Устройство для контроля параметров вращения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтсиниСонапистнисиниРвснубпнн ои 871071(51)М. Кл. С 01 Р 3/489 С 08 В 1/08 Гооуаеретваииый комитет СССР ао елаи иэобретеиий . и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ВРЛЦЕНИЯ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к малоинерционным устройствам контроля скорости вращения и ускорения.Кроме того, устройство может быть использовано в системах автоматическаго управления и контроля, в которых информация представлена в частотной форме.Известны устройства для контроля скорости вращения, содержащие частот 10 ные датчики и построенные на принципе сравнения периода следования сигналов этих датчиков с эталонным интервалом времени.т 5К ним относится устройство, в состав которого входят, датчик оборотов, формирователь входных сигналов, формирователь эталонного интервала, времени, запоминающее устройство и формирователь выходных сигналов. В устройстве применен аналоговый формирователь эталонного интервала времени, настраиваемый при помощи временной цепи, состоящей из резистора ф 1 т конденсатора Г 11,Существенным недостатком этогоустройства является низкая точностьи стабильность порога срабатывания,,поскольку температурный и временнойуход параметров резисторов и конденсаторов достигает нескольких процентов.Так;ке известно устройство дляконтроля параметров вращения, котороеобладает высоким быстродействием контроля параметров вращения и исключает ложное срабатывание при воздействии помех или пропаданий сигналовдатчика оборотов Г 21.В это устройство в качестве основных функциональных узлов входят датчик оборотов,. формирователь входныхсигналов, блок анализа длительности .периодов, первый и второй конъюнкто"ры, первый дизъюнктор, формировательвыходных сигналов, второй дизъюнктор, .третий конъюнктор, формирователь бло 87107кирующих импульсов, первая и втораясхемы сравнения, причем блок анализадлительности периодов может состоятьиз блока управления, генератора эталониой частоты, счетчика и блока обработки кода периода.Недостатком устройства являетсянеширокий диапазон скорости вращенияв котором исключается ложное срабатывание устройства при контроле пара 10метров вращения в условиях помех илипрерываний сигналов датчика оборотов.Этот диапазон находится в преде-лах:Ш)М,причем1 1) 15поФ фч0,5гдето; иЮд - соответственно минимальная и максимальная схорость вращения в заданном диапазоне;Ш 1 - контролируемая скорость вращения.Целью изобретения является расширение диапазона скорости вращения, вкотором исключается ложное срабатывание устройства при работе в условияходиночных помех или прерываний сигналов датчика оборотов.ЮПоставленная цель достигается тем,что в устройство введены последовательно соединенные блок усреднения и блокконтроля текущего периода,причем четвертый выход блока анализа длительнос 35ти периодов подключен ко входу блокаусреднения и ко второму входу блокаконтроля текущего периода, первый выход которого соединен с третьим входомпервого конъюнктора, второй выход -40с первым входом второго дизъюнктора,а третий выход - со вторым входом второго дизъюнктора и третьим входомпервого дизъюнктора,На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для контроля па 45раметров вращения; на фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства дляконтроля параметров. вращения.В состав устройства в качестве основньщ функциональных узлов входятдатчик оборотов 1, формирователь входных сигналов 2, блок анализа длительности периодов 3, первый конъюнктор 4,второй конъюнктор 5, первый дизъюнктор 556, формирователь выходных сигналов 7,второй дизъюнктор 8, третий конъюнктор9, Формирователь блокирующих импуль 1,2) Ф а Ш с С 1(4мох 3Ффв 1 доцг а Ф Фгдето ахи Ыдпеременные величины, соответствующие верхней и нижнейгранице диапазона скорости вращения;усредненное значение скорости вращения иУ 11 значение выборки (число входных периодов датчика оборотов);коэффициенты пропорциональности. а и Ь Из условий 2) видно, что соотношение между верхней и нижней границей диапазона скорости вращения также как и в условии (1), сохраняется. Однако это условие не приводит к ограничению диапазона скорости вращения, так как величины ш,ц, и шд 1 е зависят от усредненного значения ш и 1 как бы отслеживают" изменения значений скорости вращенияц. Для более плавного изменения значений иигМ цп,д выборку числа периодов усреднения лучше брать скользящей. 1 4сов 10, блок усреднения 11 и блок контроля текущего периода 12.В приведенном устройстве для контроля параметров вращения расширение диапазона скорости вращения, в котором исключается ложное срабатыва" ние при работе в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотов, осуществляется следующим образом.