий импульс в момент, определяемыйравенством (4). Импульсы с выходов узлов4 и 3 сравнения через схемы 12 и 11 совна.дения поступают на первый и второй входытриггера 7, переводя его в состояние,. проти.45воположное исходному, а затем снова в исходное состояние, В интервале времени междуэтими импульсами генератор 13 импульсовчерез схему 10 совпадения заполняет счетчик15 импульсов. Таким образом в счетчике ока.зывается число50Подсчитанное в соответствии с (7) число импульсов переписывается в буферный ре.гистр 20, где хранится до,следующего измере ния, одновременно в регистр 21 записывается код Х знака напряжения, зафиксированного на схеме выборки-хранения. В буферном регист. ре 20 оказывается, таким образом, код частоты вращения вала фазовращателя, а в регистре 21 - код направления вращения вала;Короткий импульс с выхода схемы 11 совпадения поступает также на второй входсчетчика 14 импульсов и он устанавливается в исходное состояние, при этом в нем записано число Ма . Этот же импульс поступает на 190265 8второй вход триггера 5 и переводит его висходное состояние. Изменившийся вследствиезаписи в счетчик 14 импульсов числа М в ситнал на выходе нуль-органа 16 закрывает схе.мы 11 и 12 совпадения и переводит схемувыборки-хранения аналогового сигнала 17 врежим "Выборка". Предлагаемое устройство позволяет повы сить точность измерения частоты вращениявследствие полной линейности характеристики измерения во всем диапазоне измеряемых скоростей при сохранении быстродействия и диана.зона измерения.