Измеритель соотношения скоростей Советский патент 1984 года по МПК G01P3/54 

выходом седьмого триггера и выходом делителя частоты, а выход - с частот ным входом второго преобразователя код-частота, первый и второй входы первого элемента 2И-ИЛИ соединены с

единичными выходами первого и пятого триггеров соответственно, а третий и четвертый входы - с единичными выходами второго и шестого триггеров соответственно.

ИЗМЕРИТЕЛЬ СООТНОШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ, содержащий первый и второй импульсные датчики скорости, соединенные выходами со счетными входами соответственно первого и второго триггеров, управляющие входы которых соединены с нулевыми выходами, третьего и четвертого триггеров соответственно, единичные выходы - с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, а нулевые выходы - с первыми и вторьини входами третьего элемента И и первого формирователя импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами первого и второго, элементов И и входами установки в единицу третьего и четвертого триггеров, вторые входы - с выходом третьего элемента И, а выходы - со счетными входами первого и второго счетчиков и пульсов соответственно, выходы переполнения которых связаны с входами установки в единицу пятого и шестого триггеров, первый преобразователь код-частота, кодовый вхОд которого соединен с выходом второго элемента И, частотный вход - с выходом генератора эталонной частоты, а выход - с третьим входом третьего элемента И, четвертый и пятый элементы И, первые входы которых соединены .с единичными выходами пятого и шестого триггеров соответственно и с первым и в торым входами шестого элемента И, вторые входы - с нулевыми . выходами шестого и пятого триггеров соответственно, а выходы - с входами третьего элемента ИЛИ и управляющими входами блока регистрации, счетный вход которого связан с выходом третьего элемента ИЛИ, а вход сброса - с выходом первого формирователя импульсов, последовательно включенные блок ввода масштаба измерений и второй преобразователь код-частота, первый и второй выходы которого соединены с. входами первого и второго элементов И соответственно, четвертый элемент ИЛИ, первый -ВХОД которого соединен (Л с выходом шестого элемента И, а выход - с входами установки в нуль первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого триггеров, первого и второго счетчиков и первого преобразователя код-частота, отличаю щ ий с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него вверены первый и второй элементы 2И-ИЛИ, седьмой триггер,второй формирователь импульсов, делитель частоты и седьмой элемент И, первые входы которого .соединены с ну.левыми выходами первосо OD го и .второго триггеров, второй «входс выходом генератора эталонной частоты, входом делителя частоты и первым входом второго элемента 2И-ИЛИ, а выход с третьими входами четвертого, пятого и шестого элементов И, причем седьмой/триггер соединен счетным входом с выходом первого элемента 2И-ИЛИ, входом установки в нуль с выходом третьего элемента И, еди-яичным выходом через второй импульсный формирователь - с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, а нулевым выходом - с вторым входом второго элемента 2И-ИЛИ, третий и четвертый входам которого соединены с единичным

Изобретение относится к технике электрических измерений параметров, движения и может быть использовано, для измерения разности скоростей, вращения или перемещения рабочих органов Мсциин и механизмов. Известно устройство измерения соотношения скоростей, представляемого разностью между скоростью второй и первой точек измерения отнесенной к скорости первой точки измерения, содержащие импульсные датчики скоро сти, счетчики, элементы И, ИЛИ, схемы управления, выходные отсчетные устройства tn . Недостатком этого устройства явл ется то, что, работая по принципу измерения частоты импульсных тахоме ров, оно нуждается в тахометрах с большим числом импульсов, приходящих ся на один оборот. Известно также устройство измере ния относительных значений разности скоростей, содержащее два импульсных датчика скорости, генератор эта лонной частоты, блок измерения пери да, в который входят триггерные фор мирователи периода тахометров и свя занные с ними элементы И, блок про-: межуточной памяти, преобразователь код-частота, блок масштабирования, блок сравнения и управления переносом информации, выходное отсчетное устройство С21. В указанном устройстве, работающ по принципу измерения периода следо вания импульсов, могут быть исполь.