Устройство для контроля работы двигателя Советский патент 1985 года по МПК G07C3/00 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к устройствам для определения проработанного времени трубореактивного двигателя при различных режимах работы, а также других видов двигателей, общий срок службы которых зависит от температуры окружающей среды и скорости вращения.

Известно устройство для контроля работы двигателя на нескольких скоростных режимах, содержащий первичный преобразователь, счетчики импульсов, дещифратор, триггеры, эталонный генератор и логические элементы ИЛИ 1.

Недостатком данного устройства является малая точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля работы , двигателя, содержащее датчик вращения (тахогенератор), выход которого через преобразователь частоты соединен с входом мостового датчика температуры, выход которого соединен с входом усилителя, источник опорных напряжений, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу второго триггера, выход которого соединен с первыми входами блока элементов И, выходы которых подключены к входам блока счетчиков, генератор импульсов, выход которого соединен с входом программно-временного блока, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго триггеров, выходы программно-временного блока, объединенные в группу, соединены с вторыми входами блока элементов И и с управляющими входами источника опорных напряжений, выход усилителя подключен к второму входу компаратора 2.

Однако, известное устройство не может обеспечить высокую точность регистрации времени работы двигателя, когда это время зависит, кроме частоты вращения, от температуры окружающей среды, например турбореактивных двигателей, где срок службы значительно зависит от температуры, вследствие этого требует введения коррекции регистрируемого от температуры времени. Кроме того, известное устройство не может обеспечить высокую точность контроля частоты вращения, так как для этих целей используется тахогенератор.

Целью изобретения является повыщение точности устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройство для контроля работы двигателя, содержащее датчик вращения, выход которого через преобразователь частоты соединен с входом мостового датчика температуры, выход которого соединен с входом усилителя, источник опорных напряжении, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу второго триггера, выход которого соединен с первыми входами блока элементов И, выходы которых подключены к входам блока счетчиков, генератор импульсов, выход которого соединен с входом программно-вре менного блока, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго триггеров, выходы программно-временного блока, объединенные в группу, соединены с вторыми

5 входами блока элементов И и с управляющими входами источника опорных напряжений, введены счетчики, элементы И, третий триггер, индикатор, элемент ИЛИ, формирователь импульсов, блок сравнения, блок регистров, сумматор и блок памяти, выхОд

0 датчика вращения соединен с входом первого счетчика и с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго

счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего триггера и через формирователь импульсов к входу сброса индикатора, третий выход программно-временного блока соединен с вторым входом первого элемента И, четвертый выход про0 граммно-временного блока подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выход последнего из которых соединен с информационным входом индикатора, пятый выход программно-временного блока подключен к входу сброса второго счетчика и к второму входу третьего триггера, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами третьего и второго элементов И, выход последнего из которых подключен к второму входу элемента ИЛИ, выходы преобразователя частоты и усилителя через сумматор соединены с входом компаратора, первый выход первого счетчика подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, выход последнего из которых соединен с управляющими входами третьего счетчика и блока регистров, выходы которого подключены к информационным входам блока памяти, второй выход первого счетчика соединен с вторым входом пятого элемента И, третий

0 выход первого счетчика подключен к второму входу четвертого элемента И, четвертый выход первого счетчика подключен к первому входу шестого элемента И и к третьим входам четвертого и пятого элементов И, выход первого из которых соединен с управляющим входом блока памяти, пятый выход первого счетчика подключен к четвертому входам четвертого и пятого элементов И и к второму входу щестого элемента И, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого через блок сравнения соединен с информационными входа- j ми блока регистров, шестой выход программно-временного блока подключен к второму входу седьмого элемента И.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 вращения, преобразователь 2 частоты, первый элемент И 3, программно-временной блок 4, генератор 5 импульсов, элемент ИЛИ 6, второй счетчик 7, второй элемент И 8, третий триггер 9, третий элемент И 10, инди- 5 катор 11, формирователь 12 импульсов, мостовой датчик 13 температуры, терморезистор 14, сумматор 15, компаратор 16, источник 17 опорных напряжений, первый и второй триггеры 18 и 19, блок 20 элементов И, блок 21 счетчиков, первый счетчик 20 22, четвертый пятый, шестой и сеьмой элементы И 23-26, третий счетчик 27, блок 28 сравнения, блок 29 регистров, блок 30 памяти и усилитель 31.

Принцип действия устройства заключа- 25 ется в следуюш,ем.

