Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя Советский патент 1985 года по МПК G01P3/56 

Устройство относится к измеритель ной и преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования скорости вращения асинхронного электродвигателя в пропорционал ную ей частоту следования импульсов а также для цифрового измерения скорости вращения электродвигателя 6 системах контроля и управления автоматизированным электроприводом. Известен цифровой измеритель скорости, содержгцций датчик скорости, сопрягаемьй с валом, формирователь импульсов, генератор опорной частоты счетчики и логический -блок Щ . Недостатком такого измерителя является ограниченное быстродействие Известен также цифровой измерител скорости вращения асинхронного элек родвигателя, содержащий Два формирователя импульсов, входы которых подключены к фазовым обмоткам соответственно статора и ротора электродвиг теля, генератор опорной частоты, три делителя частоты, два управляемых пелителячастоты, два управляющих счетчика, счет.чик результата, блок вычитания импульсов, два блока управ ления и два блока переноса кода 2j Однако это устройство отличается чрезмерной сложностью. Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство для измерения скорости вращения асинхронного дви.гателя, содержащее последовательно соединенные датчик измеряемой часто ты и формирователь, а также генерат опорной частоты, первьй делитель частоты, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, второй делитель частоты, последовательно соединенные блок вычитания импульсных последовательностей и второй счетчик импульсов L3J . Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя, содержащее последовательно соединенные датчик измеряемой частоты и формирователь, а также генератор опорной частоты, первый делитель частоты, выход которого соединен с входом первого счетчика импул сов, и второй делитель частоты, последовательно соединенные блок вычитания импульсных последовательностей и второй счетчик импульсов, введены два элемента И, одновибратор, 0-триггер, две группы импульсно-потенциальных элементов И, два элемента РШИ и блок сложения импульсных последовательностей, первым входом связанный с входом первого делителя частоты с первым входом второго элемента И и с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а второй вход связан с выходом формирователя и входом одновибратора, выходом соединенного с входом установки нуля первого и второго счетчиков, первого делителя частоты,D -триггера, инверсным выходом связанного с егоD-входом и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходом связанного с синхронизирующим входом D-триггера, второй вход блока сложения импульсных последовательностей соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход - с суммирующим входом блока вычитания импульсных .последовательностей, управляющим входом соединенного с прямым выходом триггера, а вычитающим входом - с выходом первого элемента ИЛИ, объединяющего выходы первой группы импульсно-потенциальных элементов И, импульсными входами связанных с потенциальными входами второй группы импульснопотенциальных элементов И и выходами разрядов первого счетчика в порядке возрастания номеров его разряда, а потенциальньми входами соединенных с импульсными входами второй группы импульсно-потенциапьны5с элементов И и выходами разрядов второго счетчика в порядке уменьшения номеров его разряда, причем выходы второй группы импульсно-потенциальных элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 электромагнитного поля, формирователь 2 импульсов, генератор 3 опорной частоты, одновибратор 4, элеенты И 5 и 6, делители 7 и 8 частоты, счетчики 9 и 1о, элементы ИЛИ 11 12, рруппы 13 и 1Д импульсно-потенциальных элементов И. блок 15 вычитания импульсных последовательностей, блок 16 сложения импульсных прследовательностей иD-триггер 17. Выход датчика 1 соединен с входом формирователя 2, выходом связанного с вторьм входом элемента И 5, первым вхоц,ом соединенного с выходом генератора 3, а выходом связанного с входом делителя 7, первым входом элемента И 6, и первым входом блока 16. Суммирующий вход блока 15 соединен с выходом блока 16, а управляющий вход - с прямым выходом Е-триггера 17, тактирующим входом соединенного с выходом делителя 8, входом связанного с выходом элемента И 6, вторым входом соединенного с D-входом и инверсным выходомD -триггера 17, Выход блока 15 связан с входом счетчика 9, выходами разрядов соединенного с потенциальными входами группы 14 элементов И, импульсными входами связанных с инверс ными выходами разрядов счетчика 10, входом соединенного с выходом делителя 7, Выходы разрядов счетчика 9 связаны также с импульсными входами группы 13 элементов И, потенциальным входами соединенных с инверсными выходами разрядов счетчика 10. Вычитающий вход блока 15 связан с выходо элемен. . ИЛИ 12, объединяющего выходы элементов И группы 14. Второй вход блока 16 соединен с выходом элемента ИЛИ 11, объединяющего выходы элементов И группы 13, Выход одно вибратора 4 связан с входом установ нуля делителя 7, счетчиков 9 и 10 и D-триггера 17, а вход соединен с выходом формирователя 2. Блок 15 вычитания импульсных последовательностей состоит из элемента И 18, выход которого является выходим блока 15, первый вход-управляющим входом блока 15, второй вход связан с инверсным выходом триггера 19, а третий вход соединен с выходом элемента 20 задержки, входом связанного с суммирующим входом блока 15 и R -входом триггера 1 9,5 -вход которого является вычитающим входом блока 15. Блок 16 суммирования импульсных последовательностей состоит из после довательно соединенных элемента 21 задержки, вход которого является вторым входом блока 16, и элемента 794 ИЛИ 22, второй вход и выход которого представляет собой соответственно первый вход и выход блока 16. Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя работает следующим образом. В исходном состоянииD-триггер 17, делитель 7 и счетчики 9 и 10 обнулены, а блок 15 закрыт. Измеряемая частота с выхода датчика 1 поступает на формирователь 2, формирующий импульсы, длительность которых равна периоду Тр из1 еряемрй частоты вращения ротора i р-, г Тр В момент времени tg, О на выходе формирователя 2 появляется имггульс, открывающий схему ИЗ, вследствие чего импульсы опорной частоты Q-с выхода генератора 3 поступают на первый вход элемента И 6 и делитель 7, коэффициент деления которого-равен А. Тогда частота на выходе делителя 7 рпределяется выражением Так как схема И 6 открыта высоким потенциалом с инверсного выхода триггера 17, то импульсы опорной частоты i поступают на вход делителя 8, коэффициент деления которого равен В. В момент времени делитель 8 переполняется, и отрицательный перепад напряжения с его выхода поступает на тактирующий вход D-триггера 17 и переводит его в единичное состояние ввиду наличия связи инверсного выхода cD -входом, и тем самым, закрывает схему И 6 а также открывает блок 15. На вход счетчика 9 начинают поступать инпульсы с выхода блока 15, средняя частота i, которых определяется выражением .6 i«ltl; (t) средняя частота следования импульсов на выходе блока 16; средняя частота следования импульсов на выходе элемента 1ШИ 12, Счетчик 1-0 с групдой 14 элементов И, а такяге элементы ШШ 12 представляют собой 1) -разрядный двоичный умножитель частоты i-,(t), управляемый кодом числа M(t) счетчика 9. Поэтому среднее значение частоты i,, (t) определяется выражением i W-MqW где Wf)2 - коэффициент пересчета счетчика 10; (1 - количество двоичных разрядов счетчика 10; i(t)- частота следования импульсов на выходе блока 7. Счетчик 9 с группой 13 элементов а таЛже элементом ИЛИ 11 представляе собой П-разрядный двоичный умножитель частоты (jt) , управляемый дополнительным кодом |(-t) числа N (t записанного в 10, Н111 (Л) . Поэтому средняя частота i (t) еледования импульсов на выходе элемента ИЛИ 11 определяется выражением -i,,WNHi WNW ±„- .: U где N„1 2 - коэффициент пересчета счетчика 9; П - количество двоичных разрядов счетчика 9. Среднее значение частоты Lg (-fc) на выходе блока 16 сложения определяется выражением .ijt) ii.(t).|,. Так как длительность импульса на выходе формирователя 2 равна период Тр измеряемой частоты in , то в моме времени Ч2 i +Ть схема И 5 закрьша лется, и процесс измерения заканчивается. Передний фронт следующего импуль с выхода формирователя 2 устанавливает D-триггер 17, делитель 7, счет чики 9 и 10 и блок 15 в исходное состояние, после чего процесс измер ния повторяется.

