Устройство для измерения мощности двигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 21) 3533341/18-10(56) 1. Авторское .свидетельство СССРВ 769371, кл. 0 01 1. 3/24, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ф 3421034/18-10,кл. С 01 1 3/24. 12,04.82.(54)57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯМОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ, содержащее датчик частоты вращения вала, блок отметчиков экстремумов, вычислитель,преобразователь временных интервалов и формирователь временных интерФвалов, два входа которого соединеныс соответствующими выходами блокаотметчиков экстремумов, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения вала, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, .с целью повышенияточности за счет сокращения времениизмерения, в него введены блок передачи данных, два переключателя, пиковый детектор, элемент памяти, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, формировательуправляющих сигналов и инвертор,выход которого соединен с однимвходом одного переключателя, а вх с выходом датчика частоты вращения вала и вторым входом одного переключателя, выход которого соединен содним входом пикового детектора, выход последнего соединен с одними входами дифференциального усилителя, второго переключателя и элемента памяти, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, выход последнего соединен с вторым входом второго переключателя, выход которого соединен с одним входом аналого-цифрового преобразователя, выход пОследнего соединен с одним входом блока передачи данных, второй и третий входы которого соединены соответственно с одним и вторым выходами преобразователя временных интервалов, вход которого соединен с выходом формирователя временных интервалов и входом формирователя управляющих сигналов, один выход которого соединен с вторым входом пикового детектора, второй - с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, а третий - с вторым входом элемента памяти, третьими входами переключателей и четвертым входом блока передачи данных, ,выход которого соединен с вычислителем.31 40 1 10846Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к электронным приборам, предназначеннымдля измерения мощности пренмущестФ/венно двигателей внутреннего сгорания, 5и может быть использовано как вкачестве автономного прибора, так иустройства, встраиваемого в измерительную систему,Известно устройство для измерениямощности двигателя, содержащее датчик частоты вращения, формировательвременных интервалов, преобразователь временных интервалов и вычислитель 11 3, 15Недостатком устройства являетсянизкая тОчнОсть.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для измерения мощности двигателя, содержащее датчик частотывращения вала, блок отметчиков экстремумов, вычислитель, преобразователь временных интервалов и формирователь временных интервалов, два 25входа которого соединены с соответствующими выходами блока отметчиковэкстремумов, вход которого соединенс выходом датчика частоты вращениявала Г 230Однако известное устройство также обладает недостаточной точностьюиз-за нелинейности преобразования,обусловленной тем, что минймальныйинтервал, на котором производитсяизмерение, превышает времяодногооборота вала,Цель изобретения - повышение точ. ности за счет сокращения времени измерения.Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения мощности двигателя, содержащее датчик частоты вращения вала, блок отметчиков экстремумов, вычислитель, преоб раэователь временных интервалов и формирователь временных интервалов, два входа которого соединены с соответствующими выходами блоха отметчи-ков экстремумов, вход которого сое динен с выходом датчика частоты вра щения вала, введены блок передачи данных, два переключателя, пиковый ,детектор, элемент памяти, дифференциальный усилитель, аналого-циФровой 55 преобразователь, формирователь управляющих сигналов и инвертор, вы" ход которого соединен с одним входом одного переключателя, а вход - свыходом . датчика частоты вращениявала й вторым входом одного переключателя, выход которого соединен содним входом пикового детектора, выход последнего соединен с однимивходами дифференциального усилителя,второго переключателя и элементапамяти, выход которого соединен свторым входом дифференциального усилителя, выход последнего соединен свторым входом второго переключателя,выход которого соединен с однимвходом аналого-цифрового преобразователя, выход последнего соединен содним входом блока передачи данных,второй и третий входы которого соединены соответственно с одним и вторымвыходами преобразователя временныхинтервалов, вход которого соединенс выходом формирователя временныхинтервалов и входом формирователяуправляющих сигналон, один выходкоторого соединен с вторым входом пикового детектора, второй - с вторымвходом аналого-цифрового преобразоФ ,ювателя, а третий - с вторым входомэлемента памяти, третьими входамипереключателей и четвертым входомблока передачи данных, выход которого соединен с вычислителем,На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - то же, блока обработки данных; на фиг. 3 сигнал на выходе датчика частоты вращения вала.