Преобразователь угловой скорости вала в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению и измерительной цифровой технике, в частности к устройствам, преобразующим угловую скорость в цифровой код, и может быть применено в радиотех1шческих системах, приборостроении и станкострое нии. Известен преобразователь угловой скорости вала в код, содержащий датчик скорости, формирователь импульсов, триггер, генератор импульсов, делитель частоты, селектор, блок управления, счетчик, блоки ключей и регистр памяти . Недостатком данного преобразователя является то, что измерение скорости производится за два временных интервала между входными импульсами, так как измеритель имеет низкое быст родействие. Кроме того, измеритель имеет невысокую точность, так кйк измерение угловой скорости производится только за первый временной интервал и эти данные измерения распространяются и на второй временной интервал несмотря на то, что за время второго временного интервала скорость не измеряется. Наиболее близким по технической Сущности к изобретению является преобразователь угловой скорости вала в код, содержащий датчик скорости, соединенный с входом первого формирователя импульсов, элементы И, первый вход первого из которых соединен с прямым выходом триггера, генератор импульсов и первьш регистр,второй регистр, элемент ИЛИ-НЕ,. счетчик импульсов, три элемента НЕ, второй, третийТи четвертый формирователи импульсов и два делителя частоты, вход первого из которых соединен с выходо первого формирователя импульсов,который соединен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом первого элемента И и выходом генератора импульсов, третий вход второго элемента И оединен с инверсным выходом триггера, выход первого Элемента И соединен с суммирукяцим входом, а выход второго элемента И - с вычитаюпщм входом счетчика импульсов, вход сбро са которого через второй формиро- ватель импульсов подключен к выходу первого делителя частоты, выход г счетчика импульсов соединены с входами первого и второго регистров и входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом триггера, выход которого соединен со знаковыми входами второго регистра, выход второго формирователя импульсов соединен через первый элемент НЕ с S-входом триггера, выход первого формирователя импульсов- с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выход которого соединен с .входом третьего элемента НЕ и через третий формирователь импульсов с входами синхронизации перёого регистра и Р входом триггера, выход третьего элемента НЕ через четвертый формирователь импульсов соединен с входом синхронизации второго регистра 2. Недостатками известного преобразователя являются низкое быстродействие и малая- точность. Цель изобретения - повышение быст.родействия и. точности преобразователя угловой скорости вала в код. Поставленная цель досгигается тем, что в преобразователь угловой скорости вала в код, содержащий датчик скорости, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, триггер,-выходы которого соединены с первыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго ключа соединен с суммирующим входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого регистра, генератор импульсов выход которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей,, второй регистр, введены третий и четвертый ключи, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, дешифратор блок задания начальногЬ кода, элемент И, выход формирователя импульсов соединен с входом сброса второго счетчика импульсов и первым управляющим входом третьего ключа,, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами дешифратора, первый выход которого соединен с входом записи третьего счётчика импульсов, второй выход - с первым входом триггера, третий выход - с входами записи первого и второго регистров. четвертый выход - с входами записи первого и четвертого счетчиков импульсов, пятый выход - с вторым управляющим входом третьего ключа, выход генератора импульсов соединен с информационным входом третьего ключа и первым входом четвертого ключа, .выход которого, соединен с вторым входом триггера, выход первого ключа соединен с- вычит-акицим входом третье- го счетчика импульсов, йыходы которо го соединены с входами элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, первая и вторая группы выходов блока задания начального кода соединены с информационными входами первого и третьего счетчикоз импульсов соответственно, выходы первого регистра соединены с информационными входами четвертого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами второго регистра, выход второго ключа соединен с вычитающим входом четвертого счет чика импульсов. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого преобразователя угловой скорости вала в код. Преобразователь содержит триггер 1, ключи 2 и 3, счетчик 4 импульсов блок 5 задания начального кода, регистр 6, генератор 7 импульсов, ключ 8, счетчик 9 импульсов, дешифратор 10, регистр II, формирователь 12 импульсов, датчик 13 скорости, счетчи- ки 14 и 15 импульсов, ключ 16, элемент И I 7. В качестве датчика 13 скорости мо жет применяться любой импульсный или частотный датчик, формирующий необходимое число импульсов за один оборот. Выход этого датчика предста ляет собой импульсное или синусоидальное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения При применении в преобразователе датчика 13 скорости с импульсным выходным напряжением в качестве формироватёля 12 импульсов применяется формирователь коротких импульсов типа одновибратора. Формирователь 12 импульсов управляется передним фронтом импульса датчика 13 скорости. П применении в преобразователе датчика 13 скорости с синусоидальным вьпсод ным напряжением в качестве формиров теля 12 импульсов удобно использоват интегральный компаратор типа 521СА2 Устройство работает следующим образом. Перед началом работы преобразователя на первых выходах блока 5 задания начальных условий устанавливается в виде кода начальное число п, соответствующее значению временного интервала fi Т , что равно максимальному изменению периода импульсов датчика 13 при максимальном изменении угловой скорости Л , а на вторых выходах блока 5 - начальное число Пл соответствующее значению минимального периода (между импульсами датчика 13 скорости при максимальной угловой скорости вала(. При постуштении с датчика 13 скорости на формирователь 12 импульсов выходной импульс с формирователя 12 открывает ключ 8 разрешает работу .