Цифровой стробоскользиметр и вычитающее устройство с цифровой индикацией

СООЗ СОВЕСОЦИАЛИРЕСПУБЛИ СКИХ СТИЧЕСНИХ(19) 01) 575 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) ВоЬш, а.о рореясц, Теге 1.Апддга 1 1 пяггцшеп Еог шеаяцгдпя гЬе 81 дрра 8 е оЕ АяупсЬгопоця Могогя. (цифровой прибор для измерения скольженияасинхронного двигателя), "Е 1 есггоп 1 сЕпд 1 пеег 1 щ" 39, Н, П, 1967,р. 106-109, перевод У 224, Томск,1969.Т.еяяепе, Басчепя. Прямое измерениескольжения асинхронных двигателей. -Меяцчепя, Керз 1 аг 1 оп, Ацошагдяше,711, ТХ, 1971, р. 95-98, Информэлектро, У 27983,Авторское свидетельство СССРВ 1024843, кл. С 01 Р 3/46, 1983,(5 4 С 01 Р 3/56, Н 03 К 21/16(54) ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОЛЬЗИМЕТР ИВЫЧИТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ(57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, Может использоватьсяпри испытанияхсинхронных микродвигателей и двигателей как в процессе производства, таки во время эксплуатации, Цель.изобретения - расширение функциональныхвозможностей - достигается путем измерения скольжения двигателей в услрвиях эксплуатации, а также за счетперевода обычных суммирующих двоичнодесятичных счетчиков в режим вычитания, Устройство содержит формирователь 1 импульсов, переключатель 21257523чик 8 частоты вращения, генератор 9 декады 17, каждая из которых содержит импульсов, формирователь 11 импульсов счетчик 18, элемент памяти 19, дешиф-. строботрона, набор 13 делителей час- ратор 20, цифровой индикатор 21, фортоты, многопозиционный переключатель мирователь 22 переноса сигнала, сос, ротор 15 асинхронного двигателя, тоящий из инвертора 23 и элемента И- вычитающее устройство 16, содержащее НЕ 24, 2 с.п. Ф-лы, 1 ил,О 5 20 25 30 35 40 Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике иможет быть использовано при вычитанииасинхронньм микродвигателей и двигателей как в процессе производства,так и во время эксплуатации.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения скольжения микродвигателей и двигателей в.условиях эксплуатации, а также засчет обеспечения перевода обычныхсуммирующих двоично-десятичных счетчиков в режим вычитания,На чертеже представлена схема цифрового стробоскользиметра и вычитающего устройства с цифровой индикаци-;ей,Цифровой стробоскользиметр содержит формирователь 1 импульсов, переключатель 2 "измерение-контроль", делитель 3 частоты, триггер 4 элемент2 И 5, формирователь 6 сигнала записи,блок 7 задержки и автоматическогосброса, стробоскопический датчик 8частоты вращения, генератор 9 импульсов, Формирователь 10 импульсов строботрона, строботрон 11, второй делитель 12 частоты, набор 13 делителейчастоты, многопозиционный переключатель 14, ротор 15 асинхронного двигателя, вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией, содержащее декады1.7, каждая из которых содержит суммирующий двоично-десятичный счетчик 18,элемент 19 памяти, дешифратор 20,цифровой индикатор 21, формирователь22 переноса сигнала, состоящий иэ инверторов 23 и многовходового элемента И-НЕ 24,Вход формирователя 1 импульсов соединен с сетью питания асинхронного двигателя, а выход через переключатель 2 "Измерение-контроль" - с входом делителя 3 частоты, выход которого соединен с входом триггера 4, прямой выход триггера 4 - с входом элемента 2 И 5, второй вход которого соединен с выходом генератора 9 импульсов, а выход - с информационным входом вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией, инверсный выход триггера 4 и выход делителя 3 частоты соединены с входом формирователя 6сигнала записи, выход которого .