Сигнализатор предельных значений частоты вращения

союз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 я)5 001 Р Э/48 Изобретение о измерительной те пользовано в сис управления и конт ция представленаЦель изобрете ности. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР М 1024845, кл. 6 01 Р 3/48, 1982.(54) СИГНАЛИЗАТОР ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частном виде. Цель изобретения - повышение надежности устройства при контроле им выхода частоты за пределы рабочего диапазона за счет потносится к контрольнохнике и может быть истемах автоматического роля, в которых информав частотной форме.ния - повышение надежНа фиг. 1 представлена блок-схемасигнализатора предельных значений частоты вращения; на фиг, 2 - частотный диапазон работы исследуемого объекта; на фиг, 3 - временные диаграммы для различных случаев возникновения помех; на фиг. 4 - временные диаграммы сигналов датчика при пропадании одного и двух информационных импульсов; на фиг, 5 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 6 - принципиальная схема блока управления;, 1677639 А 1 вышения помехоустойчивости. Сигналиэатор следит за скоростью вращения двигателя таким образом, что при выходе частоты вращения эа пределы рабочего диапазона сигнализатор вырабатывает команду о понижении либо повышении частоты от номинальной. При этом команда вырабатывается только после поступления и-кратного подтверждения об изменении частоты в рабочем режиме, При включении сигнализатора в режиме контроля требуется также и-кратное подтверждение о номинальном режиме двигателя, что позволяет избежать случайных помех по цепи частотного датчика, повысить помехоустойчивость сигналиэатора, а следовательно, и его надежность. 1 э.п,флы, 7 ил., 1 табл. на фиг, 7 - принципиальная схема блока начальной установки.В состав сигнализатора входят датчик 1 скорости вращения, формирователь 2 входных сигналов, блок 3 управления, генератор 4 опорной частоты ГОЧ, счетчик 5, блок 6 начальной установки, дешифратор 7, первый-третий 0-триггеры 8-10, первый-третий элементы ИЛИ 11-13, первый-шестой элементы И 14-19, первый-третий пороговые накопители 20-22, четвертый элемент ИЛИ 23, четвертый 0-триггер 24, формирователь 25 выходных команд, состоящи-. из седьмого элемента И 26 и восьмого элемента И 27 и пятогоо элемента ИЛИ 28,Сигнализатор предельных значений частотц вращения работает следующим образом, 1677639После подачи на устройство напряжения питания на входе блока 6 начальнойустановки появляется потенциал, соответствующий "1", и блок 6 формирует одиночный импульс, который обнуляет накопитель21 и устанавливает триггер 24 в исходноесостояние, при котором с выхода этого триггера на второй вход формирователя 25 подается запрещающий сигнал,С приходом от датчика 1 сигнала С 1(фиг. 5), соответствующего концу Ти и началу Т контролируемого периода, происходитзапуск формирователя 2, который вырабатывает импульс, разрешающий работу блока 3 управления, При этом на первом выходеблока 3 появляется импульс, который подается на первый вход счетчика 5 и запрещаетпоступление сигналов ГОЧ 4 в счетчик 5 итем самым заканчивается процесс преобразования периода Ти в код Мь 1,Через интервал времени г 1, величинакоторого должна быть большей продолжительности переходных процессов в счетчике 5, появляется импульс на втором выходеблока 3 управления, Этот импульс подаетсяна первые входы элементов И 14-19 и вустройстве заканчивается контроль числа,полученного в результате преобразованияпериода Ти в код Йи.После окончания импульса на второмвыходе блока 3 управления появляется импульс на третьем выходе этого блока и заканчивается запрещающий импульс на егопервом выходе. Импульс с третьего выхода блока 3 обнуляет счетчик 5 и О-триггеры 8-10.