Цифровой тахометр Советский патент 1985 года по МПК H03M1/64 G01P3/489 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техник и может быть использовано в следящих системах, системах регулиров ния и измерения скорости, робототехнике и т.п. Тахометр использует в качестве первичного датчика синусно-косинус ньш вращающийся трансформатор (СКВ Целью изобретения является повышение точности и быстродействия тахометра. На фиг. 1 приведена функциональ ная схема тахометра; на фиг. 2 схема двойного фазовращающего мост на фиг. 3 - временные.диаграммы, поясняющие работу тахом,етра. Цифровой тахометр содержит гене ратор 1 импульсов, счетчик 2, форм рователь 3 синусоидального напряжения , СКВТ 4, двойной фазовращающий мост 5 5 формирователи 6 и 7 импульсов, регистры 8-11, инверторы. 12 и 13, сумматоры 14-16, двойной фазовращающий мост 5 содержит конденсаторы 17 и 18, резисторы 19 и 20, инвертирующий усилитель 2 Цифровой тахометр работает следующим образом. Принцип работы тахометра-основан на том, что в выходных сигналах СКВТ 4 содержатся две гармонические составляющие: одна с частотой, равной сумме частоты пита-, нияЕ и частоты вращения ротора СКБТ 4, а вторая с частотой, равной их разности. При помощи двойного фазовращающего моста 5 эти составлярощие вьщеляются, а затем, измеряя отклонения периодов этих составляющих от периода питающего СКВТ 4 напряжения, находят тем самым частоту S2 вращения ротора. При этом по каждой составляющей f определяется с методической погреш ностью л Q/COp , где СОр - част та напряжения питания СКВТ 4. При вычитании этих отклонений показани частоты и удваивается, а первая степеньотношения 57/CJ погрешности компенсируется. Тахометр- работает следующим образом. По импульсам генератора 1 счетчик 2 формирует цифровую пилу (фиг. 3). В момент времени- it фронтом сигнала 11 с выхода формирователя 742 7 в регистр 10 записывается значение кода n,rl-i, (фиг. 3), в момент времени -t фронтом (J в регистр 8 зайисывается значение кода Hj - i-tj. , где - частота импульсов на выходе генератора 1. На выходах счетчика 2 и регистров 8 и 10 имеем дело только с положительными числами, максимальное значение которых равно N 2-1. Эти числа представляются прямым -разрядным кодом без знакового разряда. На выходах сумматоров 14-16 и регистров 9 и 11 числа мргут быть какположительными, так и отрицательными. Они представляются дополнительным nj -разрядным . кодом, причем старший разряд знаковый. Диапазон изменения чисел от - (N + 1)/2 до +(N-1)/2. При переполнении сумматоров 14-16 перенос в (fn+1) разряд отбрасывается. С помощью инвертора 12 и сумматора 15 на входе регистра 11 формируется код Г если п,-п -- n,-tN-n, если л -П6--. 12 В момент времени t код U,5-nrn, + N так как N + (фиг. 3), где . .115 1Ьз передним фронтом и7 записывается в регистр 11-, одновременно в регистр 10 записывается число Из . Можно записать; . -,-и,-Ьцт„-т,). с помощью инвертора 12 и сумматора 14 на входе регистра 9 формируется код Ы+1 2 ) если ; 12-п + М,еслм n -ns--Г-. В момент времени i код U 14 П-,-п .так как П.-й N + ( . Де U,-TO) передним фронтом U записывается в регистр 9, одновременно в.регистр 8 записывается число 114 Можно записать U,-n,-n,-.(VT,).

код

в момент времени

г

(1|5-П,-П5

; так как где

NH

И,-Пс-H,H,-To)-t) записывается в регистр 11, а в регистр 10 число rig Дзлее работа происходи аналогично.

На выходной шине с помощью инвертора 13 и сумматора 16 формируется потенциальный код (J (g -U4i ). который можно представить в виде

и,(тгТгУ

Определяя период Т, и Tj получим

гдб

.2 со.

1872744

Таким образом, на выходной шинй формируется дополнительный код скорости с относительной методичес

кой погрешностью S..S 6.

гл

5 . Таким образом, предлагаемое построение цифрового тахометра позволяет существенно уменьшить ошибку измерения скорости по сравнению с известными решениями: в известном устройстве ошибка пропорциональна первой степени отноше ния, в предлагаемом - второй ct-ene При этом, существенно упрощается формирователь синусоидального напряжения, так как в предлагаемом тахометре необходимо формировать только одно напряжение, к которому предъявляется только требование по гармоническому составу, ИСполь20 зование фазовращателя с вращающимся магнитным полем требует многофазной системы синусоидальных напряжений, к которой предъявляются жесткие требования по амплитуде, фазовому сдвигу и гармоническому составу.

1.ЦИФРОВОЙ ТАХОМЕТР, содержащий генератор импульсов, счетчик, формирователь синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первый формирователь импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия тахометра, в него введены двойной фазовращающий мост, второй формирователь импульсов, первый, второй, третий и четвертый регистры, первьш, второй и третий сумматоры, первый и второй инверторы, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика,, выходы которого соединены с информационными входами первого и второго регистров и входом первого инвертора, а выход старшего разряда соединен с входом формирователя синусоидального напряжения выход первого инвертора соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выходы первого и второго регистров соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров, выходы которых соединены с информационными входами третьего f и четвертого регистров,выход третьего регистра соединен-с nepBbiN . входом третьего сумматора, выход четвертого регистра соединен через второй инвертор с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом тахометра, выходы си нусно-косинусного вращающегося трансформатора соединены с первым и вторыг входами двойного фазовращающего моста, первый и второй выходи которого соединены соответственно с входами первого и второго формирователей импульсов, выход первого i формирователя импульсов соединен с управляющими входами первого W и третьего регистров, выход второго -формирователя импульсов соедиС нен с управляющими входами второго и четвертого регистров. Чч 2. Тахометр по п. 1, о т л иI ч а ю щ и и с я тем, что двойной фазовращающий мост выполнен в виде первого и второго конденсаторов, первого и второго резисторов и инвертирующего усилителя,первый х вывод первого конденсатора соединен с первым выводом второго конден сатора и является первым входом j моста, вторые выводы первого и второго конденсаторов являются первым и вторым выходами моста, первый вывод первого резистора является вторым входом моста и соединен чере инвертирующий усилитель с первым вы водом второго резистора, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с вторыми выводами соответственно первого и второго конденсаторов.