ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА Российский патент 1997 года по МПК G01P3/489 

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных и автоматизированных системах.

Известен датчик частоты вращения цифровой тахометр, включающий генератор импульсов, делители частоты, формирователь синусоидального напряжения, фазовращатель, формирователь импульсов, ключ, счетчики. Тахометр преобразует частоту вращения вала в соответствующий цифровой код [1]
Недостатком техометра является низкая скорость измерения и небольшой диапазон измеряемых скоростей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель частоты вращения вала, содержащий вращающийся трансформатор, блок формирователей, генератор тактовых импульсов, счетчик, мультиплексор, регистр. Измеритель имеет большую скорость измерений, широкий диапазон измеряемых частот, выходной сигнал в виде цифрового кода [2]
Его недостатком является невозможность самоконтроля и, следовательно, обеспечения достоверности выдаваемой информации.

Технический результат изобретения расширение области применения и функциональных возможностей устройства, повышение достоверности выходной информации.

Указанный технический результат достигается тем, что измеритель частоты вращения вала, содержащий цифровой измерительных датчик снабжен блоком диагностики, состоящим из двух регистров, реверсивного счетчика, двух компараторов, дифференциатора, счетчика, задающего регистра, RS-триггера, трех логических элементов И, логического элемента ИЛИ, электронного ключа, делителя импульсов, линии задержки, генератора импульсов стабильной частоты, при этом разряды выхода цифрового измерительного датчика соединены с соответствующими разрядами входа первого регистра, подключенного разрядами выхода к соответствующим разрядам входов второго регистра, реверсивного счетчика и второго входа первого числового компаратора, разряды первого входа которого соединены с соответствующими разрядами выхода реверсивного счетчика, выходы БОЛЬШЕ и МЕНЬШЕ соответственно со вторыми входами второго и первого логических элементов И, а выход РАВНО с входом дифференциатора, связанного выходом с первым входом третьего логического элемента И, соединенного вторым входом с единичным входом триггера и выходом БОЛЬШЕ второго числового компаратора, связанного: разрядами первого входа с соответствующими разрядами выхода задающего регистра; разрядами второго входа с разрядами выхода счетчика; выходами РАВНО и МЕНЬШЕ со сбросовым входом RS-триггера, инверсный выход которого подключен к цепям сигнализации неисправного состояния измерителя, а прямой к управляющему входу электронного ключа, соединенного входом с генератором импульсов стабильной частоты и выходом с входом делителя импульсов и первыми входами первого и второго логических элементов И, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика и входам логического элемента ИЛИ, связанного выходом со счетным входом счетчика, сбросовый вход которого подключен к выходу делителя импульсов и шине ПУСК, с которой связаны входы записи реверсивного счетчика и первого регистра, кроме того выход делителя импульсов через линию задержки подключен к входу записи первого регистра, а выход третьего логического элемента И соединен с входом записи второго регистра, разряды выхода которого соединены с шиной контролируемого параметра.

На фиг. 1 представлена блок-схема управления; на фиг. 2 эпюры сигналов на выходах основных блоков.

Устройство содержит цифровой измерительный датчик 1, первый 3 и второй 2 регистры, реверсивный счетчик 4, счетчик 5, задающий регистр 6, первый 7 и второй 8 числовые компараторы, RS-триггер 9, электронный ключ 10, генератор импульсов стабильной частоты 11, делитель импульсов 12, линию задержки 13, первый 14, второй 15 и третий 16 логические элементы И, логический элемент ИЛИ 17, дифференциатор 18, шину ПУСК, шину контролируемого параметра.

Устройство работает следующим образом. На выходе исправленного и проверенного датчика 1 формируется код X, пропорциональный контролируемому параметру, который поступает на вход регистра 3. При подаче сигнала на шину Пуск этот код X3 заносится в регистр 3 и реверсивный счетчик 4.

В результате на первый и второй входы компаратора 8 подаются одинаковые коды X4 и X3 контролируемого параметра X(t-Δt) и появляется сигнал X8⁽²⁾ на его выходе РАВНО, который дифференциатором 18 преобразуется в короткий импульс, приходящий на первый вход элемента И16. Одновременно сбрасывается счетчик 5 и на второй вход числового компаратора 7 поступает нулевой код X5. На первый вход компаратора 7 с задающего регистра 6 поступает код X6 допустимого приращения ΔX контролируемого параметра. Появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 7 X7⁽¹⁾. Этим сигналом триггер 9 устанавливается в единичное состояние и открывает электронный ключ 10, а также подготавливается по второму входу логический элемент И16. Импульс X16 с дифференциатора 18 через элемент И16 поступает на разрушающий вход регистра 2, который записывает код X3 контролируемого параметра X(t-Δt) С выхода регистра 2 код X2 X(t-Δt) поступает на шину выхода контролируемого параметра и подается в систему автоматического управления.