С окончанием импульса на третьем выходе блока 3 управления начинается новыйцикл контроля частоты вращения, осуществляемый посредством измерения и контроля длительности периода Ть При этом всчетчике 5 в течение периода Т производится счет импульсов ГОС 4, Информация очисле импульсов Кь накопленных в счетчике. 5, непрерывно поступает на вход дешифратора 7,Число М накапливаемых в счетчике 5импульсов зависит от частоты вращения исследуемого объекта, которая прямо пропорциональна частоте сигналов датчика 1, иопределяет работу дешифратора 7, О-триггеров 8-10 и накопителей 20-22 в соответствии с таблицей,Состояние триггеров 8-10 изменяетсяпод воздействием соответствующих выходных импульсов дешифратора 7 и управляющего импульса с третьего выхода блока 3, асостояние накопителей 20-22 зависит от состояния триггеров 8-10 и изменяется в мо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мент поступления на схемы И 14-19 импульса с второго выхода блока 3 управления (см. фиг. 5).Поэтому после подачи на предлагаемое устройство напряжения питания и последующего запуска исследуемого обьекта (фиг.2) частота сигналов датчика 1 будет повышаться от значений бРН 1 ( диапазон частот на фиг, 2), которым соответствует период следования Т 1 на фиг, 5, и при достижении значений частот 11 диапазона (периоды Т 2-1 на фиг, 5) накопитель 22 в соответствии с таблицей сформирует выходной сигнал. Однако этот сигнал не будет передан через формирователь 25 на выход устройства, так как на втором входе формирователя 25 имеется запрещающий сигнал.При достижении частотой сигналов датчика 1 значений, находящихся в диапазоне включений (И диапазон частот на фиг, 2, периоды Т 4 на фиг. 5) накопитель 21 сформирует выходной сигнал, который установит триггер 24 в рабочее состояние. С выхода триггера 24 на второй вход формирователя 25 будет подаваться разрешающий сигнал,Если в дальнейшем скорость вращения понизится и частота сигналов датчика 1 достигнет значений, находящихся во диапазоне (периоды Т 2-2 на фиг, 5), то накопитель 22 сформирует открывающий сигнал, который будет подан на третий вход формирователя 25 и устройство выработает выходную команду, свидетельствующую об аварийном понижении частоты вращения (Гн 111нг)Если же частота вращения вместо пони жения повысится и частота сигналов датчи ка 1 окажется в пятом диапазоне (периодь Т, на фиг. 5), то накопитель 20 выработает открывающий сигнал, который будет подан на первый вход формирователя 25 и устройство выработает команду, свидетельствующую об аварийном повьшении частоты вращения (Рв ЙГв),В обоих случаях выхода частоты сигналов датчика 1 за заданные пределы на втором выходе формирователя 25 появляетсявыходная команда устройства, свидетельствующая о нарушении номинального (рабочего) режима исследуемого обьекта,Предлагаемое устройство позволяет контролировать выход частоты за пределы рабочего диапазона, При этом устройство включается в режим контроля при достижении частотой сигналов датчика 1 значений, находящихся в диапазоне включания (1 Ч диапазон частот на фиг, 2, значения частот от Рвкл до Гв), При последующем "аварийном" повышении частоты (кривая 2 на фиг.2) с уходом ее в верхний диапазон частотысрабатывания устройства Я диапдзон частот на фиг. 2, значения частот от Ев 1 до Ев 2)или при ее "аварийном" понижении кривая1 на фиг. 2) с уходом в нижний диапазончастоты срабатывания 1 диапазон частот,значения частот от Гн 1 до Рн 2) предлагаемое устройство формирует соответствующую выходну 1 О команду,Вновь введенные элементы блок-схемыО-триггер 8, элемент ИЛИ 11, накопитель 20совместно с дешифратором 7 и элементамиИ 14 и 15 позволяет сузить верхний диапазон частот срабатывания устройства ф диапазон частот на фиг, 2) и выполнитьп 1-кратное подряд подтверждение наличиячастоты в указаном диапазоне,При этом обеспечивается помехоустойчивость устройства при работе в услгвияхвоздействия помех. Покажем это на примерах,Пусть выбрано значение п 1 . 