Цифровой измеритель ускорения вала

(55 0 01 Р 15/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН изме- быть ений АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А.И, Овчаренко56) 1, Авторское свидетельство СССРМт 824061, кл. О 01 Р 15/08, 1978,2. Авторское свидетельство СССРМ 685987, кл. 6 01 Р 15/08, 1978,(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УСКОРНИЯ ВАЛА Изобретение относится к технике рения параметров движения и может использовано для измерения ускор вращающихся валов.Известно устройство для измерения ускорения вала,содержащее импульсный датчик частоты вращения, генератор эталонного времени, реверсивный счетчик, вентили, схему инкремента, г(Я-триггер, О- триггер, дешифратор, блок отсчета. Это устройство обладает низкой динамической точностью, так как не позволяет идентифицировать режимы смен скоростного режима.Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является устройство, содержащее импульсный датчик, расположенный на валу и подсоединенный выходом к входам двух элементов И, к второму входу первого элемента И подключен прямой выход генератора эталонного времени, а к второму входу второго элемента И - его инверсный выход, выход,57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений вращающегося вала, Сущность изобретения: цифровой измеритель ускорения вала содержит импульсный датчик, элементы И, генератор эталонной частоты, реверсивный счетчик, формирователь коротких импульсов, элемейт задержки, схему инкремента, два дешифратора, ВЯ-триггер, мультиплексор, блок отсчета, счетный триггер, два О-триггера, сумматор по модулю два, 2 ил,первого элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а выход " второго элемента И - с его вычитающим входом, роме того, устройство содержит схему инкремента, соединенную с инверсией ными выходами реверсивного счетчика и 4 блока отсчета;Недостатком этого устройства является низкая динамическая точность, так как и в нем не учтена возможность смены скоростного режима вэла, -Целью изобретения является йовышение динамической точности измерения ускорения,Цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее импульсный дат-чик, расположенный на валу и подсоединенный выходом к входам двух элементов И, к второму входу первого элемента И подключен прямой выход генератора эталонного времени, а к второму входу второго элемента И - его инверсный выход, выход первого элемента И соединен с суммирующим вхо10 15 20 25 30 35 40 50 55 дом реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с его вычитающим входом; кроме того, устройство содержит схему инкремента, соединенную с инверсными выходами реверсивного счетчика, и блок отсчета, дополнительно введены формирователь коротких импульсов, элемент задержки, ЙЯ-триггер, мультиплексор, третий элемент И и идентификатор смены скоростного режима, причем прямой выход генератора эталонного времени через формирователькоротких импульсов соединен с элементом задержки, стробирующим входом схемы инкремента и тактовым входом идентификатора смены скоростного режима, выход элемента задержки соединен с В-входом реверсивного счетчика, с К-входом ВЯ-триггера и первым входом третьего элемента И, выход дешифратора соединен с Я-входом ВЯ-триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, к информационным входам которого подключены выходы схемы ийкремента и прямые выходы реверсивного счетчика,выходы мультиплексора соединены с блоком отсчета, прямые выходы реверсивного счетчика связаны с информационными входами идентификатора смены скоростного режима выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого связан с разрешающим входом мультиплексора. Кроме того, идентификатор смены скоростного режима содержит стробируемый дешифратор, счетный триггер, два элемента И, два О-триггера и стробируемый сумматор по модулю два, причем информационные входы идентификатора соединены с информационными входами стробируемого дешифратора, тактовый вход идентификатора соединен со стробирующим входом дешифратора, входом счетного триггера и стробирующим входом сумматора по модулю два, выход дешифратора соединен с первыми входами элементов И, к вторым.их входам соответственно подключены прямой и инверсный выходы счетного триггера, а выходы соединены с С-входами О-триггеров, к О-входам которых подключен выходдешифратора, прямые выходы О-триггеров соединены с информационными входами сумматора по модулю два,выход которого является выходом идентификатора. На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временныедиаграммы его работы.