Цифровой измеритель скорости вращения Советский патент 1983 года по МПК G01P3/489 

Изобретение относится к авт.оматике и информационно-измерительной технике и предназначено для автоматичеекого измерения скорости вращения.

Известно устройство, предназначенное для измерения угловой скорости, рабрта которого основана на подсчете числа периодов импульсного датчи ка за н ек оторый пери од вр еме ни автс атически выбираемый в зависимости от текущего значения угловой скорости fljОднако это устройство имеет невысокое быстродействие и не позволяет получить результат измерения в принятых единицах измерения (оборотах в минуту) .

. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство Для измерения угловой скорости, содержащее генератор эталонной частоты, формирователь, счетчик, триггеры, вентили, схемы И, схему ИЛИ, делитель частоты t2.

Недостатком известного устройства является невысоксэе быстродействие, связанное с тем, что определение результата связано -с подсчетом за установленные интервалы времени ( интервалы квантования) числа входных импульсов, достаточного для записи информации в старший разряд счетчика результата.

Кроме того, недостатком является необходимость определенного, достаточно большого, количества отметок от скорости, за один оборот вала, что затрудняет;согласование устройства с объектом и вызывает дополнительные погрешности, связанные с неравномерностью Вращения вала и неточностью изготовления измерительного диска, обязательного для данного устройства.

Цель изобретения - повышение быстрадействия и точности.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель скорости враще.ния, содержащий генерато эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом первой схемы И, первый триггер, единичный выход которого подключен к первому Bxoxty второго триггера, единичный выход которого соединен с вфорым входом второЛ схемы И, формировател имтульсрв, многодекадный десятичный счетчик-делитель с первой группой вентилей, многовходовую схему ИЛИ и счетчик результата, введены реверсивный ;четчвк, коммутатор, (петчйк переполнений, счетчик делитель на шесть, схемазс1держки, двухвходовая .схема ИЛИ, два регистра и группа вентилей, причем второй вход первой схема И подключен к единичному выходу первого триггера, а выход - к входу многодекадного десятичньго счетчика-делителя и к первому входу коммутатора, остальные входы которого соединены с соответствующимивыходами многодекадного десятичного счетчика-делителя, а выход - через счетчик-делитель на шесть с входом рсверсивногф счетчика, вычитакидие входы которого подключены к соответствующим выходам второй группы вентилей, первые входы которых соединены с соответствуюищми первыми входами первой группы вентилей и с . соответствуквдими выходами первого

5 регистра, а вторые входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты и к первому входу второй схемы И, выход которой соединен с вторыми входами первой группы вентилей, выходы которых подключены к соответствующим входам многодекадного десятичного счетчика-делителя, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, единичйый

5 выход которого подключен к перзсму входу первого регистра, а нулевой выход - к .второму входу третьей схемы И, первый вход которой соединен с нулевым выходом первого триггера, а выход - с входом сброса

реверсивного счетчика, выходы-обра -: ного переноса всех декад которого подключены к входам многовходовой схема ИЛИ, выходы прямого переноса декад реверсивного счетчика объединены между собой, с входом многовходовой схемы ИЛИ и с входом счетчика результата, выходы декад реверсивного счетчика подключены к входам второго регистра, выходы которого соединены с входами парезаписи реверсивного счетчика, выход переполнения последней декада которого подключен к входу счетчика переполнений, а через схему заде|)Жки - к второму входу двухвходовой схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом прямого переноса предпоспедней декады, а выход -; с суммирующим входс последней

Q декады реверсивного счетш1ка, при .

этсж выход многовходовой схемы ИЛИ; . подключен к второму входу регистра, третий вход которого соединен с единичным выходов первого триггера, шаход счетчика Переполне-V НИИ подключен к управляюсвему входу коммутатора, а выход формирователя импульсов - к счетнс у входу первого триггера .