Определим результат измерения, который формируется в счетчике. 9.

Так как импульсы частоты ) поступают на вход счетчика 9, то

t - . йк1„-ма) 1 -t

(15)

Ь Ь спо Мд(-Ь), соответствующее его ду, определяется уравнением MgW Mtjlt.UJ ,(i)cii, (8) ti е Ma(t.)0 - значение числа М. (i) в момент времени i. , Продифференцировав это выражение, лучим .1„а, Подставив в уравнение (3) вьфажее (7) J, получим ,, с учетом известных выражений X (-, 4 ° 4 У- I V -N;;ivT куда, определив частоту (t), лучим, что i Hhi . AN(t) Так как импульсы частоты f (t) ступают с выхода делителя 7 на од счетчика 10, то число (-fc), ответствующее коду счетчт;ка 10, ределяется выражением t N,oW ii,. UК с учетом выражения (12) формула 1) примет вид MVMW l Nm-№W V io-ii;r -- t- Подставив выражение (13) в уравние (9) . получим ШШ- AK -Mjtl. (j jt i Разделив переменные и пр)оинтегрироуравнение (14), получим

Решив уравнение (15) при 1

-i 4, -Г-,получим Р

i

. Ч ,-NiltU bt

i АН„-,1ЧГ р откуда , PJ- Пб) IS (ic-ip-1 , Значение коэффициента деления А делителя 6 выбираем из условия А 60 Г/Т

S

1136079

i откуда

ic60

(17)

. Тогда в счетчике 9 в момент времени сформируется Код числа .60 k« 60 q-n; pb r«-p- c-tpl. (18) Таким образом, в счетчике 9 формируется код числа, пропорционального скорости вращения асинхронного двигателя, что позволяет упростить устройство, уменьшив количество счетчиков.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее последовательно соединенные датчик измеряемой частоты и формирователь, а также генератор опорной частоты, перв15Ш делитель частоты, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, и второй делитель частоты, последовательно соединенные блок вычитания импульсных последовательностей и второй счетиик импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения 5 в устройство введены два элемента И, одновибратор,В -триггер, две группы импульсно-потенциальных элементов И, два элемента ИЛИ и блок сложения импульсных последовательностей, первым входом связанный с входом первого делителя частоты, с первым входом второго элемента И и с выходод первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а второй вход связан с выходом формиIрователя и входом однрвибратора, выходом соединенного с входом установки нуля первого и второго счетчиков, первого -делителя частоты, ЛЗ-триггера, инверсным выходом связанного с его Л-входом и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходом свйзанного с синхронизирующим входомD-триггера, второй вход блока сложения импульсных последовательностей соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а (Л выход - с су мируккцим входом блока вычитания импульсных последовательностей, управляющим входом соединенного с прямым выходом триггера, а вычитающим входом - с выходом первого элемента ИЛИ, объединяющего выходы первой группы импульсно-потен:циальных элементов И, импульсными входами связанных с потенциальными СО СГ) входами второй группы импульсно-потенциальных элементов И и выходами о разрядов первого счетчика в порядке возрастания номеров его разряда, а sj CD потенциальньми входами соединенных с импульсными входами второй группы импульсно-потенциальных элементов И и выходами разрядов второго счетчика в порядке уменьшения номеров его разряда, причем выходы второй группы импульсно-потенциальных элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ.