Измеритель частоты вращения вала

) 9) () ч)5 6 01 Р 3/489Г ан,М. С. Каплу овалев 00 мерителььзовано в и электро- режущих лентопроя повышеы вращения на измеряГОСУДАРС ГЕ) Е Н )э)И КОМИ ТГ ТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О) КРБ)ТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Каретный О. Я. и др, Системы оценкичастоты вращения для фазового следящегоэлектропривода. -"Электротехническаяпромышленность", сер. 08 "Комплектные устройства управления злектроприводами,Электропривод". Обзор, информ, 1981,Вып,1 (17), стр. 7, рис, 2,(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано всистемах стабилизации скорости электроприводов, например, металлорежущихстанков, лентопротяжных механизмов.Цель изобретения - повышение точностиизмерения частоты вращения вала эа счет Изобретение относится к и ной технике и может быть испо системах стабилизации скорос приводов, например, металл станков, моделирующих стендов тяжных механизмов и т,д,Целью изобретения являет ние точности измерителя частот вала за счет увеличения диапаэо емых частот. На фиг, 1 схема иэмери на фиг. 2 -приведена функциональная теля частоты вращения вала; функциональная схема блока увеличения диапазона измеряемых частот, Г 1 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход СЧ 2 и на вход блока управления. На выходе СЧ 2 формируется двоичный линеино нарастающий код с частотой 1 о, поступающий на входы формирователя (Ф) 3, инвертора (И) 9 и вход данных блока регистра (БР) 10, На выходе Ф 3 формируется система синусоидальных напряжений для запитки ВТ 4. Система выходных напряжений ВТ 4(3) поступает на вход блока нуль-органов (БНО) 5. На выходе БНО 5 формируется и/2 последовательностей прямоугольных импульсов, сдвинутых одна относительно другой на угол Ь/7, Напряжение с выхода БНО 5 поступают на вход формирователя б, с выхода которого сигналы поступают в БУ и ВУ, Блок управления вырабатывают сигналы, управляющие работой вычислителя. На выходе вычислителя появляется код, пропорциональный измеряемой скорости. нуль-органов, формирователя импульсов, блока регистров; на фиг, 3 - функциональная схема устройства управления;на фиг, 4 - временныедиаграммы, поясняющие работу измерителя частоты вращения вала,Предлагаемый измеритель частоты вращения вала (фиг, 1) содержит генератор 1 опорной частоты (Г), счетчик 2 (Сч), формирователь 3 гармонических сигналов (ФГС), вращающийся трансформатор 4 (ВТ), блок 5 нуль-органов (БНО), формирователь б импул ьсов (ФИ), блок 7 уп равлени я (БУ), вычислительное устройство 8 (ВУ), состоящее из)=Вс инвертора 9 (И), блока 10 регистров (БР), сумматора 11 (С), выходного регистра 12 (Р),Выход Г 1 подключен к входу Сч 2 и второму входу БУ 7, выход Сч 2 подключен к третьему дополнительному входу БУ 8 и 5 через ФГС 3 к входу ВТ 4, выход которого через БНО 5 подключен к входу ФИ 6, дополнительный вход которого подключен к дополнительному выходу Сч 2, причем выход ФИ 6 подключен к первому входу БУ 1 10 и к входу ВУ 8, Кроме того первый выход БУ 7 подключен к первому дополнительному входу ВУ 8, а второй выход БУ 7 - к второму дополнительному входу ВУ 8, при этом вход данных БР 10 объединен с входом И 9 и 15 образует третий дополнительный вход ВУ 8, Вход управления третьим состоянием БР 10 образует вход ВУ 8, первый дополнительный вход которого образован входом синхронизации БР 10, выход которого 20 подключен к первому входу С 11, второй вход которого подключен к выходу И 9, Выход С 11 подключен к входу данных Р 12, вход синхронизации которого образует второй дополнительный вход ВУ 8, а выход Р 12 25 образует выход вычислительного устройства.Исполнение блоков БНО 5, ФИ 6, БУ 1, БР 10 зависит от выбранного числа и каналов формирования кода 1 ч частоты враще ния, В общем случае БНО 5 включает в себя и/2 снабженных входными фазосдвигающими цепями компараторов, например для четырех каналов НО 13, 14 (см, фиг. 2), БУ 7 (см. фиг. 3) включает в себя логический эле мент 4 И-НЕ ЛЭ 15. и одноеходовых элементов НЕ ЛЭ 16-19 и и+1 двухеходовых логических элементов 2 И-НЕ ЛЭ 20-24 ФИ 6 включает в себя четыре синхронных триггера Т 25 - 28 и и двухвходовых логических 40 элементов 2 И-НЕ ЛЭ 29-32, БР 10 включает е себя и регистров с тремя выходными состояниями Р 33-36.Измеритель частоты вращения вала функционирует следующим образом 45Г 1 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов С 1 К(см, фиг. 1) с частотой 1, которая поступает на вход Сч 2 и вход БУ 7, На выходе Сч 2 формируется двоичный линейно нарастающий код ("циф ровая пила" ) с частотой 55 где 1 чо - объем Сч 2, поступающий на входы ФГС 3, И 9 и вкод данных БР 10. На выходе ФГС 3 формируется система синусоидальных напряжений для запятки ВТ 4 О 5 Омакс 51 П ОЮОс =Омакс СОВ О)о 1 (1)Гдв 1.)макс ЭМПЛИтудд НЭПряжЕНИя На ВХОДЕВТ 4;си - угловая частота запитки ВТ 4,численно равная На выходе ВТ 4 имеем систему напряженийОВТГОВТ.макс. Э 1 П( 0)Ь 1 + Р 6),Овтэ=-Овтмакс сов(вь 1 + р 6), (2)ГДЕ ОВтмакс ЭМПЛИТУДЭ ВЫХОДНОГО НЭПРЯжения ВТ 4;Р - число пар полюсов ВТ 4, для упрощения примем р=1;6 - геометрический угол между осьюсинусной входной обмотки ВТ 4 и осью синусной выходной обмотки.Система выходных напряжений ВТ 4 (3)поступает на вход БНО 5, В общем случаедля и-канальной системы БНО 5 состоит иэи/2 двухвхадовых компараторов, входы которых образованы двумя весовыми резисторами Ваю и Всь причем синуснэясоставляющая выходных напряжений ВТ 4приходит на Ваь косинусная - на Всь Величины сопротивлений выбираются в соответствии с выражениямиВа=1/В, э 1 П рВс=1/Вб сов р,де Вб - величина базового сопротивления,где 1=1, , и/2;Лр - угол сдвига между соседними выходными сигналами суммирующих компараторов численно равный При этом в соответствии с известными тригометрическими соотношениями (см. Г. Б, Двайт. Таблицы интегралов и другие математические формулы, М., Наука, 1983, с.53, и, 401.2) выходное напряжение 1-го компаратора будет иметь вид 5190ЙоОагмакс51 п( ОЛ 1)р + с/1 ) )Таким образом, на выходе БНО 5 формируется и/2 последовательностей прямоугольных импульсов. сдвинутых одна относительно другой на угол Л р.Для наглядности изложения материала рассмотрим четырех канальный измеритель частоты вращения вала. 8 этом случае, как уже описано, БНО 5 состоит из двух нуль-органов НО 13, НО 14. На выходе БНО 5 образованном выходами НО 13 и 14, формируются напряжения (см. фиг, 4),Он 01= з 19 пОнтмаксв 1 п( О)от+ Р,ОН 02=319 пОО 1 максСОЯ( О)о 1+ РЦ (4) Напряжения (4) поступают на вход ФИ 6, образованный входами данных Т 25 и Т 26. Перезапись данных с входа триггера на его выход осуществляется по положительному фронту напряжения 01, поступающего с дополнительного выхода Сч 2, причем частота т 1 напряжения О 1 равна1 г2На выходах Т 25-28 формируются сигналы О 12,", ОТ 2 в, ОТ 2 т, От 28(см фиг, 4), поступающие на соответствующие входы ЛЭ 29 - 32, выполняющие функцию 2 И-НЕ, на выходах которых формируются сигналы 1 з, 11, 11, 1.2 соответственно (см. фиг 1-4), Эги с: гналы поступаюг ь БР 10 на входы управления третьим состоянием (см, фиг. 2) соответственно ре,"стров Р 33-36 и на вход БУ 7, образованный ЛЭ 15-10, на выходе БУ 7 формируются управляющие сигналы 1, 1 5 (см. фиг, 3, фиг 41. Управляющие сигналы 1 поступают в БР 1 о на входы синхронизации регистров Р 33 - ;",6, сигнал Ь поступае 1 в ВУ 8 чэ вход синхронизации Р 12,Вычислительное п-канальное устройство работает следующим образом. В момент прихода,.