2 иГв 2/=1/Гв 1, как показано на фиг. 2 и 3, где С 1 -сигнал датчика скорости, соответствуюшийначалу контролируемого периода,В данном случае устройство будет Формировать выходную команду только послеизмерения двух следующих друг за другомпериодов Т сигнала датчика 1, каждый изкоторых имеет длительность тв 1( т;ТВ 2.Входные сигналы могут быть как сигналами датчика 1, так и сигналами помех. Поэтому при появлении помехи П 1 в моментвремени от 11 до т 2 сформируется интервалвремени Тп 1, причем Тв 1Тп 1Тв 2 (фиг.За),Если при этом второй сигнал С 2 датчика1 поступит на вход устройства в моментвремени от тз до 14, то получится второйинтервал времени Тп 2 с длительностьюТв 1 5 Тп 2 ТБ 2 и устройство выработаетложную выходную команду.Если же сигнал С 2 поступит до моментавремени тз, то будет иметь место Тп 2Тв 1и устройство не сформирует выходной команды. Поэтому максимальное значениеТ щах 2 ПЕрИОда СЛЕдОВВНИя СИГНаЛОВ датЧИка 1, при котором устройство оказываетсяпомехоустойчивым, будет иметь место приТп 1 - Тп 2Та 1 и будет равно фиг. Зб)Твах 22 ТВ 1Аналогичным образом для случая с гп ==3 иг.ЗВ) будем иметь Т пахз 3 Тв 1. И,накОнец, при п 1 = Ч имеем Т вахуМх ТВ 1. 5 10 15 20 25 30 35 40 50 Переходя от длительности периода к частоте, из последнего Выражения получим минимальное значение частоты сигналов датчика 1, при котором обеспечивается помехоустойчивая работа устройстВа (фиг, 3)1 82Т 1 юаху ч - " - ,ф ---Из данной зависимости и фиг. Зг следует, что чем больша число п 1, тем шире частотная зона сигналоВ датчика скорости В которой обеспечивается помехоустойчивость устраства, Выбоав значение п 1 таким, чтобы Твмзапор, где Гпар пороговое значение частоты сигналов датчика 1, при котором амплитуда сигнала датчиха 1 становится меньше порога срабатыванля формирователя 2, можно оаеспечить помехоустойчивуа работу устройства при л;збой частоте вращения,Вновь введенные элементы блок-схемы О-триггер 10, элемент ИЛИ 13, накопитель 22 совместно с дешифратором 7 и элементами И 18 и 19 позволяют ограничить нижний диапазон частоты срабатывания устоойства (И диапазон на Фиг. 2) и выполнить п-кратное годряд подтверждение наЛичия часТОТы в указенном д 11 аг 1 азоне,При этом обеспечивается помехоустойчивость устройства при работе в условиях кратковоеменных пропаданий сигналов датчика скорости. Так, например, пусть выбрано ГН 2/РН 1 -- -ТН 2/ТН 11, гдЕ тн 1 .=. 1/ РН 2 и Тн 2 = 1/Гн 1 кзк показано на фиг, 2 и 4, где С 1, С 2, Сз и С 4 - соответственно первый - четвертый сигналы датчика скорости, Если и = 1 и нет помех и пропаданий сигналов датчика 1, то устройство при снижении частоты вращения будет формировать выходную команду только при ТН 1ТТН 2Однако в некоторых случаях пропадания сигналов датчика 1 при и = 1 устройство может сформировать ложную команду, Так, например, устройство выдает ложную команду при пропадании сигналов С 2 фиг. 4 а) и поступлении сигнала Сз в момент времени между 11 и 12, При этом условие формирования ложной команды определится следующим образом см. Фиг, 4 б).тн 2 т тн 2,- ТН 1Т-ТН 22или 21 Н 2 т21 Н 1. Если принять и 2, то В данном случае пропадание одноо сигнала не будет приводить к формированию ложной выходчой команды,5 25 ЗО 35 40 45 50 Другим случаем является формирование ложной команды при попадании двух соседних сигналов Сг и Сз и поступлении сигнала С 4 в момент времени между 0 и 2(фиг. 4 в), т.