Сигнал, поступающий от датчика 1 вращения, подается на вход преобразователя частоты в унифицированный сигнал потоянного тока. На одном выходе датчика 30 1 образуется частотный сигнал, умноженный в шесть раз и сформированный в виде прямоугольных импульсов. На выходе пребразователя 2 образуется унифицированный аналоговый сигнал постоянного тока. Сигнал с датчика 1 поступает на первый 35 вход элемента И 3, на другой вход которого подается калиброванный временной интерал длительностью t. Данный временной интервал формируется с помощью програмно-временного блока 4, на вход которого 40 подается от генератора 5 строго стабиизированная опорная частота. На выходе лемента И 3 в промежутке времени ti появляется пачка импульсов с частотой сигнала датчика 1, которая проходит через элемент ИЛИ 6 и поступает на вход счетчика 5 7. Емкость счетчика выбрана таким обра ом, чтобы при максимальной контролируемой частоте вращения за время ti счетчик полностью заполнился. При контролируемой частоте вращения меньше макси- JQ ального счетчик не полностью заполнен, следовательно через второй вход элемента ИЛИ 6 поступает опорная частота fo, значительно превышающая величину контроируемой частоты. Частота fo поступает а вход счетчика 7 через элемент И 8 в те- 55 чение времени ta. Причем при соблюдении тношения :р , fo и tj формируются на выходах программно-временного блока

4 таким образом, что интервал tz образуется на выходе программно-временного блока 4 только по завершении ti, т. е. времена t, и t разнесены и чередуют друг друга. При полном заполнении счетчика 7 триггер 9 перебрасывается. Первый выход его дает сигнал разрешения элементу И 10, а второй выход выдает сигнал запрета элементу И 8. Сигнал запрета, поступающий на элемент И 8 прекращает дальнейщее прохождение опорной частоты на вход счетчика 7, а сигнал разрешения триггера позволяет прохождение опорной частоты fo через элемент И 10 на вход индикатора 11. Указанная частота заполняется в счетчик индикатора 11 в течение оставшегося от tz времени (начальная часть времени ta расходуется на полное заполнение счетчика 7). При полном заполнении счетчика 7 с выхода формирователя 12 формируется импульс, который обнуляет счетчик индикатора и подготавливает его к приему опорной частоты за время, оставшееся от времени tzПриведение в исходное состояние счетчика 7 и триггера 9 производится от сигнала с выхода программно-временного блока 4 по истечении времени цикла измерения. Для обеспечения регистрации моторесурса двигателя аналоговый информативный сигнал с выхода преобразователя 2 через сумматор 15 подается на первый вход компаратора 16, где он сравнивается с эталонным напряжением, выдаваемым источником 17 опорных напряжений, и при превышении информативного сигнала от эталонного напряжения на выходе компаратора 16 появляется управляюший сигнал, который перебрасывает триггер 18 и, следовательно, триггер 19. Последний в свою очередь дает разрешение на элемент И 20 прохождению сигналов, разнесенных по времени и поступающих от программно-временного блока 4 на выход счетчиков 21. Указанные сигналы синхронно поступают также на вход источника 17 опорных напряжений и тем самым обеспечивают на его выходах различные по времени и уровням опорные напряжения, соответствующие различным режимам работы двигателя.

Причем импульсы, поступающие от программно-временного блока 4, передаются только тому из счетчиков 21, порядковый номер которого соответствует опорному напряжению и при сравнении с которым образуется команда на выходе компаратора 16. Первый импульс соответствует наиболее высокому уровню опорного напряжения (максимальному значению частоты вращения двигателя). После первого импульса остальные импульсы, выработанные компаратором 16 при переключении опорного напряжения от высокого уровня до минимального, не меняют состояния триггера 18, чем

и обеспечивается исключение прохождения импульсов к другим счетчикам 21 в течение одного цикла измерения.

Указанный цикл измерения, представляющий собой повторяющий интервал времени, вырабатываемый на выходе программно-временного блока 4, приводит триггер 18 в исходное состояние в конце цикла измерения и подготавливает систему к новому циклу измерений. Выбором соответствующей длительности цикла измерения может быть обеспечена желаемая дискретность регистрации моторесурса (час, минута и т. п.)

Триггер 19 приводится в исходное состояние с частотой коммутации опорных напряжений сразу же после Завершения первого измеренения, обеспечив тем самым его подготовку к приему следующей команды с компаратора 16.

Для обеспечения компенсации погрешности регистрации при изменении температуры окружающей среды вводится поправка путем подачи на вход сумматора 15 напряжения выхода мостового датчика 13 температуры, на входную измерительную мостовую схему которого подключается терморезистор 14. Указанная мостовая схема питается от аналогового информативного сигнала преобразователя 2 частоты. Таким образом, обеспечивается зависи.мость выходного сигнала датчика 13 (образованного на выходе усилителя 31) от произведения частоты вращения двигателя и температуры окружающей среды.

На выхода усилителя 31 формируется сигнал

и ки„-и,

где Un - напряжение выхода преобразователя 2 частоты, UT Km; UT -напряжение выхода измерительной мостовой схемы, U2 K2T; K. -коэффициент пропорциональности.