Устройство для измерения мощности двигателя содержит индукционный датчик 1 чаСтоты вращения вала, блок 2 отметчиков экстремумов, формирователь 3 и преобразователь 4 временных интервалов, блок 5 передачи данных, вычислитель б и блок 7 обработки данных.Выход датчика 1 частоты вращения вала связан с информационным входом блока 7 обработки данных, а также через блок 2 отметчиков экстремумов .- спервым и вторым входами формирователя 3 временных интервалов, выход которого связан с входом преобразователя 4 временных интервалов и управляющим входом блока 7 обработки данных.Преобразователь 4 временных интервалов и блок 7 обработки данных имеют информационные и управляющие выходы, которые соединены с соответ-,3 1084 ствующими входами блока 5 передачи даных, выход которого подключен к вычислителю 6, выполненному в виде процессора.Блок 7 обработки данных (фиг, 2) содержит инвертор 8, первый переключатель 9, пиковый детектор 10, элемент 11 памяти, дифференциальный усилитель 12, второй переключатель 13, аналого-цифровой преобразо" 10 ватель 14 и формирователь 15 управляющих сигналов.Информационным входом 16 блока 7 обработки данных является соединен" ные одий вход первого переключателя 15 9 и вход инвертора 8, выход которого соединен с вторым входом первого переключателя 9, выход последнего соединен с одним входом пикового де тектора 10, выход которого соединен 20 с одними входами дифференциального усилителя 12, второго переключателя 13 и элемента 11 памяти, выход последнего соединен с вторым входом дифференциального усилителя 12, вы" ход которого соединен с вторым входом второго переключателя 13, выход последнего соединен с одним входом аналого-цифрового преобразователя 14, выход которого является информа ционным выходом 17 блока 7 обработки данных.Управляющим входом 18 блока 7 обработки данных является вход формирователя 15 управляющих сигналов, один выход которого соединен с вторым входом пикового детектора 10, второй - с вторым входом аналогоцифрового преобразователя 14, а третий - с вторым входом элемента 40 11 памяти, третьими входами переключателей 9 и 13 и является управляющим выходом 19 блока 7 обработки данных.Формирователь Э временных интер валов представляет собой логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями и двумя информационными входами. Преобразователь 4 временных интервалов, построен на базе генератора импульсов образцовой частоты, счетчика импульсов и распределителя сигналов. По фронту и срезу входного импульса распределитель сигналов вырабатывает синхронизированные со срезом импульса генератора команды, по которым содержимое счетчика пере. пнсывается в выходной регистр пре 631 4образователя. При этом после выпол.нения команды переписи, формируемой после появления фронта входного импульса, счетчик импульсов сбрасывается в исходное нулевое состояние. В результате в выходном регистре попеременно фиксируются коды чисел, пропорциональных периоду, следования и длительности входных импульсов. На управляющем выходе преобразователя Формируется импульс, фронт и срез которого сигналиэируют об окончании преобразования соответственно периода следования и длительности выходного импульса.Блок 5 передачи данных обеспечивает прием и передачу в процессор 6 результата преобразований преобразователя 4 и блока 7 в ранге интерфейса процессора 6.Устройство для измерения мощности двигателя работает следующим образом.При вращении вала двигателя угловая метка (отверстие на маховике), установленная на маховике, длитель-ность которой равна фиксированному углу с(, , проходит мимо индукционного датчика, изменяет его магнитный поток и генерирует в нем двухполярный сигнал. Абсолютное значение амплитуды О, этого сигнала линейно зависит от угловой скорости вращения вала иО,: Кпш (1)где К 1 - коэффициент преобразования датчика.Сигнал с выхода датчика 1 частотывращения вала поступает на входы бло.ка 2 отметчиков экстремумов и блока 7 обработки данных. В момент прохождения мимо датчика 1 начала угловой метки импульс положительной полярности достигает своего амплитудного значения. Блок 2 отметчиков экстремумов формирует в этот момент на соответствующем выходе короткий импульс, поступакнщий на первый вход формирователя 3 временных интервалов, Последний срабатывает и формирует на своем выходе единичный сигнал.