Устройство для измерения ускорения вращения

(51)4 С 01 Р 15 О ИЯ,;,ДЕТЕЛЬСТВУ ов дви- тот- входР 18итехнический кого комсомола и, В.П.Дейнега, И.Руденко 8) видетельство01 Р 15/08,детельство ССО 1 Р 15/08,тронный ТЭСАе описание иатации, 1980 1984.СР977.Пасставо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(56) Авторское. сВ 1118920, кл. САвторское свиВ 571754, кл. СТахометр элекпорт, техническорукция по эксплу(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКО -РЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к цифровой технике измерения параметр жения. Устройство содержит час ный датчик 1 частоты вращения, ной формирователь 2 меандровых импульсов, генератор 3 образцовой частоты, блок 4 управления, реверсивные счетчики 5 и 6, масштабный делитель 7, формирователь 8 заданного отрезка времени, регистр 9 памяти, формирователь 10 импульсов сброса, блок 11 цифрового отсчетного устройства в составе блока 12 индикаторов, регистра 13 памяти и счетчика 14 результата измерения. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет производить измерение малых знакопеременных ускорений и представление результатов измерения непосредственно в единицах ускорения. 7 ил.1 131Изобретение относится к цифровойтехнике измерения параметров движения (например, ускорения объектов,скорость вращения которых представляется частотой гармонического сигнала) и может быть использовано приразработке цифровых измерителей малых знакопеременных ускорений вращения с представлением результатов измерений непосредственно в единицахускорения.Цель изобретения - измерение,малых знакопеременных ускорений и представление результатов измерения непосредственно в единицах ускорения.На фиг. 1 изображена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг, 2пример выполнения блока управления;на фиг, 3 - пример выполнения формирователя заданного отрезка времени;на фиг. 4 - упрошенный временнойграфик, поясняющий измерение ускорения; на фиг. 5 - временная диаграмма работы устройства в режимеизмерения ускорения при= 0; наФиг. 6 - то же, при Е0; на фиг. 7 -то же, при ЯО.Устройство содержит частотныйдатчик 1 частоты вращения, входнойформирователь 2 меандровых импульсов, генератор 3 образцовой частоты,блок 4 управления, первый 5 и второй6 реверсивные счетчики, масштабирующий делитель 7, формирователь 8 за -данного отрезка времени, регистр 9памяти, формирователь 10 импульсасброса, блок 11 цифрового отсчетного устройства в составе блока 12 индикаторов, регистра 13 памяти и счетчика 14 результата измерения,15-44 входы и выходы блоков.Блок 4 управления содержит элементы И-НЕ 45-53, одновибраторы 54-56,0-триггеры 57-63, элемент ИЛИ 64.Формирователь 8 заданного отрезкавремени содержит элементы И-НЕ 65 ибб и Р-триггер 67.На фиг. 4 изображены:1, Режим суммирования импульсовизмеряемой частоты 1 на первом временном интервале С и режим вычитания из суммы импульсов этой частоты,на втором временном интервалеУказаны режимы вычитания, когдаСиС,2 Режимы суммирования и вычитания на временных интервалах 11 иимпульсов генератора образцовой частоты Г . Указан остаток вычитания 0731 2суммы аИ при Е0 и остаток второИго суммирования лИО при Я( О.3, Режим умножения при ЕО,Режим умножения при Е с О,5. Количество масштабированных импульсов И, равное измеренному ускорению Е, поступившее в отсчетноеустройство за времяумножения,6. Количество масштабированныхИ10 импульсов И, равное измеренному ускорению , поступившее в отсчетноеустройство за время 1 умножения.