Фазоизбирательное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) И 1 4 С 01 2 25/00 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(46) 15,09.86. Бюл. У 34 (71) Всесоюзный научно-исследовател ский институт электроизмерительных приборов и Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И,Ульянова (Ленина) (72) Р.А.Ивашев, Р,В.Маркелов и Г.Ф.Морозов(56) Авторское свидетельство СССР , Р 540363, кл. Н 03 К 5/01, 196.Авторское свидетельство СССР У 828109, кл. С 01 К 25/00, 1979.(57) Изобретение относится к областприборостроения. Цель изобретения -упрощение процесса фазоизбирания. Устройство содержит датчик 1 частотывращения, умножитель 3 частоты, формирователь 2 импульсов, датчик 4опорного сигнала, блок 5 Формирования стробирующих импульсов и блок 6управления и программирования. Введение делителя 7 частоты, счетчика8 угловых меток, элемента 9 цамятии Формирователя 10 управляющих сигналов позволяет автоматически, безизменения программы фазоизбирания,Формировать строб-импульс с заданными,параметрами независимо от разрешающейспособности датчика частоты вращения.Это упрощает процесс фазоизбиранияпри испытаниях и диагностике двигателей с различными датчиками вращения, а также повышает надежность этого процесса. 2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к приборостроению, в частности к электроннымприборам средств испытания и технической диагностики машин с двигателя-ми внутреннего сгорания,Цель изобретения - упрощение процесса Фазоизбирания.На Фиг. 1 приведена структурнаясхема Фазоизбирательного устройства;на фиг. 2 - временные диаграммы егоработы.Устройство содержит датчик 1 частоты вращения, выход которого черезформирователь 2 импульсов подсоединенк входу умножителя 3 частоты, датчикопорного сигнала, блок 5 Формирования стробирующих импульсов, первый,второй кодовые входы, а также первыйи второй управляющие входы которогосоединены соответственно с первым,вторым и третьим выходами и с вторымвходом блока 6 управления и программирования.В устройство введены также делитель 7 частоты, счетчик 8 угловыхметок, элемент 9 памяти и формирова-,тель 10 управляющих сигналов. Счетный вход делителя 7 соединен с выходом умножителя 3, выход - со счетным входом блока 5, кодовый входподсоединен через элемент 9 к кодовому выходу счетчика 8, а управляющий вход - к третьему выходу блока 6.Второй вход блока 6 соединен с вторым управляющим входом блока 5., суправляющим входом элемента 9 и спервым выходом формирователя 10, второй выход которого соединен с управляющим входом счетчика 8, первыйвход - с выходом датчика 4, а второйвход - с выходом формирующего каскада 2 и со счетным входом счетчика 8,Блок 5 .(Фиг. 1) содержит пороговые элементы 11 и 12 и триггер 13,причем выходы пороговых элементов11 и 12 соединены соответственно спервым и вторым входами триггера 13,выход которого соединен с управляющимвходом порогового элемента 12. Счетные входы пороговых элементов 11 и12 соединены и образуют счетный входблока 5, кодовые их входы - соответственно первый и второй входы блока5, а третий вход триггера 13, управляющий вход порогового элемента 11и выход триггера 13 образуют соответственно первый, второй управляющиевходы и выход 14 блока 5. В качестве датчика 1 частоты вращения может быть использован индукционный датчик, устанавливаемый против зубцов маховика двигателя, или любой другой датчик, частота импульсов на выходе которого пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя.Формирователь 2 импульсов может быть выполнен в виде триггера Ьмитта и реализован, например, на микросхеме типа К 155 ТЛ 1.В качестве умножителя.3 частоты можно использовать любой умножитель, выходная частота которого позволяет задавать параметры строб-импульса с заданной разрешающей способностью по углу поворота коленчатого вала двигателя (напримерможет быть использован умножитель число-импульсного типа).В качестве датчика 4 опорного сигнала может быть использован любой датчик, который вырабатывает один сигнал за один цикл работы двигателя и положение которого соответствует определенной фазе цикла работы двигателя. Это может быть датчик верхней мертвой точки (ВМТ) одного из цилиндров двигателя, датчик давления сгорания топлива в один из цилиндров двигателя,Блок 5 устанавливается в исходное состояние при поступлении на его первый управляющий вход импульса с третьего выхода блока 6 и Формирует на выходе 14 единичный сигнал при поступлении на его счетный вход И; импульсов, код числа которых поступает на первый кодовый вход блока 5, При поступлении на счетный вход блока 5 следующих ьИ, импульсов, код числа которых поступает на второй кодовый вход блока 5, на его выходе вновь устанавливается нулевой уровень сигнала. Блок 5 может быть выполнен на пороговых элементах число- импульсного типа.Блок 6 может быть построен на базе одного или нескольких постоянных запоминающих устройств ПЗУ кодов М Фаэ Фронтов и, строб-импульсов, ПЗУ кодов Ь Х , их длительностей д 1 счетчиков адресов выборки кодов указанных ПЗУ и счетчика числа циклов Формирования строб-импульсов. При поступлении импульса на второй вход, 1257556блока 6 на его первом и втором выходах формируются коды чисел И иЬ И, параметров первого строб-импульса. При поступлении импульса на второй вход блока 6 последний формирует коды параметров следующего строб-импульса. Реализация ПЗУ может быть осуществлена, например, на микросхемах типа КР 556 РТ 1, счетчиков на микросхемах типа ИЕ, например се рий К 155 или К 555.Делитель 7 частоты можег быть вы-. полнен на базе суммирующего счетчика со схемой сравнения кодов либо на базе вычитающего счетчика с целью 15 записи кода. Указанные элементы могут быть реализованы на микросхемах, например, серий К 155 или К 555.Счетчик 8 угловых меток, элемент 9 памяти могут быть реализованы на 20 микросхемах соответствующего типа, например серий К 155 или К 555.Формирователь 10 управляющих сигналов при поступлении импульса на его первый вход в паузе между импульсами, 25 поступающими на его второй вход, вырабатывает два коротких импульса, сдвинутых по времени друг относительно друга. Первый из них поступает на первый выход формирователя 1 О, вто- зО рой - на второй выход, формирователь 10 может быть выполнен на базе последовательно соединенных одновибрато ров с фиксированными длительностями импульсов. Одновибраторы могут,:быть реализованы, например, на микросхемах типа К 155 АГ 1.Пороговый элемент 11 выполнен в виде суммирующегосчетчика, кодовый выход которого соединен с кодовым 4 О входом схемы сравнения, на другой выход которой поступает код числа Ир Указанные элементы могут быть выполнены соответственно на микросхемах типа К 155 ИЕ 5 и К 555 СП 1.Пороговый элемент 12 выполнен на базе вычитающего счетчика, При нулевом значении управляющего сигнала счетчик "удерживается" в исходном нулевом состоянии, а цепь записи кода числа ь И блокируется. Счетчик может быть реализован на микросхемах, например, типа К 155 ИЕ 7.Принцип действия устройства основан на автоматическом преобразовании числа угловых меток, вырабатываемых датчиком частоты вращения за цикл работы двигателя, в постоянное эа этот цикл и независимое от разрешающей способности датчика число импуль.сов и на формировании путем подсчетаэтих импульсов серии строб-импульсовс заданными программой фазами фронтов и срезов,Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии устройства,т.е. до его запуска, блок 6 управления и программирования формируетна своем третьем выходе сигнал Пь,который устанавливает делитель 7 висходное нулевое состояние и блоки-.