Для обеспечения сигнализации превышения частоты вращения двигателя от заданных значений импульсы, поступающие с датчика 1 вращения, подаются на вход счетчика 22 и считываются, а с помощью элемента И 25 формируется импульс с длительностью, равной емкости счетчика, т. е. пТх, где п - количество импульсов, поступающих от преобразователя 2 частоты вращения; Тх - период измеряемой частоты (например, для Приведенной схемы указана длительность, равная -24 периодам измеряемой частоты TX , т. е. использован пятиразрядный двоичный счетчик). Выбором количества разрядов счетчика устанавливаются требуемая точность и соответствующее быстродействие.

На выходе первого триггера счетчика 22 происходит предварительный дележ входной частоты.

Сигнал с выхода элемента И 25 поступает на элемент И 26 и разрещает за указанное время пТх прохождение опорной частоты, подаваемой от программно-временного блока 4 на вход счетчика 27. Число, записанное в счетчик 27 за время пТх, строго соответствует измеряемой частоте.

Fia выходе блока 28 сравнения формируются дискретно сигналы превышения частоты вращения от заранее заданных значений уставок срабатывания сигнализации, что обеспечивается путем подключения входов этих элементов по определенной комбинации с выходами счетчика 27.

Эти сигналы с выходов блока 28 записываются в регистр 29 и запоминаются элементами блока 30 памяти, выходы которых являются сигнализаторами различных значений измеряемой величины. Перепись информативного сигнала от регистра 29 в запоминающий элемент блока 30 происходит при наличии разрешающего ригнала с выхода элемента И 23с периодичностьюСп-4)1х. 5 Через время (п-8)Т;, с выхода элемента И 24 на входы счетчика 27 и регистра 29 поступает сигнал установки нуля, подготаливающий схему к новому циклу измерения.

Периодичность сигналов с выхода элементов И. 23 и 24 соответственно (п-4)Тх и (п-8)Тх обеспечивается путем соответствующего подключения элементов И 23 и 24 к выходам счетчика 22, что позволяет производить запись информации после завершения полного цикла измерения (пТх), св.оевременный возврат схемы в исходное состояние и подготовку к новому циклу измерения.

Элемент И 25 дает возможность исключить погрешности, возникающие из-за неравномерности значений Тх, определяемого модуляцией частоты вращения, вследствие неравномерности нагрузки и погрешностей центровки вала ротора двигателя.

Измерение объема счетчика 27 можно варьировать точностью изменяемой величины, т. е. изменять погрешность сигнализации.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение быстродействия и значительную высокую точность контроля. 0 Одновременно повышается точность путем увеличения разбивки диапазонов регистрации моторесурса и увеличения количества точек по управлению и сигнализации, что позволяет контролировать работу двигателей в различных режимах работы, 5 что в свою очередь позволит оптимально использовать ресурс двигателя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ, содержащее датчик вращения, выход которого через преобразователь частоты соединен с входом мостового датчика температуры, выход которого соединен с входом усилителя, источник опорных напряжений, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу второго триггера, выход которого соединен с первыми входами блока элементов И, выходы которых подключены к входам блока счетчиков, генератор импульсов, выход которого соединен с входом программно-временного блока, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго триггеров, выходы программно-временного блока, объединенные в группу; соединены с вторыми входами блока элементов И и с управляющими входами источника опорных напряжений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены счетчики, элементы И, третий триггер, индикатор, элемент ИЛИ, формирователь импульсов, блок сравнения, блок регистров, сумматор и блок памяти, выход датчика вращения соединен с входом первого счетчика и с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего триггер1а и через формирователь импульсов к входу сброса индикатора, третий выход программно-временного блока соединен с BTOpbiM входом первого элемента И, четвертый выход программно-временного блока подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выход последнего из которых соединен с информационным входом индикатора, пятый выход программно-временного блока подключен к входу сброса второго счетчика и к второму входу третьего триггера, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами третьего и аторого элементов И, выход последнего из которых подключен к второму входу, элемента ИЛИ, выходы преобразователя частоты и усилителя через сумматор соединены с вторым входом компаратора, первый выход первого счетчика подключен (Л к первым входам четвертого и пятого элементов И, выход последнего из которых соединен с управляющими входами третьего счетчи ка и блока регистров, выходы которого подключены к информационным входам блока памяти, второй выход первого счетчика соединен с вторым входом пятого элемента И, третий выход: первого счетел ю чика подключен к второму входу четвертого элемента И, четвертый выход первого счетчика подключен к первому входу шестого элемента И и к третьим входам четвертого и пятого элементов И, выход первого из х которых соединен с управляющим входом блока памяти, пятый выход первого счетчика подключен к четвертым входам четвертого и пятого эле.ментов И и к второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого через блок сравнения соединен с информационными входами блока регистров, шестой выход программно-временного блока подключен к второму входу седьмого элемента И.