Импульсы X11 с генератора 11 через открытый электронный ключ 10 поступают на делитель 12 и первые входы элементов И 14, 15. Импульсом X12 делителя 12, задержанным линией задержки 13 производится запись в регистр 3 кода X(t) последующего значения контролируемого параметра. В результате на первый вход компаратора 8 подается код предыдущего значения контролируемого параметра, а на второй вход код последующего значения. Если параметр возрастает, то появляется сигнал X8⁽³⁾ на выходе МЕНЬШЕ числового компаратора 8, который подготавливает логический элемент И14 по второму входу. При этом через первый его вход начинают поступать импульсы с выхода генератора 11 через ключ 10 на суммирующий вход счетчика 4 и код X4 на его выходе возрастает. Увеличение кода продолжается до наступления равенства кодов на входах числового компаратора 8, после чего сигнал на его выходе МЕНЬШЕ исчезает и элемент И14 закрывается по второму входу, появляется сигнал на выходе РАВНО. Число импульсов, прошедших через элемент И14, соответствует разности кодов предыдущего и последующего значений контролируемого параметра X(t-Δt)-X(t) Одновременно эти импульсы X17 через элемент ИЛИ 17 поступают на вход счетчика 5 и на его выходе формируется код X5 приращения ΔX параметра за интервал времени Δt то есть ΔX/Δt Если приращение параметра не превышает предельно возможного приращения ΔX_норм/Δt установленного кодом X6 на выходе задающего регистра 6, то компаратор 7 и триггер 8 своего состояния не меняют, оставляя ключ 10 открытым и элемент И16 подготовленным по второму входу. В регистр 2 будет записано очередное значение параметра x(t) импульсом, поступившим с выхода дифференциатора 18 через элемент И16, когда появляется сигнал на выходе РАВНО компаратора 8. С выхода регистра 2 код X(t) поступает на шину выхода контролируемого параметра.

Если сформированный на выходе счетчика 5 код X5 приращения контролируемого параметра превышает предельно допустимое приращение, то есть ΔX/Δt ≥ ΔX_норм/Δt что свидетельствует о сбое или отказе в работе датчика 1, то код на выходе счетчика 5 больше кода на выходе задатчика 6 и появляется сигнал на выходе МЕНЬШЕ компаратора 7 X7⁽²⁾. Элемент И16 закрывается по первому входу, предотвращая перезапись кода параметра в регистр 2. Одновременно триггер 9 меняет свое состояние и появляется сигнал X9⁽¹⁾ на его инверсном выходе, который выдает информацию о неисправном состоянии датчика 1, а электронный ключ 10 закрывается.

Если в процессе работы контролируемый параметр X уменьшается и предыдущее его значение X(t-Δt) больше последующего X(t), то код на выходе счетчика 4 после прихода импульса с линии задержки 13 больше кода на выходе регистра 3. Поэтому появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 8 и открывается по второму входу элемент И15, через который поступают импульсы с выхода генератора 11 на вычитающий вход счетчика 4. Формирование кода приращения параметра на выходе счетчика 5 и его анализ происходит аналогично описанному выше.

Устройство позволяет осуществить реконструктивную диагностику датчиков автоматики с цифровым выходом, выявить в процессе работы неисправный датчик, выдать сигнал о его сбое и команду на отключение неисправного и подключение такого же исправного датчика. В результате надежность автоматизированной системы значительно возрастает.

Использование: в области цифровой электроизмерительной техники, в измерительных и автоматизированных системах. Сущность изобретения: устройство содержит датчик с цифровым выходом, регистры памяти, реверсивный счетчик, счетчик, задающий регистр, числовые компараторы, RS-триггер, электронный ключ, генератор стабильных импульсов, делитель импульсов, линию задержки, логические элементы И, логический элемент ИЛИ, шину ПУСК, шину контролируемого параметра, что позволяет выявить в процессе работы неисправный датчик, выдать сигнал о его сбое и команду отключение неисправного и подключение такого же исправного датчика. 2 ил.

Измеритель частоты вращения вала, содержащий цифровой измерительный датчик, отличающийся тем, что он снабжен блоком диагностики, состоящим из двух регистров, реверсивного счетчика, двух компараторов, дифференциатора, счетчика, задающего регистра, RS-триггера, трех логических элементов И, логического элемента ИЛИ, электронного ключа, делителя импульсов, линии задержки, генератора импульсов стабильной частоты, при этом разряды выхода цифрового измерительного датчика соединены с соответствующими разрядами входа первого регистра, подключенного разрядами выхода к соответствующим разрядам входов второго регистра, реверсивного счетчика и второго входа первого числового компаратора, разряды первого входа которого соединены с соответствующими разрядами выхода реверсивного счетчика, выходы "Больше" и "Меньше" соответственно с вторыми входами второго и первого логических элементов И, а выход "Равно" с входом дифференциатора, связанного выходов с первым входом третьего логического элемента И, соединенного вторым входом с единичным входом триггера и выходом "Больше" второго числового компаратора, связанного разрядами первого входа с соответствующими разрядами выхода задающего регистра, разрядами второго входа с разрядами выхода счетчика, выходами "Равно" и "Меньше" со сбросовым входом RS-триггера, инверсный выход которого подключен к цепям сигнализации неисправного состояния измерителя, а прямой к управляющему входу электронного ключа, соединенного входом с генератором импульсов стабильной частоты и выходом с входом делителя импульсов и первыми входами первого и второго логических элементов И, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика и входам логического элемента ИЛИ, связанного со счетным входом счетчика, сбросовый вход которого подключен к выходу делителя импульсов и шине "Пуск", с которой связаны входы записи реверсивного счетчика и первого регистра, кроме того, выход делителя импульсов через линию задержки подключен к входу записи первого регистра, а выход третьего логического элемента И соединен с входом записи второго регистра, разряды выхода которого соединены с шиной контролируемого параметра.