соедине с входами записи вычитающего устройства 16 с цифровыми индикаторамии с входом блока 7 задержки и автоматического сброса, выход которого соединен с вторым входом одного из разрядов делителя 3 частоты и с входами,сброса вычитающего устройства 16 сцифровой индикацией, кроме того, выход генератора 9 импульсов соединен с входом второго делителя 12 частоты, выход которого - с переключателем 2 Измерение-контроль и с входом набора 13 делителей частоты, выходы которого через многопозиционный переключатель 14 соединяются с входом формирователя 10 импульсов строботро-, на, выход которого соединен с входом строботрона, а выход строботрона функционально связан с ротором 15 асин,хронного двигателя. Выходы суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 каждой декады 17, вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией соединены с входами элемента 19 памяти, а его выходы - с входами дешифратора 20, а его выходы О, 1 - 9 соединены соответственно с входами О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 цифрового индикатора 21, вьмод младшего разряда суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 соединен непосредственно, а выходы остальных разрядов этого счетчика через инверторы 23(2) соединены с входами многовходового элемента И-НЕ 24, выход которого соединен с информационным входом суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 декады 17 следующего разряда. 5Принцип действия цифрового стробо" скользиметра основан на том, что в нем подсчет величины скольжения осуществляется методом вычитания импуль" сов, поступающих от стробоскопическо О го датчика частоты вращения, функционально связанного с ротором асинхронного двигателя или микродвигателя из числа 10 предварительно записанногоов вычитающее устройство с цифровой, 15 индикацией, за промежуток времени, задаваемый делителем частоты, связан" ным с сетью, от которой питается асинхронный двигатель или микродвигатель. 20Скольжение асинхронного двигателя определяется по формуле 4И = ьГ (6) - количество имгпульсов, поступающих на вычитающее устройство с цифровой индикацией за время измеренияПри Б = 0 и р = 1 М, = Иг, приняв для удобства отсчета величины скольжения М = 10", где и = 2, 3, 4, получаем алгоритм определения скольжения цифровым стробоскользиметром Б 100 10И (7) здесь показатель степени и определяет цену деления единицы первой декады (10 г-" ) и емкость вычитающего устройства с цифровой индикацией, а выражение (5) - время единичного измерения 3Емкость вычитающего устройства с цифровой индикацией принята 10 (и = = 4). При этом цена деления единицы первой декады равна 0,01%, время из 10000мерения= ---- = 1 К = 200 а200,50 ъ э коэффициент пересчета делителя частоты равен 21, = 100 (2 - времяцикла измерения),(3)где у, - частота вращения магнитного 30поля статора,Иг - частота вращения ротораЙ - частота питающей сети,Е - частота вращения ротора за2секундур - число пар полюсов двигателя.Подставив выражение (2) и (3) в(1) и умножив числитель и знаменательна величинус.Е,где- время единичного измеренияЕвЫ--- коэффициент пропорциоЕ,нальности частоты стробоскопическогодатчика частоты вращения Г по отновшению к частоте сети,получаемс1 сфй л- -К Г2(,1 с Хм :---- (5) - емкость счетР 55 чиков вычитающего устройства с цифровой индикацией, определяемый време- нем ,В вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией в наале измерения записывается число 10 =. 10000 блоком 7 задержки и автоматического сброса. Оно отображается на декадных индикаторах 21 нулями. Импульсы, сформированные из синусоидального напряжения сети, от которой питается асинхронный двигатель, формирователем 1 импульсов, поступают через замкнутый контакт переключателя 2 "Измерение- контроль" на делитель 3 частоты, а с него - на триггер 4. При наличии на прямом выходе триггера 4 логической "1", импульсы со стробоскопического датчика 8 частоты вращения поступают на элемент 2 И 5, а с его выхода - на информационный вход вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией, По -истечении временитриггер 4 перейдет в другое устойчивое положение, ,на его прямом выходе появится логический "0", .поступление импульсов на вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией прекращается, На инверсном выходе триггера 4 появится логическая "1", С поступлением импульса с делителя 3 частоты на вход формиро" вателя 6 сигнала записи на его выходе появляется импульс, который производит запись поступившей информации5 1257на вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией, Инвертированный блоком 7 задержки и автоматическогосброса сигнал записи производитсброс поступившей на вычитающее устройство 16 с цифровой индикациейинформации и далее цикл измеренияповторяется. При этом информация навычитающем устройстве 16 с цифровойиндикацией сохраняется до поступления 1 Онового сигнала с Формирователя 6 сигнала записи.