е. и ри условии (фиг. 4 г):тн 3 т ,11- тн 1 т- тн3 33 Гн 2 1 3 Гн 1 Однако и в данном случае, приняв п2, можно избежать формирования устройством ложной команды, Аналогичньм образом устраняется ложное срабатывание устройства и ри пропадании 3 и более сигналов датчика скорости,При этом накопитель 21 обеспечивает включение сигнализатора в режим контроля после К-кратного подряд подтверждения наличия частоты в диапазоне включения (1 Ч диапазон на фиг, 2), что повышает помехоустойчивость работы устройства во время включения в режим контроля. Формула изобретения 1. Сигнализатор предельных, значений частоты вращения, содержащий последовательно соединенные датчик скорости вращения, формирователь входных сигналов и блок управления, а также генератор опорной частоты, счетчик, блок начальной установки, дешифратор и шесть элементов И, причем выход генератора опорной частоты соединен с вторыми вхоцами блока управления и счетчика, выход счетчика подключен к входу дешифратора, а третий вход счетчика - к третьему выходу блока управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены четыре О-триггера, четыре элемента ИЛИ, три пороговых накопителя и формирователь выходных команд, причем первый выход блока управления соединен с первым входом счетчика, второй выход - с первыми входами каждого из элементов И, первый вь,ход дешифратора соединен с С-входом первого О-триггера, второй выход дешифратора - с С-входом второго Р-триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, третий выход дешифратора - с первым входом второго элемента ИЛИ, четвертый выход дешифтатора - с С-входом третьего Р-триггера, пятый выход дешифратора - с третьим входом блока управления и первым входом третьего элемента ИЛИ, третий выход блока управления соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к Я-входам первого, второго и третьего О-триггеров, прямые выходы первого, второго и третьего О-триггеров соединены соответственно с вторыми входами первого, третьего и пятого элементов И, инверсные выходы О-триггеров соединены соответственно с вторыми входами второго четвертого и шестого элементов И, выход первого элемента И соединены с первым входом первого пооогового накопителя, выход которого подключен к первому входу формирователя выходных команд, а второй вход - к выходу второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом второго порогового накопителя, выход которого подключен к С-входу четвертого 0- триггера, а второй вход - к выходу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока начальной установки и В-входу четвертого Р-триггера, а первый вход подключен к выходу четвертого элемента И, выход пятого элемента И соединен с первым входом третьего порогового накопителя, выход которого подключен к третьему входу формирователя выходных команд, а второй вход - к выходу шестого элемента И, выход четвертого О-триггера соединв с вторым входом формирователя выходных команд, при этом О-входы 0-триггеров и вход блока начальной установки соединены потенциальной шиной питания.2. Сигнализатор по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что формирователь выходных команд содержит седьмой и восьмой элементы И и пятый элемент ИЛИ, при этом первь 1 й вход формирователя выходных команд соединсн с первым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ и первому выходу формирователя выходных команд, второй вход формирователя выходных команд соединен с вторым входом седьмого элемента И и первым входом восьмого элемента И, второй вход которого подключен к третьему входу формирователя выходных команд, а выход восьмого элемента И - к третьему выходу формирователя выходных команд и второму входу пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к втооому выходу формирователя выходных команд, 1677639-1 -О -1 -О 1-0 1-0 20 О 21 0 220 о о О Частота сигналовЧисла в счетчике 5 Наличие сигналов на выходах дешифратора Запись "1", последующее обнуление О-триггеров 8-10 импульсами дешифратора 7 Запись "1", обнуление накопителей 20-22 в 1 ЙЕв Й Кв И М Мв 1Лвг1677639 Редактор О, Спеси изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго арина,Заказ 3112 ВНИИПИ ставитель А. Детковхред М.Моргентал Корректор С. Черни Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Раущская наб., 4/5