Способ преобразования частоты вращения и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8 О 1215027 А бо 4 С 01 Р 3/54, 3/481 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР /ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц/(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫВРАЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Способ и устройство для его осуществления относятся к измерительной технике и могут использоватьсядля контроля параметров вращения вала, например, при задании режима Н АВТОССНОВУ СВНВВТВОЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРУ 353200, кл. 6 01 Р 3/44, 1972.Авторское свидетельство СССРБ" 1076834, кл. б 01 Р 3/48, 1982,работы гидроагрегата. Цель изобретения - повьпцЕние точности и.быстродействия, Частотно-модулированный сигнал преобразуют в знакопеременный относительно заданного уровня сигнал, выделяют моменты пересечения заданного уровня одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала и по выделенным моментам формируют импульсы стандартной формы, а измерение частоты вращения производят по фронтам полученных стандартных импульсов, В описании представлены варианты схемы . преобразования частотно-модулированФ ного сигнала датчика по переднему Е и заднему фронтам входного импульса. 2 с.п.ф-лы, 2 з.п.ф-лы, 12 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров вращения вала, например, при заданиирежима работы гидроагрегата.ель изобретения - упрощение и повьппение точности и быстродействия.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа в режиме выделения одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала, на Фиг,2 - временные диаграммы его работы, на фиг. 3 - вариант схемы преобразования частотно-модулированного сигнала датчика при вьделении одноименных направлений изменения знакопере" менного сигнала на фнг. 4 и 5 - варианты схем Формирователей импульсов по передним фронтам входных импульсов; на Фиг. 6 - вариант, схемы формирователя импульсов по заднему фронту входных импульсов; на фиг.7 - блок-схема устройства для осуществления способа в режиме выделения разноименных направлений изменения знакопеременного сигнала, на фиг, 8 - временные диаграммы работы устройства по Фиг. 7; на фиг, 9 - вариант схемы формирования импульсов по переднему и заднему фронтам входного импульса на фиг, 10 и 11 - схемы формирователей переднего и заднего фронтов с объединенными выходами, на Фиг. 12 - схема логического суммирования результатов.Устройство (фиг. 1) содержит периодический реактивный, например, емкостный датчик 1, включенный в резонансную систему автогенераторного преобразования (АГП) 2, выход которого подключен к входу частотного детектора 3. Выход частотного детектора 3 подключен к одному из входов комларатора 4, второй вход которого связан с источником 5 опорного напряжения, величина которого в частном случае может быть равна, кулю, Выход компаратора 4 подключен к схеме Формирователя 6 импульса попереднему (заднему) Фронту выходного импульса ком-, паратора. Выход формирователя 6 соеди- нен с входом измерительного блока 7Согласно варианту, представленному на фиг, 7 в устройстве выход компаратора 4 соединен через Формирователь .8 импульсов по переднему и заднему Фронтам выходного импульса компара например его емкости, Данное изменение параметра вызывает частичную З 5 модуляцию выходного сигнала АГП 2 40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 тора и элемент ИЛИ 9 к измерительному блоку.. Схема логического суммирования временных интервалов содержит два динамических триггера 10 и 11, выходы которых связаны с управляющими входами коммутатора генератора 12 эталонных импульсов. Коммутатор выполнен на элементах И 13 и 14, выходы которых подключены к счетным входам С суммирующих счетчиков 15 и 16, входы К которых через злементы задержки 17 и 18, а также через дополнительные формирователи 19 и 20 задних Фронтов сигналов подключены к выходам триггеров 10 и 11. Выходы формирователей 19 и 20 подключены непосредственно к тактирующим входам группового мультиплексора 21 и через элементы задержки 22 и 23 к таким же входам преобразователя 24 периода импульсов в частоту вращения, причем входы С как мультиплексора, так и преобразователя организованы по схеме ИЛИ, а связь разрядных выходов регистров 15 и 16 с информационными входами 3 преобразователя 24 осуществлена посредством этого мультиплексора.Предлагаемое устройство работает следующим образом. Вращение вала вызывает периодическое изменение параметра датчика 1,фиг. 2 а), который преобразуетсяв знакопеременное напряжение при помощи частотного детектора 3 (Фиг,2 а)".Компаратор 4 сравнивает текущее значение выходного напряжения частотного детектора 3 с опорным напряжениемисточника 5 (в данном случае оно равно нулю) и Формирует импульсный сигнал (фиг. 2 в), Формирователь 6 в схеме по фиг. 1 обеспечивает Формирование стандартных импульсов по переднему фронту выходного сигналакомпаратора 4, Измерение временногоинтервала, пропорционального частоте вращения, осуществляется измерительным блоком 7 по передним фронтам выходных импульсов Формирователя 6, Как следует из временных диа-грамм, приведенных на фиг, 2, случаиЦ и Ш, временной дрейф средней частоты частотно-модулированного выходного сигнала АГП не вызывает изменения контролируемого периода Т.5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 1Согласно варианту по фиг. 3 в качестве формирователя б импульса по переднему фронту выходного импульса компаратора 4 использована схема, содержащая элемент И и К 5 -триггер, По переднему фронту выходного импульса компаратора 4 выходной сигнал элемента И ( 0 ) опрокидывает Й 5 - триггер, который, в свою очередь, запирает элемент И по второму входу до появления следующего импульса с выхода компаратора.