го импульса (момент 11, см, фиг.4) последовательности импульсов 1 на вход управления третьим состоянием Р 33 на его выходе устанавливается значение М,1-1), записанное во в утреннем триггерекоторое г оступает на первый вход цифрового сумма 1 ора С 11, на второй вход которого постуг:ает проинвертированный на И 9 линей,о нарастаюп 1 и код с выхода Сч 2. В момент и ри :еда положительного фронта 1- г э имг;а,са (момент тг) последовательности чмпуг,ьсов -"1 на снхрониэирующий вход Г 33 на его выход переписывается новое значение М 1 Щ соответствующее М 11) = 1- -, (6)5 По окончании 1-го импульса последовательности 11 (установленные на входе управления третьим состоянием логической "1") выход Р 33 переводится в высокоимпендансное состояние. Одновременно с прихо дом положительного фронта 1-го импульсапоследовательности 1 1 на вход синхронизации Р 12 приходит положительный фронт 1-го импульса последовательности импульсов 1 . 8 этот момент 12 происходит переэа пись значения й г 1 Щ с выхода С 11 на выходР 1220 Подставляя значения (5), (6) в выражение (7), получаем код скорости для первого сигнала2 д25 У 1 иэо п +о 1 ) дРПри появлении К-го импульса последовательностей 11 и 12 аналогичным образом работает второй канал, По положительному фронту К-го импуль:а последовательности О происходит перезапись кодл скорости 1 чжК) на выход Р 12 (момент времени 15, см, фиг. 4).35, 2 л 1Ц"12 к 1 ГЛ,7 Гд +и+К фАналогично работают остальные каналы ВУ 8. Таким образом, дискретность по 40времени ВУ 8 обусловлена частотой 1 оо следования импульсов последовательности 15, а дискретность работы каждого канала определяется частотой то 1, причем45а 1 = - ", (9)игде и - количество независимых каналов ВУ 8, Это позволяет при фиксированной часготе опроса топ снизить частоту питающих ВМ 4 напряжений и эа сче- этого ув" оичить диа".азон измеряемых частот.Формула изобретения 1. Измеритель частоты вращения вала,содержащий последовательно включенные генератор импульсов, счетчик, формирователь гармонических сигналов, вращающийся трансформатор, блок нуль-органов, формнрсватель импульсов и вычислительное устройство, выход которого являетсявыходом измерителя частоты вращения, о тл и ч а ю гц и й с я тем, что, с целью повышения точности эа счет увеличения диапазона измеряемых частот, в него введены блок управления, при этом блок нуль-органов и 5 формирователь импульсов выполнены многоканальными, а формирователь импульсов снабжен дополнительным входом, соединенным с дополнительным выходом счетчика, выход формирователя импульсов 10 соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый выход блока управления подключен к первому дополнительному входу вычислительного уст ройства, второй выход устройства управления соединен с вторым дополнительным входом вычислительного устройства, третий дополнительный вход которого соединен с выходом счетчика, 2 О 2, Измеритель по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что вычислительное устройство содержит инвертор и последовательно соединенные л-канальные блоки регистров, сумматор, выходной регистр, выход которого является выходом вычислительного устройства, вход синхронизации регистра образует второй дополнительный вход вычислительного устройства, при этом второй вход сумматора соединен с выходом инвертора, вход которого объединен с входом данных блока регистров и образует третий дополнительный вход вычислительного устройства, кроме того, вход управления гретьим состоянием блока регистров образует вход вычислительного устройства, подключенный к выходу формирователя импульсов, а вход синхронизации блока регистров образует первый дополнительный вход вычислительного устройства.б Тираж 338 ПодписноеПИ Государственноо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС( 113035 Москва, Ж, Раушская наб., 4/5