На схеме показаны;1 - импульсный датчик,2 - объект измерения - вал,3, 4 - элементы И,5 - генератор эталонного времени,6 - реверсивный счетчик,7 - формирователь коротких импульсов,8 - элемент задержки,9 - схема инкремента,10 - дешифратор,11 - Ю-триггер,12 - мультиплексор,13 - блок отсчета,14 - элемент И,15 - идентификатор, который в своюочередь содержит:16 - дешифратор,17 - счетный триггер,18, 19 - элементы И,20, 21 - О-триггеры,22 - сумматор по модулю два,Структурная схема построена следующим образом.Импульсный датчик 1, расположенныйна валу 2 и подключенный к элементам И 3и 4, К другим входам этих элементов подключены соответственно прямой и инверсный выходы генератора 5 эталонноговремени. Выходные сигналы генератора 5(фиг. 2) представляют собой "меандры",сдвинутые по фазе на 180, Выходные сигналы элементов 3 и 4 поступают соответственно на суммирующий и вычитающийвходы реверсивного счетчика 6, Прямой выход генератора 5 подключен к формирователю 7 коротких импульсов, выходной сигналкоторого формируется по фронту сигналапрямого выхода генератора 5 (фиг, 2) и поступает непосредственно на стробирующийвход идентификатора 15 (стробирующийвход дешифратора, 16) и на стробирующийвход смены инкремента 9, а через элементзадержки 8 - на В-вход реверсивного счетчика 6, Б-вход ВЯ-триггера 11 и вход элемента И 14, Кодовые выходсч реверсивногосчетчика объединены в две группы - прямыеи инверсные, Инверсные выходы через схему инкремента 9 подключены к первой группе информационных входовмультиплексора 12, а прямые выходы - непосредственно к второй группе входовмультиплексора 12, к входам дешифратора10 и к информационным входам идентификатора 15 (информационные входы стробируемого дешифратора 16), Выходдешифратора 10 соединен с Б-входом КЯтриггера 11, прямой выход которого связанс управляющим входом мультиплексора 12(определяет, с какого направления осуществляется передача информации на блок отсчета). К разрешающему входумультиплексора 12 (определяет включение вработу или отключение мультиплексора 12)подключен выход элемента И 14, к второму51.0 25 30 35 40 входу которого подключен выход идентификатора 15 (выход сумматора 22 по модулю два). Собственно идентификатор 15 смены скоростного режима содержит стробируемый дешифратор 16, счетный триггер 17, элементы И 18, 19, О - триггеры 20, 21 и сумматор 22 по модулю два,Сущность функционирования устройства сводится к следующему.Импульсный датчик 1 вырабатывает сигналы, частота которых пропорциональна частоте вращенияйала; 11= К в. Импульсы генератора 5 поочередно открывают элементы И 3 и 4, Тем самым обеспечивается поочередная подача сигнала датчика 1 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 6. В йоследнем к концу каждого цикла измерений (продолжительностью в период Т импульсов ген е р ат о р а 5) ф о р м и р у е т с я к од м = - Гс/о (тт/2 -- Г 1/т/2 (ст, прот т2 2порциональный разности частвт вращения 1 на постоянном временном интервале, В конце каждого интервала с задержкой, определяемой элементом 8 и выбираемой по величине меньшей, чем минимальный период импульсов датчика 1, реверсивный счетчик сбрасывается в нулевое состояние и тем самым подготавливается к новому циклу йзмерений, Если ускорение положительно, то в цикле измерения реверсивный счетчик переходит через состояние "все нули". Это обстоятельство фиксируется дешифратором 10, выходной сигнал которого устанавливает в единичное состояние БЯ-триггер 11. Выходной потенциал прямого выхода этого триггера определяет передачу в блок отсчета 13 через мультиплексор 12 дополнительного кода С (добавление единицы к обратному коду осуществляется в схеме 9 инкремента), В противном случае (ускорение отрицательно) дешифратор 10 в цикле не срабатывает, триггер 11 остается в нулевом состоянии(сбрасывается в него в конце каждого цикла выходным сигналом элемента задержки 8) и мультиплексор 12 передает в блок отсчета 13 прямой код реверсивного счетчика 6.Описанная часть структуры фактически реализует функции прототипа и позволяет точно измерять ускорение лишь тогда, когда измерительный интервал Т полностью укладывается на линейно изменяющемся участке графика частоты вращения во времени(на фиг. 2 этому соответствует измерительный интервал Т, оканчивающийся в момент времени т 2), В противном случае (интервалы Т на фиг, 2, оканчивающиеся в моментыГ времени т 1 и 1 з) имеет место динамическая ошибка измерения ускорения.