рует его выход, а также устанавливает на выходе 14 блока 5 нулевой уровень сигнала БПри включении двигателя на выходе датчика 1 частоты вращения появляются импульсы угловых меток, числоИ которых за цикл работы двигателяопределяется разрещающей способностью датчика, например числом зубцовна маховике двигателя, против которого устанавливается датчик 1. Импульсы датчика 1 через формирователь2 импульсов П поступают на входумножителя 3 частоты с коэффициентом умножения К . В результате умножитель 3 за цикл работы двигателяформирует Х = К И импульсов. Импульсы с выхода умножителя 3 поступаютна счетный вход делителя 7, заблокированного сигналом с выхода бло-ка 6.Импульсы Б (фиг. 2) угловыхметок с выхода формирователя 2 одновременно поступают на счетный входсчетчика 8 угловых меток и на второйвход формирователя 10 управляющихсигналов.На первый вход формирователя 10поступают импульсы П 4 (фиг2) с выхода датчика 4 опорного сигнала, формирующего за цикл работы двигателяодин импульс, момент появления которого способствует определенной, например нулевой, фазе цикла и прини-.мается эа начало отсчета фаз стробимпульсов устройства, В момент появления импульса на выходе датчика 4формирователь 10 срабатывает и формирует в паузе между импульсами угловых меток последовательно два коРотких импульса П 1 о/ и Пю/ Импульс Бю (фиг. 2),появляющийсяна первом выходе формирователя 10,поступает на второй вход блока 6, 1257556ВМ1 (Р ) 5на установочный вход блока 5 и науправляющий вход элемента 9 памяти.При этом блок 6 не изменяет своегосостояния, пороговые элементы 11 и12 блока 5 устанавливаются в исходное нулевое состояние,а в элемент 9записывается код П (фиг. 2) числаугловых меток, зафиксированных всчетчике 8 к моменту появления импульса датчика 4. Импульс П,(Фиг. 2),появляющийся на втором выходе формирователя 10, сбрасываетсчетчик 8 в исходное нулевое состояние (Б =0). Описанный процесс повторяется с появлением очередногоимпульса П 4 на выходе датчика 4 и,следовательно, в счетчике 8 и соответственно на выходе элемента 9фиксируется код числа Я, равногочислу импульсов, формируемых датчиком 1 за цикл работы двигателя. Кодчисла М поступает на управляющийвход делителя 7 и устанавливаеткоэффициент деления, равный этомучислу.По команде "Запуск" У, подаваемой оператором, или по сигналу, поступающему от диагностической измерительной подсистемы на соответствующий вход блока 6, последний срабатывает и на его первом и втором выходах появляются соответственно коды П 61 и Пбд чисел Ь 1 и Ьопределяющих Фазу , фронта и длительность д, первого строб-импульса, при этом где , - изменение фазы за цикл работы двигателя.При появлении очередного импульса П на выходе датчика 4 и, следовательно, на первом выходе У,формирователя 1 О блок 6 формируетна третьем выходе сигнал Празблокирующий делитель 7, коэффициент деления которого к этому моментуустановлен автоматически равным Б,В результате на выходе делителя 7при поступлении на его счетный вход1 Ы импульсов образуется последова-тельность импульсов, число которыхза цикл работы двигателя постоянно,не зависит от разрешающей способности датчика 1 и равно коэффициенту 1умножения умножителя 3. Импульсы Пс выхода делителя 7 поступают на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 всчетный вход блока 5, При поступленииИ, первых импульсов блок 5 срабатывает и на его выходе 14 формируетсяединичный уровень сигнала У, . Пофронту этого импульса блок 6 срабатывает повторно и на его первом и втором выходах Формируются соответственно коды М и Ь И параметров фазыфронта и длительности второго стробимпульса. При поступлении следующихЬИ, импульсов на счетный вход блока5 происходит его обратное срабатывание и на выходе 14 устанавливаетсянулевой уровень сигнала П, . В результате на выходе 14 устройства образуется первый строб-импульс, фазафронта которого равна повороту коленчатого вала на угола длительность - углу поворота Ь, . Формирование второго и последующих стробимпульсов осуществляется описаннымобразом.Описанный процесс формированиясерии строб-импульсов осуществляетсяв течение числа циклов работы двигателя, заданного оператором в блоке 6.Блок 5 формирования стробирующихимпульсов работает следующим образом.В исходном состоянии устройствана первый управляющий вход блока 5 и,соответственно, на третий вход триггера 13 поступает сигнал У , , покоторому последний устанавливаетсяв исходное нулевое состояние. Образующийся на выходе триггера 13 нулевой уровень П 1 блокирует пороговый элемент 12 и поступает на. выход14 устройства. Импульс П, , поступающий на второй управляющий входблока 5, устанавливает всякий раэсчетные элементы порогового элементав исходное нулевое состояние,При запуске устройства триггер 13разблокируется, а на кодовые входыпороговых элементов 11 и 12 посту-.пают соответственно коды ПЬ иПб чисел И 1 и Ь Н,. Соответственно в пороговом элементе 11устанавливается порог срабатывания,равный числу Ы После появления импульса П 4 на выходе датчика 4 насчетные входы пороговых элементов 11,и 12 начинают поступать импульсы Ус выхода делителя 7. При поступленииИ, импульсов пороговый элемент 11срабатывает и формирует импульс П,По этому импульсу на выходе триггера13 образуется единичный уровень сигнала Б разблокирующий пороговыйэлемент 12 и устанавливающий в немпорог срабатывания, равный числуЬМ. Одновременно по перепаду сигнала на выходе триггера 13 срабатывает блок 6, и на кодовых входах поро:говых элементов 11 и 12 устанавливаются коды Б(, и Бб( чисел М,2 иьИ, При поступлении следующих ЬИимпульсов пороговый элемент 12 срабатывает и формирует импульс 01. Поэтому импульсу на выходе триггера 13образуется нулевой уровень сигнала,блокирующий вновь пороговый элемент12, В результате на выходе триггера 1513 и, соответственно, на выходе 14блока 5 образуется строб-импульс,фаза фронта и длительность которогоопределяются кодами чисел на кодовых входах пороговых элементов 11 и 2012. Формирование последующих стробимпульсов осуществляется описаннымобразом. Введение новых элементов - дели теля частоты, счетчика угловых меток, элемента памяти и формирователя управляющих сигналов - позволяет автоматически, без вмешательства оператора и без изменения программы 30 фазоизбирания, формирОвать строб- импульс с заданными параметрами независимо от разрешающей способности датчика частоты вращения. Это упрощает процесс фазоизбирания при испытаниях и диагностике двигателей с различными датчиками враще - ния , а также повышает надеж - ность этого процесса , так как позволяет исключить ошибки оператора. 125 1556 8Формула изобретенияФазоизОирательное устройство,содержащее датчик частоты вращения,выход которого через формировательимпульсов подсоединен к входу умножителя частоты, датчик опорного сигнала, блок формирозания стробирукнцихимпульсов, первый, второй кодовыевходы, а также первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами и с вторым входом блокауправления и программирования, у которого пусковой вход является входомзапуска устроиства, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью упрощения, в устройство дополнительно введены делитель частоты, счетчик угловых меток, элемент памяти и формирователь управляющих сигналов, причемсчетный вход делителя частоты соединен с выходом умножителя частоты,выход " со счетным входом блока формирования стробирунзцих импульсов,кодовый вход подсоединен через элемент памяти к кодовому выходу счетчика угловых. меток, а управляющий входк третьему выходу блока управления ипрограммирования, первый вход которого соединен с выходом блока 4 юрмирования стробирующих импульсов, авторой вход - с управляющим входомэлемента памяти и с первым выходомформирователя управлякицих сигналов,второй выход которого соединен суправляющим входом счетчика угловых.меток, первый вход - с выходом датчика опорного сигнала, а второй входс выходом формирователя импульсов исо счетным входом счетчика угловыхметок,. 4/5 оизводственно-полиграфическо 913/43 Тираж 728ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж"35, Ра комитета С открытий ская наб.,дприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4