На фиг. 4 приведен вариант выполнения формирователя 6 на основе дифференцирующего звена, а на фиг. 5 - на элементах цифровой логики с использованием времени задержки распространения сигнала. На фиг, 6 представлена схема формирователя 6 импульса по заднему фронту выходного импульса компаратора 4, у которого входной сигнал подается одновременно на тактирующий вход динамического триггера и на элемент НЕ, выходы которых через элемент И подключены к входу К динамического триггера. После спада входного импульса, подаваемого на тактирующийф вход, триггер изменяет свое состояние, на его выходе Я устанавли-. вается "1", После этого на выходе элемента И устанавливается уровень "0" и триггер возвращается в исходное состояние до момента следующего спада входного импульса.На фиг. 7 приведена блок-схема варианта устройства, обеспечивающего повышение быстродействия путем вьщеления суммарной импульсной последовательности, получаемой по переднему и заднему фронтам выходного импульса компаратора 4. В устройстве формирователь 6 по импульсам входной последовательности (фиг,8 е) формирует стандартные импульсы по их переднему (фиг. 8 ж) и заднему (фиг.8 к) фронтам. Полученные импульсные последовательности складываются на элементе ИЛИ 9 и поступают в измеритель 7 временных интервалов.Формирователь 8, выполненный по схеме, приведенной на фиг. 9, обеспечивает формирование импульсов по переднему и заднему фронтам входной импульсной последовательности (фиг.8 е). В данной схеме в каскаде выделения заднего фронта использован транзисторный детектирующий, каскад, нагруженный на инвертор, Вари 15027 4анты выполнения формирователей передних и задних фронтов входной импульсной последовательности приведены на фиг. 10 (формирователь на элементах цифровой техники) и 11 (формирователь с применением линии задержкии логического элемента И-ИЛИ илиИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ),Устройство, приведенное на фиг,2,позволяет реализовать способ в режиме измерения периодов как между импульсами, соответствующими переднимфронтам преобразованных.сигналов,так и импульсам, соответствующимизадним фронтам этих сигналов. В данной схеме логическое суммированиерезультатов обработки вьщеляемыхфронтов импульсных сигналов измерения происходит в обоих регистрах 15и 16 при наличии на выходах триггеров 10 и 11 уровней -1" (фиг,8 и,л)соответственно, что обеспечивает нетолько повышение быстродействия,но и точность измерения при высокойскорости изменения входной частоты. Формула изобретения 1. Способ преобразования частоты вращения вала в пропорциональную ей частоту импульсов, включающий преобразование частоты вращения в частотно-модулированный сигнал, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения точности, частотно-модулированный сигнал преобразуют в знакопеременный относительно заданного уровня сигнал, вьщеляют моменты пересечения заданного уровня одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала и по вьщеленным моментам формируют импульсы стандартной формы, а измерение частоты вращения производят по фронтам полученных стандартных импульсов.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, дополнительно выделяют моменты пересечения заданного уровня в противоположных направлениях изменения знакопеременного сигнала, формируют по вьщеленным моментам импульсы стандартной формы, суммируют полученную импульсную последовательность с импульсной последовательностью, вьделенной при одноименных прямых направлениях изменения знакопеременного сигнала, а из 1215027мерение частоты вращения производятпо фронтам полученной суммарнойпоследовательности импульсов,3. Устройство для преобразованиячастоты вращения, содержащее сопряженный с валом датчик с периодическим выходным сигналам, включенныйв автогенераторный преобразователь,н измеритель временных интервалов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены последовательно включенные на;выходе автогенераторного преобразователя частотный детектор, компаратори формирователь переднего фронта импульсов, выход которого подключенк измерительному блоку. 4, Устройство по и. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия, в негодополнительно введены Формировательзаднего фронта импульса и элементИЛИ, пРичем вход формирователя заднего Фронта импульса подключен к выходу компаратора, выходы Формирователей переднего и заднего фронтовимпульсов подключены соответственнок первому и второму входам элементаИЛИ, выход которого подключен к измерительному блоку,1215027 г,Ю Составитель О. Мруч Техред Ж, Кастелевич о Зрдейи орректо дактор А, 0 дписное 2 Тираж 778ВНИИПИ Государственного комитета С но делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб. каз 902( д. 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная