Формирователь импульсов углового положения коленчатого вала Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 F02P17/00 

00 о

00

to

со Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в автоматизированных системах сбора и обработки информации , где «еобходима жесткая привязка исследуемого процесса к положению вала г причем шаг отсчета в течение рабочего цикла или от режима к режиму изменяется. . Известен формирователь -импульсов углового положения коленчатого вала обеспечивающий генерацию электричеа них импульсов, строго соответствующих определенному положению коленчатого вала, следующих с постоянным ил переменным шагом с целью своевременной подачи искры электронной системой зажигания. Устройство ведет отсчет от определенного положения коленчатого вала и снабжено системой уменьшения ошибок, возникающих при экстраполяции С 1, Недостатком формирования является накопление ошибки, возникающей из-за неравномерности вращения к оленчатого вала.. Кроме того, формирователь не обеспечивает возможность получения сигналов, соответствующих определенным угловым положениям коленчатого вала, с переменным или постоянным шагом дискретности. Известен формирователь положения коленчатого вала, содержащий источни тока, магнитный датчик частоты враще ния, компаратор и интегратор. Такой формирователь позволяет точно фиксировать угловые положения коленчатого вала независимо от температуры окружающей среды 2. Недостатком формирователя положения коленчатого вала является формирование фиксированных по углу поворота отметок, которые нельзя изменят программными средствами. Поэтому такой формирователь не может работат в автоматизированных системах сбора обработки информации с переменным ша гом дискретности. Известно также устройство для определения углового положения коленча того вала, содержащее диск, связанны с коленчатым валом двигателя, индукционный датчик, вырабатывающий элект рические сигналы при взаимодействии метками на диске, и электронный блок обработки сигналов. Метки на диске магнитные с чередующимися полюсами со стороны датчика. Для устранения возникающих сигналов, амплитуда которых увеличивается с ростом частоты вращения вала, электронный блок имеет пороговый переключатель с зависящим от частоты вращения гистерезисом Пороговый переключатель представляет собой триггер Шмитта, к обоим входам которого подключена обмотка индукционного . В положительную об|ратную связь триггера Шмитта включено напряжение, меняющееся по гиперболическому закону с ростом частоты вращения вала. Устройство вырабатыва-ет электрические сигналы, строго соответствующие меткам на диске з. Недостатком такого устройства является отсутствие возможности изме нять дискретность при различных положениях коленчатого вала и различных режимах работы двигателя. Наиболее близким техническим решением к изобретению является формирователь импульсов углового положения коленчатого вала, содержащий установленный на коленчатом валу даек с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных импульсов, индикаторный ;датчик,- коммутатор, запоминающий блок,а также счетчики, элементы И, ключи, входящие в состав вычислительного блока, блока управления и аналого-цифрового преобразователя С .З . Недостатком известного формирователя является его сложность, что ограничивает область его использования. Целью изобретения является упрощение формирователя. Поставленная цель достигается тем, что в формирователе импульсов углового положения коленчатого вала, содержащем установленный на коленчаTом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных пчпульсов, индикаторный датчик, счетчик, первый и второй элементы И, запоминающий блок, коммутатор, ключ, вход ключа соединен с индикаторным датчиком, а выход подключен к .одному входу первого элемента И, другой вход которого соединён с выходом формирователя маркерных импульсов, а -выход подключен к установочному входу счетчика, выход формирователя счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента Ник счетному входу счетчика, выходы младших разрядов счетчика подключены к запоминающему блоку, ,выход которого через коммутатор под;{ лючен к другому входу -второго элемента И, выходы старших разрядов счетчика подключены к одному управляющему входу коммутатора, другой управляющий вход которого и управляющий вход ключа являются управляющими входами формирователя. На чертеже представлена структур-. ная схема формирователя. Формирователь импульсов углового положения коленчатого вала содержит ,диск 1 с метками,. установленный на коленчатом валу. Диск 1 с метками связан с формирователем 2 счетных импульсов и формирователем 3 маркерных