Цифровой измеритель угловой скорости Советский патент 1983 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах регулирования,, стабилизации и измерения угловой скорости вала. Известно устройство, опреаеляющее величину и направление угловой скорости путем сравнения количества импульров, пропорциональных полупериоцам опорного и выходного напряжений фазовращатреля, разность которых пропорциональна скорости врашения оси фазовраща1теля Ll} Однако такие устройства обладают недйстаточной разрешающей способностью, так как она полностью зависит от выбран ной частоты заполнения сравниваемых полупёриодов и при малых угловых скоростях процесс измерения по этому методу является.сложной технической проблемой Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой измеритель угловой скорости, содержащий последовательно соединенные фазовращатель, нуль-орган, счетчик периодов частоты фазовращателя, выход которого соединен с управляющим входом блока сравнения и через линию задержки,- с установочным входом этх)го блока, генератор высоксй частоты, выход которого соединен со счетными входами блока сравнения и делителя частоты, выход которого соединен с уходом фазовращателя 2) . В данном измерителе чувствительность устройства в области малых угловых скоростей улучшается путем подсчета кости N периодов опорного и,выходного напряжений фазовращателя. Число N задается заранее и фиксируется исходя из требований к разрешающей способно сти устройства в области малых угловых скоростей. Время измерения скорости равно длительности N периодов выходного напряжения фазовращателя. Таким образом разрешающая способность устройства и его быстродействие связаны обратно пропорциональной зависимостью. При малых угловых скоростях, когда необходима высокая разрешающая способность, увеличение времени измерения N считываемых, периодов выходного напряжения фазовращателя является приемлемым. Однако при измерении больших угловых скоростей при действии угловых ускорений требования к разрешающей способности менее жесткие, а быстродействие устройства остается малым за счет фиксированного большого числа N и это приводит к возникновению динамической погрешности. Указанноя цинамическая погрешность ухудшает харак- теристики устройства и ограничивает его применение в системах регулирования и стабилизации. Целью изобретеййя является повьпиение быстродействия измерителя в области больших УГЛОВЫХ скоростей с сохранением высокой разрешающей способности в области малых угловых скоростей. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель угловой, скорости, содеркащий генератор синхрочас- тоты, соединенный с первым входом блока сравнения и входом делителя частоты, выход которого соединен с входом фазовращателя, вьпсод которого соединен через нуль-орган с первым входом счетчика периодов, элемент задержки, введены первый и второй дешифраторы, выход счетчика периодов соединен через первый дешифратор с управляющим входом второго дешифратора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом счетчика периодов и третьим входом блока сравнения, выходы которого соединены с инфо : ационными входами второго дешифратора, выход первого дешифратора и выхоа блока сравнения соединены с соответствующими вь1ходами цифрового измерителя скорости . На чертеже привеаена структурная схема предлагаемого цифрового измеритепя угловой скорости. . В состав его входят последовательно соединенные фазовращатель 1, нуль-орган 2, рчетчик 3 периодов, вь1ходы разрядов которого подключены к входам дешифратора 4 счетчика 3 периодов, выход которого соединен с одним входом дешифратора 5 блока 6 сравнения,другие входы которого подключены к выходам разрядов блока 6 сравнения, а выход пЬцключен к управляющему входу блока 6 сравнения и через элемент задержки 7 к установочным входам блока 6 и счетчика 3 периодов частоты фазовращателя. Счетный вход блока 6 сравнения подключен к выходу генератора 8 синхрочастоты, который через делитель 9 частоты соединен также с входом фазовращателя 1. Предлагаемый цифровой измеритель угловой скорости работает следующим образом. При вращении ротора фазовг ашателя 1 происходит непрерывное изменение фазы его выходного напряжения, вызывающее изменение периода этого ка пряжейия относительно периода опорното напряжения фазовращателя 1, формируе-. мого целителем 9 частоты, из напряжения синхрочастоты, вырабатываемой генера-; тором 8. Выходной сигнал с фазовращателя 1 преобразуется нуль-ч)рганом 2 в момент прохождения его мгновенного значения через нуль в прямоугольные импульсы, которые заполняют