В таких режимах вступает в работу идентификатор 15 смены скоростного режима, Его функционирование сводится к следующему. Выходной сигнал формирователя 7 в конце каждого интервала Т стробирует дешифратор 16 и, если в реверсивном счетчике 6 зафиксировано нулевое ускорение, то дешифратор 16 формирует отрицательный импульс(фиг. 2). В противном случае (нулевое ускорение) на выходе дешифратора 16 в момент стробирования остается потенциал высокого уровня (фиг. 2), Одновременно выходнойсигнал формирователя 7 переключа- ет счетный триггер 17 и тем самым выходной сигнал дешифратора поочередно через элементы И 18, 19 передается на С-входы О- триггеров 20, 21. Соответствующий О-триггер, будучи в нулевом (единичном) состоянии, переключается, если с дешифратора 16, поступает единичный (нулевой) потенциал, и остается в прежнем состоянии, если с дешифратора 16 поступает нулевой (единичный) потенциал. Таким образом, в моменты окончания интервалов Т (на фиг.2 - это 11 и з), непосредственно следующие за моментами смены скороСтного режима; потенциалы Ц 2 о, 021 прямых выходов О- триггеров 20, 21 оказываются различными. При этом выходной сигнал сумматора 22 по модулю два, реализующего функцию 02 о л 021г 02 о Л 021, оказывается равным единице и в момент появления сигнала на выходе элемента задержки 8 на выходе элемента И 14 будет единичный уровень, Такой уровень является запрещающим два мультиплексора 12, он не коммутирует на блок отсчета 13 ни одной из двух групп входов, т. е, происходит пропуск бтсчета, Если же два,примыкающих во времени интервал Т полностью расположены либо на участке стабилизации скорости, либо на участке ее лйнейного изменения, то О-триггеры 20, 21 прйнимают одинаковое состояние (либо нули, либо единицы) и выходной сигнал сумматора 22 по модулю два равен нулю и разрешается работа мультиплексора 12,Таким образом, предложенное устройство позволяет исключить отсчеты с динамическими погрешностями, обусловленнымисменой скоростного режима,Формула изобретения 1, Цифровой измеритель ускорения вала, содержащий импульсный датчик, расположенный на валу, два элемента И, первые выходы которых подключены к выходу импульсного датчика, генератор эталонного1791781 8времени, прямой выход которого соединен выход ЙЯ-триггера, выходы мультиплексорас вторым входом йервого элемента И, а ин- соединены с входами блока отсчета, 3-входверсный - с вторым входом второго,элемеи- ЙЗ-триггера соединен с выходом дешифрата И, реверсивныйсчетчик, суммирующий и . тора, а информационные входы идентифивычитающий входы которого соединены с 5 катора смены скоростного режимавыходамисобтветственно первогои" второ- подключены к прямым выходам реверсив-го элементов И, схема инкремента;входы . ного счетчика,которой соединены синверсными выхода. Измеритель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йми реверсивного счетчика, дешифратор; с я тем, что идентификатор смены скоровходы которого соединены с прямыми выхо стного режима содержит стробируемый дедами реверсивного счетчика, и блок отсчета, . шифратор, счетный триггер, два элемента И,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью . дваО-триггераистробируемыйсумматорпоповышения динамической точности иэмере- модулю два, причем выход стробируемогония, в него введены формирователь корот- дешифратора соединен с первыми входамиких импульсов элемент задержки, 15 элементов И; вторые. входы .которых подВЗ-триггер;мультиплексор,третий элемент . ключены соответственно к прямому и инИ и йдентиФикатор смены скоростного ре-версному выходам счетного триггера,жима, причем прямой выходгенератора эта- выходы элементов И соединены соответст. лонного. времени подключен к входу веннос С-входами О-триггеров, О-входы коформирователя коротких импульсов, выход 20 торых соединены свыходом дешифратора,которого соединен со стробирующим вхо- прямые выходы О-триггеров соединены сдом схемы инкремента, с тактовым входом информационньми входами сумматора поидентификатора смены скоростного режи- модулю два, выход которого является выхома й через элемент задержки - с Й-входами. дом идентификатора смены скоростного ре-реверсивнотосцетчикаи ЯЯ-триггера, атак жима, при этом информационные входы.жес первым входом третьего элемента И, . стробируемого дешифратора являются инвторой вход которого соединен с выходом формационными входами идентификатораидентификатора смены скоростного режи- смены скоростного режима, а стробируюма а выход- с разрешающим входом муль- щие входы дешифратора, сумматора по мотиплексора, к информационным входам 30 дулю два и вход счетйого триггеракоторого подключены выходы смейы инкре- объединены й являются тактовым входоммента и прямые вьходы реверсивного счет- идентификатора смены скоростного режичйка, а к управляющему его входу - прямой ма,1791781 Составитель В,КостинРедактор Техред М.Моргентал Корректор Т.Пали ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул,Га Заказ 150 ВНИИПИГо Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж. Раушская наб,. 4/5