счетчика 9. Счетчик 9 фиксирует пять первых импульсов, приходящих на его вход от генератора 7 импульсов через ключ 8. Дешифратор 10 на соответствующий выход выдает пять команд управления. Первая команда поступает на вход записи счетчика 14 и записывает в нем начальное число Пп, подаваемое на входы счетчика 14 с соответствукхцих выходов блока 5. Вторая команда устанавливает в состояние I триггер 1, который выключает ключ 3, прекращая поступление импульсов от генератора 7 импульсов на счетчики 4 и 15, включает ключ 2, через который начинают поступать импульсы генератора 7 на вычитающий вход счетчика 14, и начинается новый цикл измерения угловой скорости. Третья команда подается на входы записи регистров 6 и 11, в результате чего информация, находящаяся в счетчиках 4 и 15, переписывается в регистры 6 и 11, соответственно четвертая команда, поступая на входы записи счетчиков 4 и 15, записывает в счетчике 4 начальное число п,, по-, даваемое на его входы с выходов блока 5, и в счетчике 15 - информацию, находящуюся в регистре 6 (значение угловой скорости вала в предыдущем цикле измерения между импульсами датчика 13 скорости). Пятая команда выключает ключ 8, прекращая подачу импульсов генератора 7 на вход счетчика 9.. После поступления на вычитающий вход счетчика п- импульсов его выходкой импульс, через элемент И 17 открывает ключ 16 и импульсом генератора 7 триггер 1 устанавливается в состояние О,выключая ключ 2 и вклю чая ключ D. Через ключ 3 импульсы генератора 7 импульсов поступают на суммирующий вход счетчика А и вычитающий вход счетчика 15. По окон- чании импульса с формирователя 12 импульсов ключ 8 дополнительно блокируется, счетчик 9 по входу сброса устанавливается в нулевое состояние а с выхода дешифратора 10 снимается сигнал, блокирующий ключ 8, и подготавливается счетчик 9 к работе. При поступлении с датчика 13 скорости через формирователь 12 импульсов очередного импульса дешифратор 10 снова вьщает пять команд управления в той же последовательности. После второй команды с. дешифратора 10 (начало поступления импульсов с генератора 7 на вход счетчика 14) начинается новый цикл измерения. На выходах регистра 6 записана информа ция об угловой скорости вапа (код угловой скорости), а на выходах регистра 11 - информация об изменении угловой скорости (код изменения угловой скорости) в течение временного интервала между импульсами датчика 13 скорости. Рассмотрим определение величины и знака приращения угловой скорости 3uf3i; в преобразователе. В начале каждого изме{ ительного интервала в счетчике 14 записывается начальное число п , соответствующее временному интервалу ДТ. В течение первого интервала на счетчик 4 поступает число импульсов генератора 7, пропорциональное временному интервалу Т . Следовательно, в конце первого интервала в счетчике 4 записано чис ло, пропорциональное временному инте валу - , и эта информация импульсол датчика 14 скорости переносится в счетчик 15. В новом интер ,вале в счетчики 4 и 15 поступает чи ло импульсов генератора 7, пропорциональное временному интервалу Т; , . . Так как эти импульсы посту- И , пают на вычитающий вход счетчика 15 то код, записанный в нем по приходу |Очередного импульса датчика 13 ско-, рости, равен (Т,.„,4 -Ту.)г„ где fгм частота генератора 7. Возможны три режима вращения вапа. При.постоянной угловой скорости вала временные интервалы между импульсами датчика 13 скорости равны Т- . Т 1-f,1 (1l + 1 Следовательно, m,,. йТ„д. f , т.е. при постоянной угловой скорости вала код на выходе регистра П, соответствующий ,-АТ , принимается за нулевое изменение скорости вращения вала. При увеличении угловой скорости вала Т- , Т;;.. , а следовательно, .;;3,iT.f ,,,Т;ми-т,-.;„, т.е. при вращении вала с увеличивающейся угловой скоростью код на выходе регистра 11 больше кода нулевого изменения скорости вращения вала. При уменьшении угловой скорости вала Т i-t, 1 ,лИ , а следовательно, .-liTi;,,,i, гсч 1 ,i+U nrt fnax Ти Т.е. при вращении вала с уменьшающейся угловой скоростью код на выходе регистра 11 меньше кода нулевого изменения скорости вращения вала. Таким образом, зная код нулевого изменения скорости, всегда можно определить знак и величину приращения угловой скорости. Применение в преобразователе счетчика 14, измеряющего временной интервал, не входящий в рабочий диапазон, и определение емкостей счетчиков 4 и 15 и регистров 6 и 11 из расчета измерения временнь1х интервалов только рабочего диапазона угловых скоростей позволяет значительно сократить объем преобразователя . Предлагаемый преобразователь может применяться при снятии характеристик изменения угловой скорости неравномерно вращающихся валов, углового ускорения вращающихся объектов в динамических режимах, в качестве корректирующих звеньев в высокоточных системах автоматического управления. Экономический эффект от применения изобретения обусловлен его техническими преимуществами.

.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВАЛА В КОД, содержащий датчик скорости, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, триггер, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго ключа соединен с суммирующим входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого регистра, генератор импульсов, выход которого соединен с вторыми входами первого и вто. рого 1спючей, второй регистр, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия и точности преобразователя, в него введены третий и четвертый ключи, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, блок задания начатьного кода, дешифратор, элемент И, выход формирователя импульсов соединен с входом сброса второго счетчика импульсов и первым управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами дешифратора, первый выход которого соединен с входом записи третьего счетчика импульсов, второй выход - с первым входом триггера, третий выход - с входами записи первого и второго регистров,.четвертый выход -.с входами записи первого и четвертого счетчиков импульсов, пятый выход - с вторым управляющим входом третьего ключа, выход генератора импульсов соединен с информа(Л ционным входом третьего ключа и первым входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторым входом триггера,, выход первого ключа соединен с вычитающим входом третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, первая и группы выходов блока задания начального кода соединены с информационными входами первого и третьего счетчиков импульсов соотРетственно, выходы первого регистра соединены с информационными входами четвертого счетчика импульсо выходы которого соединены с входами второго регистра, выход второго ключа соединен с вычитающим входом четвертого счетчика импульсов.