зованы импульсные датчики скорости малой разрешающей способностью впло до одного импульса на оборот. Недостатком такого устройства является относительно небольшой диапазон измеряе1 влх скоростей. Последне связано с тем,что при цифровом измерении скорости по принципу измерения периода при уменьшении абсолютного значения скорости число импульсов эталонной частоты .за период измерения частоты возрастает и при некотором значении скорости оказывается превы шающим емкость счетчиков блока пром жуточной памяти и счетчика памяти преобразователя код-частота, что и определяет нижний предел диапазона измерений. Понижение же уровня эталонной частоты снижает точность измерения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель соотношения скоростей , содержащий два импульсных датчика скорости, счетчики кода обеих скоростей, блок масштабирования, блок индикации и схему автоматического изменения диапазона измерения, входы которой связаны с информационными выходами счетчика кода одной из скоростей, а выходы с блоком масштабирования. В известном устройстве точность измерения сохраняется в широком диапазоне изменения одной из сравниваемых скоростей за счет применения схемы автоматического изменения диапазона измерения Я31. Недостаток известного измерителя заключается в том, что он предполагает .только близкие значения двух сравниваемых скоростей и поэтому автоматическое изменение диапазона производится в функции значения только одной из скоростей. Устройство окаг ывается неработоспособным при независимом изменении значений обеих скоростей в широком диапазоне. Целью изобретения является расши рение диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель соотношения скоростей, содержащий первый и второй импульсные датчики скорости, соединенные выходами со счетными входами соответственно первого и второго триггеров, управляющие входы которых соединены с нулевыми выходами третьего и четвертого триггеров соответственно, единичные выходы - с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, а нулевые выХОД Л - с первыми и вторыми ВХОДс1МИ третьего элемента И и первого формирователя импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами первого и второго элементов И и входами установки в единицу третьего и четвертого триггеров, вторые входы - с выходом третьего элемента И, а выходы - со счетными входами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, выходы переполнения которых связаны с входами установки в единицу пятог и шестого триггеров, первый преобра зователь код-частота, кодовый вход которого соединен с выходом второго элемента И, частотный вход - с выхо дом генератора, эталонной частоты, а выход - с третьим входом третьего элемента И, четвертый и пятый элеме ты И, первые входы которых соединены с единичными выходами пятого и шестого триггеров соответственно и с первым и вторым входами шестого элемента И, вторые входы - с нулевыми выходами шестого и пятого триггеров соответственно, а выходы - с входами третьего элемента ИЛИ и управляющими входами блока регистрации, счет ный вход которого связан с выходом третьего элемента ИЛИ, а вход - с вы ходом первого формирователя импульсов, последовательно включенные блок ввода масштаба измерений и второй преобразователь код-частота, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго элементов И соответственно, четвертый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, а выход - с входами установки в нуль первого, второго, третьего, четвер того, пятого и шестого триггеров, первого и второго счетчиков и первого преобразователя код-частота, введены первый и второй элементы 2И-ИЛИ седьмой триггер, второй формирователь импульсов, делитель частоты и седьмой элемент И, первые входы которого соединены с нулевыми выходами первого и второго триггеров, второй вход - с выходом генератора эталонной частоты, входом делителя частоты и первым входом второго элемента 2И-ИЛИ, а выход - с третьими входами четвертого, пятого и шестого элементов И, причем седьмой триггер соединен счетным входом с. выходом первого элемента 2И-ИЛИ, входом уста новки в нуль - с выходом третьего элемента И, единичным выходом через второй импульсный формирователь - с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, а нулевым выходом - с вторым входом второго элемента 2И-ИЛИ, третий и четвертый входы которого сое.