импульсов. Индикаторный датчик 4 через ключ 5 подключен к одному входу первого элемента И 6, другой вход ко торого соединен с выходом формирователя 3, а выход подключен к установочному входу счетчика 7. Выход счет чика формирователя 2 счетных импульсов подключен к одному входу второго, элемента И 8 и к счетному входу счетчика 7. Выходы младших разрядов счетчика 7 подключены к адресным шинам запоминающего блока 9. коммутато 10 состоит из двух последовательно включенных мультиплек-серов 11 и 12. Информационные входы перво« о мультиплексера 11 соединены с выходами старших разрядов счетчика 7, а выхода подключены к информационным входам мультиплексера 12, адресные входы которого и управляющий вход ключа 5 являются и управляющими входами формирователя, а выход мультиплексера 12 подключен к другому входу элемента И 8. Диск 1 устанавливается на коленчатом валу таким образом, что вырабатываемый формирователем 3 маркерный импульс соответствует верх ней мертвой точке положения .поршня двигателя в начале такта наполнения. Формирователь работает следующим образом. При вращении коленчатого вала с диском 1 на выходе формирователя 2 вырабатывается последовательность импульсов, число которых за оборот вала равно числу меток на диске 1, а на выходе формирователя 3 вырабатывается один маркерный импульс за обо рот вала. Маркерный импульс, проходя через элемент И 6, обнуляет счетчик 7, после чего выходной код увеличивается по мере поступления выходньсс импульсов формирователя 2. йлходной coд счетчика. 7 соответствует текущему значению угла поворота вала. В запоминающий блок 9 записывается программа в виде логических нулей и логических единиц, причем логические единицы в nporpaN 4e соответствуют тем значениям углов поворота коленчатого вала, при которых необходимо подать на выход формирова теля импульсы, соответствующие угловым отметками на диске 1. Во все остальные ячейки памяти должны быть за писаны логические нули. Число ячеек памяти, приходящихся на один рабочий I -720 цикл, должно соответствовать --;г- для 360 четырехтактного и -г- - для двухтакт ного двигателя, где дЧ - минимальны шаг дискретности. Счетчик импульсов 7 является адре ным устройством для запоминающего бл ка 9, на выходных шинах которого в сортветствии с адресом воспроизводит ся информация, записанная в его ячей ки памяти. Это информация поступает на входы мультиплексеров 11 и 12 и далее на управляющий вход элемента И 8. При наличии логической единицы на управляющем входе элемента И 8 импульсы с формирователя 2 проходят на выход устройства, при логическом нуле - не проходят. Запоминающий блок 9 может быть выполнен На основе микросхемы с ограниченной информационной емкостью 2561024 бит, причем длина информационного слова равна 4-8 разрядов. Если запоминающий блок 9 имеет информационную емкость 1024 бит {.256 4 разрядных слов;, то к адресным шинам его подключены выходы младршх разрядов двоичного счетчика 7 импульсов, остальные выходы старших разрядов счетчика 7 подключаются к адресным входам мультиплексера 11. Тогда счетчик 7 импульсов обеспечивает адресацию столбцов запоминающего блока 9 младшими разрядами, а старшие разряды счетчика 7 позволяют считывать информацию на выходе запоминающего блока 9 по строчкам путем переключения входов мультиплексера 11. При работе с четырехкратным двигателем выходные импульсы формирователя 3 должны проходить на счетчик 7 только, в положении поршня, соответствующем верхней мертвой точке в начале такта наполнения, т.е. через 720 угла поворота вала. Это достигается тем, что когда в цилиндре двигателя совершается рабочий ход, то на выходе индикаторного датчика 4 вырабатывается потенциал логического нуля, который через замкнутый ключ 5 поступает на другой вход элемента И б и запрещает прохождение маркерного импульса формирователя 3 в период ра бочего хода. При наполнении цилиндра двигателя сигнал индикаторного датчика 4 соответствует логической единице и сигнал формирователя 3 проходит на выход элемента И б на установоч- . ный вход счетчика 7. При работе с двухтактным двигателем ключ 5 разомкнут и все сигналы формирователя 3 проходят на выход элемента И б, т.е. установка счетчика 7 в нуль осуществляется через каждые 360. Если, например, программой предусмотрено получить угловые отметки на выходе устройства на 2-й, 4, 8, 16, 25, ..., 256, ..., 280, ..., 719 метках на диске, то это означает, что в матрицу - накопитель должны быть записаны логические единицы соответственно в первой строке во втором, четвертсда, восьмом и т.д.,, 256-ом столбцах, во второй строке в 24-ом столбце (для 280 меткий и т.д., в :третьей строке в .207-ом столбце для