счетчик 3 периодов фазовращателя 1. Одновременно происходит заполнение импульсами высокой частоты от генератора 8 блока срав- , нения. Дешифратор 4 счетчика 3 периодов частоты фазовращателя 1 по прохождении определенного числа сигналов с нуль-орГа на 2, например Nl,N2,N3 (по возрастанию), выделяет соответствующие импульсы, которые поступают на дешифратор 5 блока 6 сравнения. В блоке 6 ср1авнения в момент появления импульса, соответствукядего числу периодов N 1 (определяющие первый диапазон измерения) либо есть информация о наличии уг левой скорости в вице определенного сх стояния цещифрируемых разрядов, либо ее нет - все дешифрируемые разряды име KIT нулевое значение, т.е. скорость на столько мала, что за интервал измерения, определяемый значение N1, разность между периодами сигналов опорной чае- тоты и частоты фазовращателя 1 меньше, чем величина, определяемая в первом диапазоне измерения. В первом случчае дешифратор 5 блока 6 сравнен.ия вырабатывает сигнал, по которому проиги водится снятие-показаний о величине угловой скорости с блока 6 сравнения и через элемент 7 задержки устанавливает ся блок 6 сравнения и счетчик 3 перио-дов частоты фазовращателя 1 в исходное состояние. Во втором случае дешифратор 5 блока 6 сравнения не вырабатывает сипаал и измерение автоматически переходит во второй диапазон, определяемый числом N2 периодов выходной чистоты фазовращателя 1. ЕСЛИ при поступлении импульса, соответетвукндего числу fj 2 периодов Ьыхоцной частоты фазовращателя 1, отсутствует инфо Яу1ация об угловой скорости, лежащей во втором, диапазоне, то изме- реяие автоматически переводится в трети диапазон (самых малых скоростей) с большим временем измерения, определяемым числом Ыз. После снятия показаний с блока 6 сравнения в третьем диапазоне цикл измерения заканчивается. Код в блоке 6 сравнения (на момент появления сигнала с дещифратора 4 счет чика периодов) вместе с информацией о диапазоне однозначно определяет знак и величину измерйемой скорости. Дешифратор 4 счетчика 3 периодов позволяет разбить юсь интервал измеряемой скорости на несколько диапазонрв со своим временем измерения, при этом большим значением угловых скоростей соответствует меньшее время измерения. Дешифратор 5 блока 6 сравнения позволяет осуществлять автоматический переход из одного диапазона в другой, в зависимости от абсолютного значения угловой скорости. Выбором значений М.(,2,3...) подсчитываемых периоде выходного напря- жения фазовращателг 1 достигаются тре.буемые динамические и точностные ха-. ракте рис тики предлагаемого цифрового измерителя в широком диапазоне угловых скоростей. Так, например, интервал скоростей от О до 2О/С выбором значений можно разбить на три диапазона со следующими характеристиками (при частоте опорного напряжения фазовращателя {ц 4кГц: первый диапазон: от Ю до 20°/с с ра рещающей способностью л/О, и временем измерения л/0,О16 с; вторрй диапазон: от 1 до 10°/с с раэрещающей способностью А/0,01 /с и временем измерения 0,1 с; третий диапазон: от О до 1 /с с разрещаклдей способностью лЮ,001 /с и временем- измерения 1 с. 1 .. Таким обра:зом, предложенный цифровой измеритель угловой скорости позволяет сочетать высокую разрешающую спосо&ность в области Малых угловых скоростей с требуемым быстродействием в области больших угловых скоростей. При этом диапазон измерения выбирается автоматически в каждом цикле измерения в процес- ре самого измерения, что значительно расширяет применение предлагаемого цифроЕ1бго измерителя в системах регулирования и стабилизации.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ, содержащий генератор синхрочастоты, соеаиненный с пер вым вхоаом блока сравнения и делителя частоты, выход которого соеаинен с входом фазовращателя, .выход ко торого соединен через нуль-орган с первыл входом счетчика периодов, элемент задержки, отличающийся тем что, с одлью повышения быстродействия цифрового измерителя скорости.в области больших угловых скоростей с сохранением высокой разрешающей способности в области малых угловых скоростей, в него введены первый и второй дещифраторы, выход счетчика периодов соединен через первый дешифратор с управляющим входом второго дешифратора, выход которого соединен с вторым входом блока сравне- ния и входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом счетчика периодов и Третьим входом блока сравнения, выходы которого соединены с информационными входами второго дешифратора, выход первого дешифратора и один из выходов блока сравнения являются выходами цифрового измерителя скорости.