Как было уже отмечено, одним из требований, которое необходимо выполнить для исключения ложного срабатывания, является выполнение условий, причем в этих условиях значения м,;, ию, являются постоянными . Это существенно ограничивает диапазон скорости вращения, в котором происходит контроль параметров вращения с исключением ложного срабатывания при работе в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотовВ предлагаемом устройстве значения 44, иыщвыбраны переменными и зависящими от усредненного значения скорости вращения.87071 бЗначения коэффи и нффициентов а и ь на- ния в нем двух или более следующихходятся следующим образом. Из усло- подряд импульсов.вий 2) имеем: Если же на втором выходе блока ана% Ьлиза 3 появится сигнал Норма", тотох = - ЩО Юй импульс, появившийся на его третьемвыходе, поступит через конъюнктор 5щд-с Одизъюнктор 6 на второй вход формиарователя выходных сигналов 7 и установит его в исходное состояйие, приПринимаемЬ=1 + Ь, а =1 -ь О котором сигнал на его выходе отсутстполучим=О.+4 вует.ь =0,3(1) а =0,6 (1)О =1 3.1).Одновременно информация о длительности периода Т поступает с четверак как усредненное значение й/ 1 того, выхода блока анализа 3 на втоотстает по фазе от текущего значе- .15 рой вход блока контроля 12 и входниЯ м, то коэффициенты а и Р Долж- блоканы быть взяблока усреднения 11, где происходитны ыть взяты с поправкой: значениеэ ициента с = , . должно бытьусреднение длительностипериодов.После усреднения информация об усувеличено, а коэффициента Ь =1,3(1)-редненном значении длительностипеУменьшено. Величина попРавки зависит 0 и ов п20 риодов поступит на вход блока контроот динамики контролируемого процес-. ля 12, вырабатывающего значения Тса, вида усреднения и значения выбор 4 г 2 л1 Охки числа периодов усреднения, и поэи Т;о, где Т 1 х= - г - Т,щ:хщ- Выработанные значения Ттому ее следует рассчитывать в каж- Ш,иощ 5 хсравниваются со значениемдом конкретном случае. 25 входного периода Т . При этом возможУстройство работает следующим образом.ны три случая,Случай 1. Значение Т находится вОчередной сигнал с датчика обо- пределах Т, Т (Т, Тогда наротов 1, соответствующий окончаниютн ого охпервом выходе блока контроля 2 будетпериода Т и началу периода Т 1+130 разрешающий сигнал, который поступитпоступает на формирователь входныхсигналов 2 к т бкоторый вырабатывает имна третий вход первого конъюнктора 4,а на втором и третьем выходах - запульс, запускающий блок анализа вход- прещающие сигналы.ных периодов 3, В блоке анализа 3 п оализ 3 про- Этот случай соответствует работеисходит анализ па амет а в ар метра вращения пу- устройства при отсутствии помех илитем анализа лительностидли ельности периодов сле- прерываний сигналов датчика оборотов 1.Э 5дования сигналов датчика оборотов 1, Случай 11. Значение Т с Т,причем, если величина па амет ов Тогда на первом и третьем выходахщения превысила предельно допустимое блока контроля 12.будут запрещающиезначение, то на первом выходе блока сигналы, а на втором выходе - разрепоявится выходнои сигнал40шающий сигнал, который, пройдя через"Авария". Если же эта величина ока- второй дизъюнктор 8, поступит на перэалась меньше предельно допустимого вый вход третьего конъюнктора 9.значения, то на втором выходе блока Запрещающий сигнал, поступивший санализа 3ализа 3 появится сигнал Нормапервого выхода блока контроля 12 наПосле того, как на одном из выхо 45третий вход первого конъюнктора 4,дов блока анализа 3 появится сигнал блокирует его, и если после Этого наНАвария или Норма , на его третьем первом выходе блока анализа 3 появитвыходе появится короткий импульс, ко- ся сигнал "Авария", то импульс, приторый поступит на конъюнкторы 4, 5 шедший затем с третьего выхода блока50 анализа 3, не пройдет на формироваПри этом, если на первом выходе бло- тель выходных сигналовка анализа 3 появится сигнал "Авария", При этом импульс, появившийся наа иа третьем входе первого конъюнкто- третьем выходе блока анализа 3, посра 4 будет разрешающий сигнал, то им- тупит через третьй конъюнктор 9 напульс поступит через конъюнктор 4 на 55 формирователь блокирующих импульСовпервый вход формирователя выходных 10 и запустит его. Сигнал с выходасигналов 7, который сформирует вы- формирователя блокирующих импульсовходной сигнал только после накопле-10 с длительностью Ггдето 7 2 ТВ случае, если на вход формирователя блокирующих импульсов 10 поступит запускающий импульс с конъюнкто" ра 9 до окончания времени действия импульса, то формирователь 10 снова запустится и его импульс продлится еще на время 7Третий случай соответствует работе устройства при прерывании сигналов датчика оборотов 1.