метки 719 и т.д. Так как накопление числа импульсов в счетчике 7 начинается с нуля после прохождения порш-нем двигателя мертвой точки, формирование адреса также осуществляется с нуля, что обеспечивает опрос ячеек блока 9 с первого столбца первой строки. При этом столбцы опрашиваются одновременно во всех строках и на выходных шинах блока 9 присутствует информация одновременно rfo всем строкам данного столбца, но так как выходные шины блока 9 подключены к информационным входам мультиплексера 11, н выходе мультиплексера 11 воепроизводится содержимое ячейки памяти того столбца и той строки, которому соответствует код числа на выходе счетчика 7 импульсов-.

Иначе говоря, в пределах меток Йа диске от О до 256 на выходе мультиплексера 11 воспроизводится содержимое ячеек памяти первой строки, от 257 до 512 - содержимое ячеек памяти второй строки и т.д. Таким образом, счетчик 7 импульсов и мультиплексер 11 позволяют опросить поочередно все ячейки памяти запоминающего блока 9 от первой до последней причем каждой метке на диске, начина от маркерной метки, соответствует содержимое строго определенной ячейки памяти, что обеспечивает изменение дискретности выходных импульсов

устройства в зависимости от программы, записанной в блоке 8.

Чтобы расширить информационную емкость устройства и увеличить количество программ, запоминающий блок 9 выполнен в виде нескольких )г) микросхем. При этом число мультиплексоров 11 должно соответствовать числу вариантов гп изменений, дискретности в программе. Выбор варианта программы осуществляется путем подачи кода на адресные входы мультиплексора 12. В. .зависимости от этого кода на выход мультиплексора 10 поступает информация с соответствующего выхода мультиплексоров 11. В результате формирователь импульсов углового положения коленчатого вала вырабатывает электрические импульсы на выходе с любым наперед заданным шагом дискретности от О до 720, причем комбинации этого шага могут быть любыми-.

Формирователь реализуется на 1014 микросхемах широкого применения, имеет низкую технологическую себестоимость, малые габариты, простую конструкцию и может быть использован на подвижных объектах с двигателями внутреннего сгорания.

Экономический эффект от использования изобретения определяется техническими особенностями и составляет по предварительным подсчетам около 380 тыс.руб. в год.

ФОРМИРОВАТЕЛЬ/ ИМПУЛЬСОВ . УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА, содержащий установленный на коленчатом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных импульсов, индикаторный датчик, счетчик, первый и второй элементы И, запоминакаций блок, коммутатор, ключ,отличающий с я тем, что, с целью упрощения формирователя, вход ключа соединен с индикаторным датчиком, а выход подключен к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом формирователя маркерных импульсов, а выход подключен к установочнотлу входу счетчика, выход формирователя счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И и к счетному входу счетчика, выходы младших разрядов счетчика подключены к запоминающему блоку, выход которого через коммутатор подключен (Л к другому входу второго элемента И, выходы старших разрядов счетчика подключены к одному управляющему входу коммутатора, другой управляющий вход которого и управляющий вход ключа являются управляющими входами формирователя.