Измеритель частоты вращения вала Советский патент 1983 года по МПК G01P3/489 

Изобретение отяосатсв к нзмерви тельной технике в может быть нсаюпь- аовано в шврокосщапазонньт автрмага ческих системах управпения электро привоаом, например, маиган термической резки и станков р программным управлением. Известно устройство опя измерения частоты вращения вала, соаержашее. ин 1укнион;)ный фазовращатель, генера тор вмлупьсов, выхоц которого соешь нен с первыми входами первой и второй схем совпадения, выход первой схем совпадения связан с первым входом пе|)вого счехчика импульсов, а его вь хоа - с входом нуль органа, выхоц второй схемы - с входом второго счет чяка импульсов, а его выхоц соединен с входом первого буферного pemcTpai схему выборки, две схемы опрецелешш модуля, три узла сравнения, три триг гера, три схемы совпадений и буферный регистр OQ . Оцнако это усугройство обладает большой сложностью и при большом диапазоне измерения имеет место большая динамическая погрешность. Наиболе бгшзким техническим решением к изобретению является устройство Для измерения частоты вращения вала, содержащее фазовращатель, вьгход которого подключен к формзаорователю импульсов, импульсов, счетчик импульсов, соединенный через нул1 .орган с ОЦ1ШМ из входов схемы выборKEt-хранения аналогового сигнала, другой вход {соторой связан с выходсп фазовращателя, выход нуль- органа подключен к одному входу счетчика импуль сов, другой вход которого связан с генератором и rayльcoв 0 . В известнсы устройстве диапазон измерения связан прямо нропорциональ но зависимортью с врем,@аем измерения т.е. расширение диапазона намерения 1ф(иводит к увеличению времени взмерор кия н, следовательно, к увеличению двнамичёской ошибки, которая аоявляется при назначении частоты вращения вала ; , ,. иелью изобретения является повышение динамической лочностЕ при оововременном сохранении широкого диапв зова измерения, . Поставленная цепь досгагаетсв тем, «го в яг жтеяь частоты вращения ваяв« сод жасщй индукционный враошТель, выход которого подключен к фо|)М11рователю зшцульсов и х входу схемы выборки-хранения аналогов(яго сипшла , генератор импуль,сов, выход которого Соединен с входом формирователя временного интервала, дополнительно введены (hi-1) формирователей временного интервала, распределитель импульсов, логическое устройство и формирователь синхроимпульсов, при этом один из входов каждого формирователя временного Ш1тервала ПО{Ь ключен к выходу генератора импульсов, а выходы - JC входам формирователя синхроимпульса, выход которого связан с вторым входом схемы выбЬр1 -хран&ния аналогового сигнала, при этом вторые входы m форм1фователей временных интервалов соответственно соединены с выходами распределителя 1шпульсов, вход которого связан с выходом логического устройства, входы логического устройства соединены соответственно с выходом формирователя, а также с выходами распределитепя импульсов и выходами формирователей временных интервалов. На фиг. 1 дана функциональная схема и шериТеля частоты вала{ на dr. 2 - пример выполневозя форм1 « рователя временного интервала; на фиг. 3 - 1фимер выполнения логического устройства, на фиг. 4 - времеашые тхаграммы, поясняющие работу измерителя.,-: .;,, ; ; . На фиг. 1-4 приняты следующие обозначения 1 - шдук1шонный фазовращатель, 2 - фьрмирователь импульсов, 3 - логическое устройство, 4 - ра спрэделитель импульсов, 5 - 7 формиров .тели временного интервала, 8 -.формирователь синхроимпульсов, 9 - схема выборки-хранения анало1ч вого сигнала, 1О - генератор икупльсов, 11 - выход фярмирователя 2 в соответствующий вход логической схемы 3, 12 - 14 выходы распределителя импульссш 4 и соответствующие входы логической схемы 3, 15 - 17 «. Выходы формрЕфов телей Bpdt reHHbix 1Э№г рвалов 5 - 7 в соответствующие входы логИческойсхе мы 3, 18 - управляющий счетчик импульсов, 19 - нуль-орган, 2О - 22 элементы И, 23 -элемент И/ШГ, 24 элемент запрета, U свнзгсаидаль ный сигнал на вЫход вндукшонного фаз6враош еля 1, .tli - сигнал на выходе формирователя импуш сов 2, 9, U4,Us « имцульсаы, которыеуэаполняк т; счетчи1св форм1сроватепей в ремеяных интервалов 5 . 7 соответственно If 6

игнал на выхоце формирователя свдхррмпульсов 8,U7,Ug.6 - CHrHa;ibi на вд.1хоце схемы выборк№(раяения аналоговЬс сигнала 9, которые по отдеоьности, . были бы характерны для известного H3MepHTe«i я и соответствовали бы сигналам U 5 ,U4-

и о - напряжение на выхоаё схемы выборки-хранения анайогового сигнала 9 (выхоаной сигнал нзме|штепя), Ьп- момент изменения частоты вращения фааовращателяЛо Дб ° менты начала счета счетчиками, импуль сов 11 - 13 в различных формировав телях временного интервала ,(5,в или 7|| - соответственно моменты окончания счета (моменты выработки, синхроимпульсов формирователем синроимпульсов 8)..