На фиг. 5 изображены:1. Последовательность импульсов15 измеряемой частоты Г на выходе формирователя 2.2, Импульс сброса на выходе Формирователя 10.3. Последовательность сигналов20 на выходе 40 формирователя 8.4, Последовательность импульсовизмеряемой частоты на вьмоде 24 блока 4 управления.5. Последовательность сигналов25 на прямом выходе триггера 60,б. Последовательность импульсовгенератора образцовой частоты навыходе 22 блокауправления,7, Последовательность сигналовна прямом выходе триггера 62.8. Последовательность импульсовна выходе 25 блока 4 управления,9. Последовательность импульсовизмеряемой частоты на выходе 23 бло 35 ка 4 управления.10. Последовательность сигналовна прямом выходе триггера 58.11. Последовательность импульсовгенератора образцовой частоты на вы 40 ходе 21 блока 4 управления,12. Последовательность импульсовна выходах 29 и 33 соответственносчетчиков 5 и 6.13. Последовательность сигналов45 на прямом выходе триггера 63.14, Последовательность импульсовна выходе 26 блока 4 управления.На фиг. 6 изображены:1 - 10. Последовательность импуль 50 сов на выходах, аналогичных Фиг, 5. На9-й позиции дополнительно указана последовательность импульсов генератораобразцовой частоты на выходе элемента 52 в режиме умножения.55 11. ОстатокИвычитания суммыимпульсов В О 1 счетчика 5,12, Последовательность сигналовна прямом выходе триггера 59.131071 3 . Последов а тел ьн ость импульс ов на выходе 33 счетчика 6.14. Последоватепьность импульсов генератора образцовой частоты на выходе 28 блока 4 управления. 515. Последовательность сигналов на прямом выходе триггера 57 (триггере знака) .16 . Последовательность импульсов на выходе 29 счетчика 5. 1017 . Последовательность сигналов на прямом выходе триггера 61.18 . Последовательность сигналов на прямом выходе триггера 63.19 . Последовательность импуль сов на выходе 26 блока 4 управления,На фиг, 7 обозначены на всех позициях последовательность импульсов на выходах, аналогичных фиг. 6. На позиции 6 дополнительно указан остаЦток й И второго суммирования счетчика 5 в момент обнуления счетчика б.Устройство работает следующим образом.В зависимости от режима вращения контролируемого объекта возможны три режима измерения устройством, когда ускорения вращения соответственно равны Я= О, ) 0 или Е(0. В первом режиме измерения ускорение враще ния отсутствует ( = ), во втором режиме измерения измеряемое ускорение имеет положительный знак (), а в третьем - отрицательный знакгг)35В начале работы сигнал "Пуск" пос - тупает на вход 30 формирователя 10 импульса сброса. На выходе 43 формирователя 10 формируется импульс сброса, который поступает на вход 20 блока 4 управления (фиг, 2) и вход формирователя 8 (фиг. 3) и устанавливает все триггеры в исходное положение, обнуляет реверсивные 45 счетчики 5 и 6, масштабирующий делитель 7 и счетчик 14 результата измерения. С установкой триггеров блока 4 управления в исходное положение разрешающий потенциал с инверсного выхода триггера 62 поступает на первый вход элемента И-НЕ 53. Через открытый элемент И-НЕ 53 импульсы измеряемой частоты Г, сформированные Формирователем 2, начнут поступать на суммирующий вход второго счетчика 6. Передний фронт первого импульса измеряемой частоты с выхода элемента И-НЕ 53, устанавливая триггер 31 460 (позиция 5 на фиг. 5) в единичное состояние, открывает элемент 47 и разрешает прохождение импульсов генератора 3 образцовой частоты через вход 19 блока 4 управления и открытые элементы И-НЕ 47 и 50 (позиция 6 на фиг. 5) на суммирующий вход счетчика 5. С этого момента времени начинается отсчет заданного времениКогда в счетчик 5 поступит М импульсов, определяющих длительностьна выходе 40 формирователя 8 образуется единичный сигнал (позиция 3 на фиг. 5), который подается на Р-вход триггера 62. Этот триггер установится в единичное состояние только при поступлении очередного фронта импульса с выхода элемента И-НЕ 53. Таким образом, на суммирующий вход счетчика 6 поступит целое число периодов Т измеряемой частоты.