Сигналы с генератора 9 импульсовпоступают на второй делитель 12 частоты, который уменьшает частоту их в1 раз, затем набором 13 делителейчастоты на соответствие с числом парполюсов асинхронного двигателя. Сигналы с набора 13 делителей частотычерез многопозиционный переключатель 2 О14 поступают на формирователь 10 импульсов строботрона и строботрон 11,который преобразует поступающие нанего электрические импульсы в световые. 25Изменяя частоту генератора 9 импульсов, изменяется частота вспышекстроботрона 11 и, синхронизировав ихс частотой вращения ротора 15 асинхронного двигателя или микродвигателя, ЗОпроизводим отсчет величины скольженияв процентах,При необходимости задержать полу" ченный результат на большее время; которое задается при автоматическом счете, сигнал с выхода блока 7 задержки и автоматического сброса подается, например, на одну из триггерных ячеек делителя 3 частоты и запрещает появление на его выходе единичного40 состояния, тем самым увеличивается время индикации до тех пор, пока не будет убран упомянутый сигнал.Для контроля работоспособности цифрового стробоскользиметра импульсы45 с второго делителя 12 частоты поступают через переключатель 2 "Измере;. ние-контроль на вход делителя 3 частоты. При этом независимо от того, какая частота будет задана генератором 5 9 импульсов, на вычитающем устройстве 16 с цифровой индикацией будут высвечиваться нули, что свидетельствует о нормальном функционировании циФ- рового стробоскользиметра.При этом вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией работает следующим образом. 523 ЬПоследовательно соединенные декады 17, предварительно установленныена "0" блоком 7 задержки и автоматического сброса, подсчитывают числовходных импульсов, при этом с появлением первого импульса на информационном входе первой декады 17 на выходемладшего разряда суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 появитсялогическая "1", а на остальных - "0",которые инвертируются с помощью инвертора23 в "1", таким образом навсех входах многовходового элементаИ-НЕ 24 будет логическая "1", а наего выходе "0". Перепад с "1" на "0"с приходом первого импульса переключит младший разряд суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 первойдекады 17 и перепад с "1" на "0" навыходе многовходового элемента И-НЕмладшие разряды последующих декад .17, а на цифровом индикаторе 21 будет отображено число 999. Следующие 9 импульсов будут переключатьтолько первую декаду 17, так как вэто время на выходе формирователя 22переноса сигнала будет сохраняться.логическая "1". При этом цифровой индикатор 2 1 будет отображать вместоцифр О, 1 - 9, которые имели бы место при работе суммирующего двоичнодесятичного счетчика 18 в режиме суммирования, за счет изменения связейдешифратора 20 с цифровым индикатором 2 1 цифры О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3,2, 1 (дополнение до 10),С приходом следующего импульсапроизойдет переключение цифровых индикаторов 21 с 0 на 9 первой декады1 и с 9 на 8 второй декады 17 и .т, .д. Для устранения мерцания цифровыхиндикаторов 21 во время счета и отстройки их от О во время сброса, уве,личения времени индикации беэ увеличения продолжительности цикла счетав вычитающее устройство 16 с цифровойиндикацией введены элементы 19 памяти,Известные устройства с цифровойиндикацией, в которых вместо реверсивных счетчиков применяются суммирующие двоична-десятичные счетчики,по своей сущности остаются суммирующими, так как сигнал у них снимаетсяс того же выхода как при суммировании. Поэтому у них сброс производитсяне на О, а на 9, что приводит к лож"7 1257ным отсчетам измеряемой величины, появляется систематическая ошибка, которая компенсируется тем или инымспособом,Введение формирователей переносасигнала и изменение связей дешифраторов с цифровыми индикаторами позволяют в предлагаемом вычитающем устройстве с цифровыми индикаторами использовать обычные суммирующие двоич Оно-десятичные счетчики в режиме вычитания, а введение элементов памятипозволяет устранить мерцание цифровыхиндикаторов во время счета и отстроиться от индикации "0" во время сброса, увеличить время индикации безувеличения времени на единичное измерение, что значительно увеличиваетфункциональные возможности суммирующих двоична-десятичных счетчиков,обеспечивается высокое качество отображения информации, при этом используются незначительные аппаратурныезатраты, снижается номенклатура микросхем, упрощается настройка и повышается надежность.