На чертеже изображена схема циф

0 рового измерителя скорости вращения. ; Устройство состоит из формирователя ймпульсой 1, генератс оа 2 эталонной частоты, триггеров 3 и 4, схем И 5-7, коммутатора 8, счетчика5 делителя на шесть 9, реверсивного

счетчика 10, схемы ИЛИ 11, счетчика переполнений 12, группы вентилей 13j многодекадного десятичного счетчика делителя 14, группы вентилей 15, регистра одвига -16, схемы ИЛИ 17, регистра 18, счетчика, результата 19 и схемы задержки 20.

Работа устройства происходит в соответствии со следующей формулой

- - f3T . .

. О .

де п - скорость вращения в оборотах в минуту

f - частота генератора эталонной частоты},

N - число импуль.сов эталоннбйчастоты за период вращения вала;

КвО,1,2... - номер диапазона измеряемых скоростей, причем соответствует диапазону наибольших скоростей, K-KtY)o наименьших скоростей. Эта формула выводится из приняой формулы для скорости вращения

п

Л.1о8ИСХОДНОМ положении триггеры и счетчики находятся в нулевом состоянии (.цепи сброса неГпоказаны., С

приходом первого импульса на вход устройства, tio его переднему фронту, триггер 3 переходит в единичное состояние, что означает начало измерения Единичный потенциал на выходе ТЕЖГгера 3 прохождение импульсов эталонной частоты с генв ратора 2 через схему 5 совпадений на первый вход коммутатора 8 и на вход счетчика-делителя 14. В исходном состоянии счетчик переполнений 12 находится в нулевом состоянии поэтому коммутатор 8 подключает первый вход.и импульсы эталонной .частот, ты через счетчик-делитель на шесть

9поступгиот на вход реверсивного счетчика 10. Реверсивный

осуществляет подсчет импульсов за период оборота вала, т.е. определя ет число N/6. Если период вращени:я-f больше, чем Ю где L - разрядность реверсивного счетчика, то в Беве эсивном счетчике возникает ;пер1эполнениё, единица переноса из

iстаршей.декады счетчика 10 переписывается в счетчик переполнений 12 и через схему задержки 20 и схему ИЛИ 17 подается на вход этой же декады. Коммутатор 8 подключает второй 5 вход, и на счетчик 9 подаются импульсы с частотой в 10 раз меныче эталонной. Если период вращения вала больше, чем - Ю, где ,1,2.. R, то,в счетчик переполнений 12 записывается 0,1,2...R

единиц переполнений, и ксячмутатор 8

подключает 0,1,2...R вход. Причем

всякий раз при возникновении переполнения в счетчике 10 единица переполнения записывается как в счетчик

12, так и в старшую декаду счетчика

10. Таким образом, в любом случае в

старшем разряде счетчика 10 присут, ствует Какое-нибудь число. Это обеспечивает постоянство величины погрешности на всех диапазонах измеряемых скоростей. С приходом следующего импульса, по его переднему фронту, триггер 3 перебрасывается в ноль и устанавливает в единичное состояние триггер 4. Состояние счетчика 10, в котором он оказался в результате измерения, запоминается в регистре 18, где процесс измерения заканчивается и начинается процесс

0 вычисления результата, зак.гаочаю1чийся в тсяя, что на перйом выходе регистра сдвига 16 устанавливается высокий потенциал, который разрешает :Прохоясдение импульсов эталонного ге5 нератора через первые элементы вентильных групп 15 и 13 на вход первой декады счетчика 14 и на вычитающий вход первой декады счетчика 10, т.е. начинается процесс деления

0 (-) путем многократного вы 1итания чисэта N/6 из числа равного значению Высокий потенциал с единичного выхода триггера разрешает прохождение импульсов эталонной час5тоты через схему И 6 на вентильные групга 15. Единица переноса, возникшая на -выходе обратного переноса парвой декады счетчика 10, через схему ИЯИ 11 т дается на регистр 16 и осу0 :ществляёт сдвиг информации в регистре. Нср1инается вычитание из второй декадоьл счетчика 10. Единица переноса в старшей декаде счетчика 10 осущестjвянет сдвиг в регистре, переходит

5;в единичное состояние и одновременно iпоступает я счетчик результата 19. Хроме тогоу та же единица переноса прсЧгупает на входа управляющие записью информации всех декад реверсивного счетчика, из регистра 18 происходит перепись первоначального Числа в пчетчик 10, и начинается новое вычитание.