В момент прохождения мимо датчика 1 частоты вращения вала конца угловой метки своего амплитудного значения импульс достигает отрицательной полярности. В этот момент блок 2 отметчиков экстремумов формирует на другом своем выходе короткий импульс, поступающий на второй вход формиропроцессор 6 автоматически переходит к подпрограмме вычисления мощности по результагам очередной серии преобразований величин о, О,и дО,т .Мощность двигателя определяется из выражения опй,=соп+2 й К 10 В момент достижения импульсом положительной полярности датчика 1 частоты вращения вала своего макси 45 мального значения О это значениеп 1фиксируется на выходе пикового детектора 10, на входе элемента 11 и аналого-цифрового преобразователя 14, По фронту импульса формирователя 3 временных интервалов формирователь.15 управляющих сигналов срабатывает и формирует на своем втором выходе сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 1.4. Через интервал времени, определяемый временем преобразования на выходе аналого-цифрового преобразователя 14, образуется где, С: - .У725 пРаПри этом величины И - М т"оп ф оп ф М, дй и й являются переменнымиОРдля процессора 6, а величины С КЭ Д и К - постоянны для данной марки двигателя и вводятся в процессор 6 перед началом измерений.Блок 7 обработки данных работает 20 следующим образом.1 ФНа вход инвертора 8 и на второй вход первого переключателя 9 посту пает сигнал с.выхода датчика 1 частоты вращения вала, а на вход формирователя 15 управляющих сигналов - сигнал с выхода формирователя време ных интервалов 3. К моменту появле" ния импульса на входе Формирователя 15 управляющих сигналов сигнал дат чика 1 частоты вращения вала поступает непосредственно через первый переключатель 9 на вход пикового детектора 10. Сигнал с выхода послед. него поступает через элемент 11 памяти, установленный в режим выборки входного сигнала, на один вход дифференциального усилителя 12 и непосредственно ,на второй вход этого усилителя, а также через вто рой переключатель 13 - на вход аналого-цифрового преобразователя 14.- коэффициент усиления усилителя 12.По срезу испульса формирователя 3 временных интервалов формирователь 1 управляющих сигналов через интер1 вал времени, необходимый для установ. ления сигнала на выходе усилителя 12, формирует на своем втором выходе сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 14. Через интервал времени, определяемый временем преоб. разования аналого-цифрового преобразователя 14, на информационном выходе 17 блока 7 обработки данных образуется код числа дй, пропорциональный напряжению й О, а на втором вьмоде формирователя 15 управляющих сигналов и, следовательно., на управляюгде К код числа М 1, пропорциональный нап ряжению О,., а формирователь 15 уп 1равляющих импульсов формирует на своем третьем выходе единичный сигнал, поступающий на управляющий выход 19 блока 7 обработки данных. Таким образом, результат .преобразования напряжения Оа., идентифицирует-. ся единичным значением сигнала на управляющем выходе блока 7 обработки данных.Одновременно по единичному значению сигнала на третьем выходеформирователя 15 управляющих сигналов переключатели 9 и 13 переключаются, а элемент 11 памяти устанавливается в режим хранения значения входного сигнала, равного Ор, . В результате на вход пикового детектора 10 поступает инвертированный инвертором 8 сигнал датчика 1 частоты вращения вала, а на вход аналого-цифрового преобразователя 14 - сигнал с выхода дифференциального усилителя 12.В момент достижения импульсом отрицательной полярности датчика 1 частоты вращения вала своего максимального значения Оп 1 ) Ощ это значение фиксируется на вйходе пикового детектора 10 и, следовательно, на втором входе усилителя 12, напряжение на другом входе которсго равно Ощ, На1 выходе гифференциальнЬго усилителя 12 и, следовательно, на входе аналого-цифрового преобразователя 14 формируется постоянное напряжение, пропорциональное разностиПредлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения мощности двигателя за счет сокращенияинтервала измерения до интер О вала между моментами появления экстремумов сигнала отиндукционного датчика частотывращения. 9 1084 б 31 10 щем выходе 19 блока 7 обработки дан- Описанный процесс повторяется с ных - нулевое значение сигнала, иден- поступлением следующего импульса на тифицирующее результат преобразова- вход формирователя 15 управля ощих ния ЮО . Одновременно на первом вы" сигналов.ходе формирователя 15 управляющихсигналов формируется короткий импульс,поступающий на управляющий вход пикового детектора 10, В результатепереключатели 9 и 13 устанавливаются в исходное состояние, элемент 11памяти - в режим выборки входногосигнала, а пиковый детектор 10 обнуляется..Курах Техред М,Кузьма Корректор О,Билак едакт 30 4/ ШМ ШЕ ФВиал ППП ."Патент", г. Ужгород, ул. Проектна ееевавиа а е ю еЗаказ 1986/36ВН Тираж 823ИИПИ Государственного по делам изобретений иМосква, Ж, Раушск одписноемитета СССРткрытийиаб , д.