Предложенное устройство позволяетувеличить диапазон измерения до 603и повысить точность измерения до0,01 Е, время единичного измеренияможно значительно уменьшить, при этомдиапазон измерения уменьшать не требуется,Предложенное устройство позволяетопределять скольжение асинхронных микродвигателей и двигателей как промьппленной (50/60 Гц), так и повышен ных частот (100, 200, 400, 1000,Гц) .Кроме того, цифровой стробосколь 40 зиметр можно применять не только при испытаниях во время производства или1ремонта асинхронных двигателей и микродвигателей, но и при эксплуатации, например, с целью диагностики технического состояния как асинхронных двигателей, так и механизмов привода,формула изобретения501Цифровой стробоскользиметр, содержащий формирователь импульсов, первый делитель частоты, стробоскопический датчик частоты вращения, блок задержки и автоматического сброса, вычитающее устройство с цифровой индикацией, причем вход формирователя импульсов соединен с сетью питания 523 8асинхронного двигателя, выход блока задержки и автоматического сброса соединен с входом сброса вычитающего устройства с цифровой индикацией, вход стробоскопического датчика частоты вращения функционально связан с ротором асинхронного двигателя, о тл и,ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены триггер, формирователь сигналов записи, элемент 2 И, а также последовательно соединенные второй делитель частоты, набор делителей частоты и многопозиционный переключатель, переключатель Измерение-контроль", при этом выход первого делителя частоты соединен с входом триггера, прямой выход триггера - с первым входом элемента 2 И, второй . вход которого соединен с импульсным выходом стробоскопического датчика частоты вращения и с входом второго делителя частоты, выход элемента 2 И соединен с информационным входом вычитающего устройства с цифровой индикацией, инверсный выход триггера и; выход первого делителя частоты соединены с входами формирователя сигнала записи, выход которого соединен с входом записи вычитающего устройства с цифровой индикацией и с входом блока задержки и автоматического сброса, выход которого соединен с входом одного из разрядов делителя частоты, выход многопозиционного переключателя соединен с импульсным входом стробоскопического датчика частоты вращения, входы переключателя Измерение- контроль" соединены с выходами формирователя импульсов и второго делителя частоты, а его выход - с входом первого разряда первого делителя частоты.2. Вычитающее устройство с цифровой индикацией, содержащее последовательно соединенные декады, каждая иэ которых содержит суммирующий двоично-десятичный счетчик, дешифратор и цифровой индикатор, о т л и ч а ющ е е с я . тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в каждую декаду введены элемент памяти и формирователь переноса сигнала, содержащий инверторы и многовходовый элемент И-НЕ, при этом выходы суммирующего двоично-десятичного счетчика соединены с разрядными входами элемента памяти, а его выходы - с входамиСоставитель В.НовоселовТехред Л.Олейник Корректор А.Обручар Редактор А.Долинич Заказ 4911/42 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Иосква Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно- полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул, Проектная, 4 е фУа;"Фе ФЯФ12554 В, дешифратора, а выходы друфратора О, 1 - 9 соединены 4 соответственно с входами О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 цифрового индикатора, выход младшего разряда суммирующего двоично-десятичного счетчика непосредственно, а выходы остальных разрядов этого счетчика через инверторы соединены с входа 23 10ми многовходового элемента И-НЕ, выход которого. соединен с информационным входом суммирующего двоично-десятичного счетчика декады следующегоразряда, вход записи вычитающего устройства с цифровой индикацией соединен с входами записи элементов памяти.