Формирователь .ременного интерв ла Шашолнен в виде управляемого c4eTw чика импульсов 18, выхоц которого подключен к входу нуль-органа 19, а вь1хоц нуль-органа соединен с входом запрета счета ухфавл емого счетчика 1шпульсов 18. С четчик имеет три вхо. да: счетный, разрешения счета, запрета счета.

Логическое устройство представляет собой элемент запрета 24, первый вход которого является входом 11 логическоеГо устройства Второй вход элемента запрета 24 соединен с выходсям элемента ИЛИ 23, входы которого связаньг с выходами элементов И 20 - 22. (В общем случае число каналов измерит ля может быть отлично от трех).

Иет еритель частоты вращения вала (пйкцирнирует следующим образом.

ФазомЬцулкрованш 1й синусоидальный сигнал И i с выхода индукционного фар. зовраи телй 1 поступает на формирователь 2, а с него сигнал И g через логическое устройство (если сигналы на других его входах-препятствушт этому) поступает на распределитель импульсов 4 На его выходах 12 14 поочередно) своими положительными фронтами (;л«етденты времени to, t,fc ), заполняющие импульсы показаны в виде

Из.И4, И

Логическое- устройство 3 предотвр и

ща:ет запуск счетчиков 18 фсрмофовате- пей временного интервала 5-7, еспк эти счетчизки еще не закончили формирование преиыцущего временного интервалла. Такая ситуашя имеет место rtpe. этом направлении вра1 Е1ения вала, когпа период щ 1ходного синусоидалсЕлшсч) сш нала инпукшюшкя:о фазовращателя уменьшается при вращении. В этом случае запуск счетчика отодвигается на один период.

После прихода заполншощего импупьса 5 за номером

н

i

-частота вращения вала фаъзовращатепя

-число периодов нзмерзаия:,

m

i, - частота шггания индук1Ш(

ного фазовращателя;

f

15 частота генератора импуль.сов 1О

Счетчики 18 переполняются и обнуляют ся, а на выходе нуль-органов 19 появляется напряжение {моменты време20 ,Q) которое устанавливает счетчики 18 в исходное состояние (т.е. запрещает счет). Перепады напряжений на выходах формирователей временных интервалов 5,6 или 7 (на выходах их

25 нуль-органе 19) поступают на фо змироватеЛБ синхроимпульса 8, который вырабатывает синхроимпульсы И. По этим икшульсам срабатывает схема выборки-:фанения аналогового сигнЕша 9

30 на выходе которой фикотруется мгновенное значение Щ выходного- синусоидального нв1фяжения фазовращателя 1 (аналогично И, И,).

UT A5v42 Uotl)./i

о

35

где Д - амплитуда синусоидального напряжения на выходе индукционного фазовращат 1я Is tntfg) частота сигнала на выходе фазовращателя 1.

При малых значениях д 4 это . , ,. . .

выражение мацо отличается от велЕ

U-f t А

. . . . V

т.е. зафиксировано мгновенное значение Hf напряжения на выходе индукционного фазр1 ащателя 1 пропорционально частоте вращзаия вала фазовращателя 1. Эта величина показывает связь между частотой вращения вала фазовращателя i 0 и зафиксированным уровнем натфяжения И .

Предложенное технич1еское решение может .быт использовано в препизися ных &ыстррдействд1ощи с /йпектроприводах с широким диапазонном регулирования скорости

фиг.

М.7

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРА1ЦЕНИЯ ВАЛА, содержащий индук-. циокный фазовращатель, выход которого подЕлкссев к формирователю импул сов в к первому входу схемы выбо1. Kiv-хранения аналогового онгнала, тенеОатф импульсов, выход JEDTODOrO СОеД9 ВСВСС гС:гйАЯ, sLVri:- .j TBl iЖ Д/ УЯ Ь:ЛКЛач А .e:fniaaxtK vss:s,:. -2.,-ьа, нен с входом формирователя времеин го интервала, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьпцения динамической Точности одновременном сохранении широкого диапазона измерения, в него Дополнительно -введены (п-1) формирователей временного ишервапа, распределитель калпупьсов, логическое устройство и формирователь сиихроим пульса при этсял одш из входов каждого формирователя временного инт вала подключён к выходу генератора импульсов, а выходы -к входам ф