С установкой в единичное состояние триггера 62 одновибратором 55 (позиция 8 на Фиг. 5) вырабатывается сигнал, который поступает на вход 35 регистра 9 памяти и записывает в него содержимое Исуммы счетчика 6. Закрывается элемент И-НЕ 53, устанавливается в единичное состояние триггер 61, закрывая элемент И-НЕ 50, Импульсы измеряемой частоты чере вход 18 блока 4 управления, открытые элементы И-НЕ 49 и 52 (позиция 9 на фиг. 5) начнут поступать на вычитающий вход счетчика 6. Первым фронтом импульса с выхода элемента И-НЕ 52 опрокинется триггер 58 и импульсы генератора 3 образцовой частоты через вход 19 блока 4, элементы И-НЕ 47 и 51 (позиция 11 на фиг. 5) начнут поступать на вход вычитания счетчика 5.1Режим вычитания продолжается до обнуления счетчиков 5 и 6 (позиция 12 на фиг, 5). Если ускорение вращения отсутствует, то время С, первого смежного интервала равно временивторого смежного интервала и на выходах 29 и 33 обратного переноса счетчиков 5 и 6 одновременно формируются импульсы обнуления счетчиков. Эти импульсы через входы 16 и 15 блока 4 управления установят в единичное состояние соответственно триггеры 63 и 59 (позиция 13 на фиг. 5). При этом закрываются элементы И-НЕ 51 и 52, а одновибратором 56 (позиция 14 на фиг. 5) Формируется импульс записи содержимого счетчика 14 результата1310731 измерения в регистр 13 памяти. По входу 42 этот импульс поступает в Формирователь 10, где (от заднего фронта импульса записи) Формируется импульс сброса. С выхода 43 импульс 5 сброса поступает на установочные входы счетчиков и триггеров устройства, устанавлирает их в нулевое состояние и подготавливает устройство к очередному циклу измерения.10Для второго и третьего режимов измерения устройством Формирование первого и второго временных интервалов аналогичны Формированию этих. временных интервалов в первом режиме измерения ( б = О) .Во втором режиме измерения ( Е ) О) первым обнуляется счетчик 6. На его выходе 33 появляется (позиция 12 на фиг. 6) импульс, который поступа ет на вход 34 регистра 9 памяти и переписывает его содержимое Бв счетчик 6. Через вход 15 блока 4 и открытый триггером 61 элемент И-НЕ 45 устанавливает в единичное состояние триггер 57 (позиция 15 на Фиг. 6). Одновременно этим же импульсом устанавливается в единичное состояние итриггер 59 (позиция 13 на Фиг. 6), который, закрывая элементы И-НЕ 47 и 49, прекращает поступление импульсов измеряемой частоты и образцовой частоты на вычитающие входы соответственно счетчиков 5 и 6. В счетчике. 5 останется ЛАЛО (позиция 11 на Фиг.б) 35 импульсов. Одновибратор 54 не сформирует импульс от переднего Фронта этого импульса обнуления счетчика б, так как закрыт триггером 59.Единичное состояние триггера 57 40 указывает на то, что измеряемое ус- . корение имеет положительный знак Сигнал с прямого выхода этого триггера поступит через выход 27 блока 4 на вход 68 регистра 13 памяти.45Через открытые элементы И-НЕ 48 и 52 импульсы генератора 3 образцовой частоты начнут поступать на вычитающий вход счетчика 6, Одновременно эти импульсы через выход 28 50 блока 4 поступят на вход масштабирующего делителя 7 (позиция 14 на Фиг. 6) и поделенные им в Кд раз (частота Г на. выходе делителя ) поступят на вход 41 счетчика 14 резуль тата измерения. Счетчик 6 обнулится импульсами генератора 3 и импульс обнуления с выхода 33 (позиция 12 на фиг. 6 , второй слева импульс) опять 6перепишет содержимое И регистра 9 памяти в счетчик б. Одновременно он поступит через вход 15 блока 4 на вход одновибратора 54 и сформированный им импульс (одновибратор открыт триггером 59) через открытый элемент И-НЕ 51 вычтет из содержимого АВ счетчика 5 один импульс, Следующий сигнал обнуления счетчика 6 вычитает из содержимого дИ - 1 еще один импульс. В счетчик 6 опять переписывается содержимое Их 1 регистра 9 памяти. Содержимое И, счетчика 6 вычитается импульсами генератора 3 и импульс обнуления вычитает из содержимого дМ - 2 еще один импульс. Такое ДИ кратное суммирование числа И, заменяет режим умножения числа йМ на число В и продолжается до обну/ления счетчика 5, на выходе 29 (позиция 16 на Фиг. 6) которого появляется импульс обнуления, переводящий триггер 63 (позиция 18 на Фиг.