В качестве примера на фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства для контроля параметров вращения.В этом устройстве блок анализа . входных периодов 3 контролирует ускорение вращения по формуле 1). Он состоит из устройства управления 13, выполненного в виде распределителя импульсов, генератора эталонной часто-. ты 14 счетчика 15, шифратора 16, бло 40 7 87107поступит через дизъюнктор 6 на второйвход формирователя выходных сигналов7 и установит его в исходное состояние,При этом первый вход формирователявыходных сигналов 7 окажется заблокирован на время действия импульса 7Этот случай .соответствует работеустройства в условиях одиночных помех. 1 ОСлучай 1 Ц. Значение ТТТогда на первом и третьем выходахблока контроля 12 появится разрешающий сигнал, а на второй выходе - запрещающий.Разрешающий сигнал, появившийся на третьем выходе блока контроля12 пройдя через первый дизъюнктор 6,поступит на второй вход формировате"ля выходных сигналов 7 и установит 20его в исходное состояние.Одновременно разрешающий сигнал,появившийся на третьем выходе блокаконтроля 12, поступит через второйдизъюнктор 8 на первый вход третьего 25конъюнктора 9, При этом импульс стретьего выхода блока анализа 3 пройдет через третий конъюнктор 9 и запустит формирователь блокирующих импульсов 10. Сигнал с выхода формирователя блокирующих импульсов 1 Опоступит на первый вход первого дизьюнктора 6, И с того момента, когдана третьем выходе блока контроля 12исчезнет разрешающий сигнал, на второй вход формирователя выходных сигналов 7 будет поступать сигнал с Формирователя блокирующих импульсов 1 О.1 8 ка умножения 17, блока разности периодов 18 выполненного в виде счетчика обратного счета, схемы сравнения 19,Блок усреднения 11 выполнен на двух реверсивных счетчиках 20 и 21, конъюнкторе 22, счетчике обратного счета 23, дизъюнкторе 24 и триггере 25. Он усредняет длительность периодов следования входных сигналов по1+1 Дт =т+ , где Т. - текущий период входных рсигналов; Т - усредненное значение М 3предыдущих периодов;М - выборка периодов.Блок контроля текущего периода 12 выполнен в виде двух триггеров 26 и 27 и двух счетчиков обратного счета 28 и 29, в которые заносится значение числа Й, эквивалентное усредненному значению длительности восьми периодов Т. Кроме того, блок контроля 12 содержит два генератора эталонной частоты 30 и 31, импульсами которых списываются числа Й, при этом значения частоты импульсов этих генераторов определяют коэффициенты а и Ьформирователь выходных сигналов 7 выполнен в виде счетчика, формирователь блокирующих импульсов состоит из триггера Шмидта и времяэадающей ВС-цепи,Устройство, представленное на Фиг. 2,позволяет контролировать угло. вое ускорение по модулю (одновременный контроль положительного и отрицательного предельного углового ускорения),Введение в известное устройство блока усреднения 11 и блока контроля текущего периода 12 и связей позволило значительно расширить диапазон работы устройства с сохранением защиты от ложного срабатывания, обусловленного действием одиночных помех или прерываний сигналов датчика оборотов.Формула изобретенияУстройство для контроля параметров вращения содержащее последовательно соединенные датчик оборотов, формирователь входных сигналов, блок анализа длительности периодов, первый конъюнктор и формирователь выходных сигналов, второй вход которого9 8 подключен к выходу первого дизъюнктора, первый вход которого соединен с выходом второго конъюнктора, а второй вход - через формирователь блокирующих импульсов с выходом третье" го конъюнктора, первый вход которого подключен к выходу второго дизъюнктора, при этом второй выход блока анализа длительности периодов соединен с первым входом второго конъюнктора, а третий выход - со вторыми входами первого, второго и третьего конъюнкторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона скорости вращения, в котором исключается ложное срабатывание устройства при работе в условиях одиночных помех или прерываний сигналов датчиков оборотов, в него введены последовательно 71071 10соединенные блок усреднениЕ и блокконтроля текущего периода, причем четвертый выход блока анализа длительности периодов подключен ко входублока усреднения и ко второму входублока контроля текущего периода, первый выход которого соединен с третьимвходом первого конъюнктора, торойвыход - с. первым входом второг дизъюн/10 ктора, а третий выход - со вторым входом второго дизъюнктора и третьим входом первого диэъюнктора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 1. Патент Швейцарии У 543743,кл. 0 01 Р 3/44, 1973.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2801076/21,кл, С 01 Р 3/48, 1979 (прототип).871071Заказ 8428/7 Тираж 910 Подлисно лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4