; Процесс деления заканчивается, 5 когда в счетчике 14 возникает переполкеьие, т.е. когда счетчик 14 до.считал до числа, равного значению . Причем на счетчик 14 в процессе вычисления подано число импульсов равное не значению f , а гораздо меньше, так как при каждом вычитании числа N/6 на счетчик подается не это число, а число равное сумме цифр, записанных во всех декадах реверсивного счетчика 10. Благодаря этому резко сокращается время, необходимое для подсчета результата.

Единица переполнения из счетчика 14 обнуляет триггер 4. После окончания режима Счет триггер 4 устанавливается в О, а триггер 3 еще в

состоянии О, и на выходе схемы И 7 устанавливается высокий уровень который сбрасывает счетчик 10. Процесс вычитания результата закончен. Положение децимальной точки в конеч 5 ном результате определяется по состоянию счетчика переполнений 12,. (

Значение равное например 10 и, следовательно, и разрядность 10 м стетчика-далителя 14, а также

разрядность L реверсивного счетчика 10 выбираются исходя из требований минимальной погрешности измерения

и в зависимости от верхнего предела 15 измеряемых скоростей.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ Ш АЩЕНИЯ, содержащий генератор ; эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом первой схемы И, первый триггер, единичный выход которого подключен к первому .входу триггера, единичный выход которого соединен с вторым входом второЪ схемы И, фс мироватепь импульсов, многодекадный десятичный счетчик-делитель с первой группой вентилей, мнрговходрвую схему ИЛИ и счетчик результата, о т ли чаю щи и с я тем, что, с целью поилшения быстродействия и точности, в него введеш реверсивный счетчий, KOMMjTaTop, счетчик переполнений. Счетчик-делитель на шесть, схема задержки, двухвходовая схема ИЛИ, ;два регистра и группа вентилей, причем второй вход первой схемы И подключен к единичному выходу первого триггера, а выход - к входу многодекадного десятичного счетчика -делителя и к первому входу ксиимутатора, остальные входы котсфого соединены с соответствующими выходами многодекадного десятичного счетчика-делителй, а выход - через счетчик-делитель на шесть с входом реверсивного счетчика, вычитающие входы которого подключены к соответствукяоим выходам второй группы вентилей, первые входы которых соединены с соответс вующими первыми входами первой группы , вентилей и с соответствующими выхоДсВО первого регистра, а вторые входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты и к пёрвсму входу второй схемы И, выход которой соединен с вторыми входами первой группы вентилей, выходы, которых подключены к соответствующим входам многодекадного десятичного счетчика-делителя, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, единичный выход которого подключен к первся у входу первого регистра, а нулевой выход - к второму |входу третьей схемч И,первый вход которой соединен нулевым выходом первого триггера, а выход - с вхо(П яам сброса реверсивного счетчика, выходы обратного переноса всех декад которого подключены к вхрдам мкоговходоврй схемы ИЛИ, выходы прямого переноса декад реверсивного счетчика объединены между собой, с входом многовходовой схемы ИЛИ и с входом счетчика результата, выходы декад реверсивного счетчика подклю;чены к входам второго регистра, вы-ходы которого соединены с входами перезаписи реверсивного счетчика, выход переполнения последней декады которого подключен к входу счетчика переполнений, а через схему задержки - к второму входу двуз входовой .схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом прямого переноса Iпредпоследней декады, а выход - с ; суммирующим входом последней де1гады реверсивного счетчика,при этом выход многовходовой схемы ИЛИ подключен к второму входу первого регистра, третий вход которого соединен с еди-. .ничным выходом первого триггера, выход : счетчик а переполнений подключен к управлякхцему входу коммутатрра, а выход формирователя импульсов - к счетному :входу первого триггера.