б) через открытый триггером 59 элемент И-НЕ 46 в единичное состояние. Закрывается элемент И-НЕ 48 (позиция 14 на Фиг. 6) и заканчивается время й умножения, в течение которого на вход 41 счетчика 14 поступило М импульсов масштабированной частоты делителем 7 и пропорциональных измеренному ускорению:Го алло Ых 1 И Г з 3Одновибратором 56 Формируется импульс (позиция 56 на Фиг, б), который записывает в регистр 13 памяти содержимое И счетчика 14 результата измерения и состояния триггера 57, фиксирующего знак измеренного ускорения. Блок 12 индикаторов индуцирует результат измерения и знак измеренного ускорения. Формирователем 10 формируется импульс сброса (позиция 2 на фиг, б) .В третьем режиме измерения ускорения ( Е ( О) первым обнуляется счетчик 5. Импульс его обнуления с выхода 29 поступит на вход 16 и через элемент ИЛИ 64 переключит триггер 61 в рулевое состояние, Закроются элементы И-НЕ 45 и 51 (позиция 11 на фиг. 7) и откроется элемент И-НЕ 50 (позиция б на Фиг. 7), На суммирующий вход счетчика 5 начнут поступать импульсы генератора 3. Суммирование счетчика будет продолжаться до появления на7 131 О 7 выходе 33 импульса обнуления счетчика б, который переключит триггер 59 (позиция 13 на фиг, 7) в единичное состояние и закроет элемент И-НЕ 47, прекращая поступление импульсов генератора 3 на суммирующий вход счетчика 5. В счетчике 5 будет записано ЛМ" (позиция 6 на фиг, 7) импульсов.йУмножение В М М, , масштабирование делителем 7, запись полученного ре- ЮИзультата И и знака в регистр 13 памяти и формирование импульса сброса аналогичны.вышеописанномуу. Формула изобретения 15Устройство для измерения ускорения вращения, содержащее датчик гармонического сигнала входной частоты, пропорциональной скорости вращения, генератор образцовой частоты, пер вый и второй реверсивные счетчики, формирователь импульса сброса, выход которого соединен с входами установки нулевого состояния реверсивных счетчиков и блок управления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения малых знакопеременных ускорений и представления их результатов измерения в единицах ускорения, оно снабжено входным формирователем меандровых импульсов входной частоты, формирователем заданного отрезка времени, регистром памяти, масштабирующим делителем и цифровым отсчетным блоком, причем вход формирователя меандровых импульсов входной частоты подключен к выходу частотного датчика скорости вращения, а выход - к четвертому входу блока управления, выход генератора образцовой частоты ф 31 8подключен к пятому входу блока управления, выход формирователя импульсов сброса подключен к шестому входу блока управления и входам сброса масштабирующего делителя, реверсивных счет" чиков и формирователя заданного отрезка времени, выход которого соединен с третьим входом блока управления, второй и первый входы которого соединены соответственно с выходами обрат-. ного переноса первого и второго реверсивных счетчиков, причем выход об:ратного переноса второго реверсивного счетчика соединен с управляющим входом регистра памяти, информационные входы которого соединены с разрядными выходами второго реверсивного счетчика, а выходы - с информационными разрядными входами этого счетчика, первыйи второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с входами вычитания и суммирования первого и второго реверсивных счетчиков, выходы первого реверсивного счетчика соединены с формирователем заданного отрезка времени, пятый выход блока управления соединен с вторым входом регистра памяти, шестой и седьмой выходы блока управления соединены с регистром памяти цифрового отсчетного блока, причем шестой выход также подключен к входу формирователя импульса сброса, второй вход масштабирующего делителя соединен с восьмым выходом блока управления, а выход соединен со счетчиком результата измерения, последовательно подключенным к регистру памяти и блоку индикаторов цифрового отсчетного блока.г 1310731 1+Кп Та+ИоВ 8 оТо 1 е СО зфаф юс ббпр ЯЬ 1 обг1310731 Орадалюеиие РцеСоставитель Н.Ланьков Техред Н,глущенко ректор О. Тиг актор А.Ре дписное митет открь ного ений аушскароизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород , ул. Проектная,1885/41 Тираж 7 ВНИИПИ Государствепо делам изобре 113035, Москва, ЖСССР.йб., д. 4/