динены с единичным выходом седьмого триггера и выходом делителя частоты, а выход - с частотным входом второго преобразователя код-частота,. первый и второй входы первого элемента 2И-ИЛИ соединены с единичными выходами первого и пятого триггеров соответственно, а третий и четвертый .входы - с единичными выходами второго и шестого триггеров соответственно. Такой измеритель позволяет расширить диапазон измерений путем тического изменения масштаба измерений в зависимости от величин обеих скоростей. На чертеже представлена функциональная схема измерителя соотношения скоростей, Измеритель соотношения скоростей содержит импульсные датчики 1 и 2 скорости, элементы ИЛИ 3-й 4, преобразователь 5 код-частота, генератор б эталонной частоты, блок 7 ввода масштаба измерений, преобразователь 8 код-частота, блок 9 регистра ции, формирователь 10 импульсов, |Ъ-триггеры 11 и 12, R.S -триггеры 13 и 14, элементы И 15-17, счетчики 18 и 19 импульсов, U.S-триггеры 20 и 21, элементы И 22-24, элементы ИЛИ 25 и 26, формирователь 27 импульсов, элемент И 28, счетный триггер 29, делитель 30 частоты, элементы 2И-ИЛИ 31 и 32. Измеритель работает следующим образом. Принцип действия основан на сравнении чисел импульсов эталонной частоты, проходящих за временные интервалы, равные периодам следования импульсов датчиков 1 и 2, связанных iC приводными точками, скорости кото1рых контролируются. Цикл измерения состоит из двух этапов: первого - этапа измерения числа импульсов эталонной частоты за период частоты каждого из датчиков с записью их в счетчики 18 и 19 и второго - эатапа сравнения указанных чисел и перевода результатов измерения в относительные единицы в ходе переноса информации в блок 9. Перед началом первого этапа цикла измерения все элементы измерителя, кроме блока 9, устанавливаются а исходное состояние. При этом на управляющих l -входах триггеров 11 и 12 присутствуют единичные сигналы, элементны И 15, 16, 22, 23 и 24 заперты, элемент И 17 открыт. Очередные импульсы датчиков 1 и 2 производят -установку триггеров 11 и 12 в состояние единицы, что приводит к запиранию элемента И 17, отпиранию элементов И 15 и 16 и поступлению импульсов калиброванных частот на входы счетчиков 18 и 19. Первыми же импульсами с выходов элементов И 15 и 16 триггеры 13 и 14 устанавливаются в состояние единицы и снимают управляющие сигналы с д-входов триггеров 11 и 12. Вторые импульсы датчиков 1 и 2 скорости устанавливают указанные триггеры в состояние нуля, элементы И 15 и 16 блокируются. Повторное срабатывание триггеров 11 и 12 по мере поступления импульсов атчиков 1 и 2 исключается в связи с блокировкой по Т)-входам вплоть до повторного импульса сброса. Конец первого этапа измерения характеризу ется монентом возврата в состояние нуля oeJoHX триггеров 11 и 12 и открыванием элемента И 17. К этому мо менту в счетчиках 18 и 19 оказывают ся записанными числа N,-йлТ, , , 1) где fc,-, ,ог- частоты, калиброванные с учетом масштаба измерения, производные от эталонной частоты геце ратора 6; Т ,Т2 - периоды частоты датчиков 1 и 2 скорости. Одновременно число г оказываетс записанным в памяти преобразователя 5, на вход которого подана эталонна частота f«, , а выходная частота опре деляется как Т i. где К - коэффициент пропорциональности. . На втором, этапе измерения импуль сы частоты n9 через элемент И 17. поступают на входы счетчиков 18 и 1 дополняя числа 14 и N. , записанные на первом этапе. Импульсы переполне ния счетчиков 18 и 19 поочередно устанавливают в состояние единицы триггеры 20 и 21. На врпмя между им пульсами переполнения счетчиков 18 и 19открывается один из элементов И 22 и 23, в зави имости от очередности переполнения указанных счетчи ков. Длительность открытого состояния элементов И 22 и 23 определяет время переноса информации . . K-Ni-fo , Так как на информационные входы элементов И 22 и 23 поступает часто та fo , то количество импульсов, которое поступает на блок 9 регистрации через элемент ИЛИ 25 на втором этапе выражается так Знак полученного выражения (4) з висит от значений W, Мг. и определ ется блоком 9 в зависимости от того по какому из двух его входов, связанных с выходами элементов И 22 и 23 поступит информация. Факт прохождения импульсов переполнения обоих счетчиков 18 и 19 фиксируется открыванием элемента И 24 и формированием импульса сброса С учетом (1), (2), (3) и (4) бло 9 зарегистрирует величину .. Мл- м -R % Уг-VA fo2-T2 где V, , VT - окружны.е скорости механизмов, контролируемых датчиками 1 и 2 скорости. Сброс блока 9 производится в начаше второго этапа измерения коротким импульсом с выхода формирователя 27, после возврата обоих триггеров 11 и 12 в исходное состояние, При рассмотрении особенностей описанного режима оказывается, что диапазон контролируемых скоростей ограничен снизу емкостью счетчиков 18 и 19, так как при неизменной эталонной частоте -Ро генератора 6 числа . импульсов VJi,- Ы2 неограниченно растут с понижением скорости. Выбор же счетчиков 18 и 19 с большим резервом емкости нежелателен, так как при этом существенно возрастает длительность второго этапа и цикла измерения в целом. Последнее усиливается тем, что на втором этапе счетчики 18 и 19 заполняются частотой 2. / .которая также уменьшается пропорционально снижению скорости Vz . В то же время, так как с увеличением значений чисел N , Ыг точность дискретного измерения периода, а значит и скорости при данном методе измepe ия возрастает, то необходимо по мере снижения скорости ступенчато понижать значение эталонной частоты, участвующей в измерении периода и поступающей на входы элементов И 15 и 16 . На этом принципе и основано автоматическое изменение диапазона измерения, осуществляемое в данном измерителе соотношения скоростей следующим образ-ом. Факт переполнения счетчиков 19 и 18 на первом этапе измерения фиксируется путем подачи сигналов с выходов триггеров 20и21иИи12на входы элемента 2И-ИЛИ 31, выход которого посредством триггера 29 управляет входными цепями элемента 2И-ИЛИ 32 и в случае переполнения одного или обоих из указанных счетчиков на первом этапе измерения на вход преобразователя 8 вместо частоты fa генератора 6 подается частота, деленная с помощью делителя 30. Пропорционально уменьшаются и частоты foi , foz . . При срабатывании триггера 290 помощью формирователя 10 вырабатывается короткий импульс сброса, поступающий через элемент ИЛИ 26 на сброс элементов измерителя. Возврат тригге ра 29 в исходное состояние производится импульсом с элемента И 17 в начале второго этапа измерения. Элемент И 28 осуществляет блокировку переноса информации в блок 9 через элементы И 22-24 до завершения первого этапа измерения. Таким образом, при достижении хотя бы одной из контролируемых скоростей значений, соответ.ствующих переполнению счетчиков 18 и 19, цикл измерения состоит из трех этапов, этапа определения диапазона контролируемых скоростей по наличию или отсутствию переполнения счетчиков 1 и 19; этапа измерения периода на по ниженной эталонной частоте; этапа .переноса информации на номинальной эталонной частоте. Как следует из выражения (5), одновременное измене ние эталонной частоты для обоих каналов измерения периода не отразитс на относительных значениях разности скоростей. Блок 7 позволяет осуществлять масштабирование калиброванных частот foi и о1 в функции параметров кинематической цепи. Расширение рабочего диапазона в область малых скоростей имеет существенное значение для глубокорегулируемых многодвигательных агрегатов, так как обеспечение высокоточного управления скоростью и соотношением скоростей таких объектов, как прокатные таны, бумагоделательные машины наиболее затруднительно при малых значениях скоростей. Применение средств точного контроля соотношения скоростей во всем рабочем диапазоне позволяет сократить число простоев, связанных с нарушениями оптимальных условий напряжения полосы и,в конечном счете,повысить производительность оборудования.