Фазоизбирательное устройство Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электронным приборам средств испытания и технической диагностики машин с двигателями внутреннего сгорания,

Цель изобретения - упрощение процесса фазоизбирания.

На фиг. 1 приведена структурная схема фаэоизбирательного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения, выход которого через формирователь 2 импульсов подсоедине к входу умножителя 3 частоты, датчик 4 опорного сигнала, блок 5 формирования стробирующих импульсов, первый, второй кодовые входы, а также первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым, вторым и-третьим выходами и с вторым входом блока 6 управления и программирования.

В устройство введены также делитель 7 частоты, счетчик 8 угловых меток, элемент 9 памяти и формирователь 10 управляющих сигналов. Счетный вход делителя 7 соединен с выходом умножителя 3, выход - со счетным входом блока 5, кодовый вход подсоединен через элемент 9 к кодовому выходу счетчика 8, а управляющий вход - к третьему выходу блока 6 Второй вход блока 6 соединен с вторым управляющим входом блока 5-, с управляющим входом элемента 9 и с первым выходом формирователя 10, второй выход которого соединен с управляющим входом счетчика 8, первый вход - с выходом датчика 4, а второй вход - с выходом формирующего каскада 2 и со счетным входом счетчика 8. Блок 5 (фиг. 1) содержит пороговые элементы 11 и 12 и триггер 13, причем выходы пороговых элементов

11и 12 соединены соответственно с первым и вторым входами триггера 13, выход которого соединен с управляющи входом порогового элемента 12. Счетные входы пороговых элементов 11 и

12соединены и образуют счетный вход блока 5, кодовые их входы - соответственно первый и второй входы блока 5, а третий вход триггера 13, управляющий вход порогового элемента 11 и выход триггера 13 образуют соответственно первый, второй управлякщие входы и выход 14 блока 5.

В качестве датчика 1 частоты вращения может быть использован индукционный датчик, устанавливаемый против зубцов маховика двигателя, или любой другой датчик, частота импульсов на выходе которого пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Формирователь 2 импульсов может быть выполнен в виде триггера Имитта и реализован, например, на микросхеме типа К155ТЛ1.

В качестве умножителя-3 частоты можно использовать любой умножитель, выходная частота которого позволяет задавать параметры строб-импульса с заданной разрещающей способностью по углу поворота коленчатого вала двигателя (например,.может быть использован умножитель число-и мпульс- ного типа).

В качестве датчика 4 опорного сигнала может быть использован любой датчик, который вырабатывает один сигнал за один цикл работы двигателя и положение которого соответствует определенной фазе цикла работы двигателя. Это может быть датчик верхней мертвой точки (ВМТ) одного из цилиндров двигателя, датчик давления сгорания топлива в один из цилиндров двигателя.

Блок 5 устанавливается в исходное состояние при поступлении на его первый управляющий вход импульса с третьего выхода блока 6 и формирует на вькоде 14 единичный сигнал при поступлении на его счетньй вход N, импульсов, код числа которых поступает на первый кодовый вход блока 5. При поступлении на счетный вход блока 5 следующих л Nj импульсов, код числа которых поступает на второй ко- довый вход блока 5, на его выходе вновь устанавливается нулевой уровень сигнала. Блок 5 может быть вы:- полнен на пороговых элементах число- импульсного типа.

Блок 6 может быть построен на базе одного или нескольких постоянных запоминающих устройств ПЗУ кодов фаз фронтов q-; строб-импульсов, ПЗУ кодов uNq,, их длительностей u-tf;, счетчиков адресов выборки кодов указанных ПЗУ и счетчика числа циклов формирования строб-импульсов. При поступлении импульса на второй вход ,

блока 6 на его первом и втором выходах формируются коды чисел N| и

U N, параметров первого строб-импульса. При поступлении импульса на второй вход блока 6 последний формирует коды параметров следующего строб-импульса. Реализация ПЗУ может быть осуществлена, например, на микросхемах типа КР556РТ1, счетчиков - на микросхемах типа ИЕ, например серий К155 или К555.

Делитель 7 частоты может быть выполнен на базе суммирующего счетчика со схемой сравнения кодов либо на базе вычитакицего счетчика с целью записи кода. Указанные элементы могу быть реализованы на микросхемах, например, серий К155 или К555.

Счетчик 8 угловых меток, элемент 9 памяти могут быть реализованы на микросхемах соответствующего типа, например серий К155 или К555.

Формирователь 10 управляющих сигналов при поступлении импульса на ег

первый вход в паузе между импульсами,25 рого устанавливается датчик 1. Им-

35

поступающими на его второй вход, вырабатывает два коротких импульса, сдвинутых по времени друг относительно друга. Первьш из них поступает на первый вЬгход формирователя 10, вто- ЗО рой - на второй выход. Формирователь 10 может быть вьшолнен на базе последовательно соединенных одновибрато- ров с фиксированными длительностями импульсов. Одновибраторы могут.быть реализованы, например, на микросхемах типа К155АГ1.

Пороговый элемент 11 выполнен в виде суммирующего счетчика, кодовый выход которого соединен с кодовым входом схемы сравнения, на другой выход которой поступает код числа Ni. Указанные элементы могут быть выполнены соответственно на микросхемах типа К155ИЕ5 и К555СП1.

Пороговьш элемент 12 выполнен на базе вычитающего счетчика. При нулевом значении управляющего сигнала счетчик удерживается в исходном нулевом состоянии, а цепь записи кода числа л N,. блокируется. Счетчик может быть реализован на микросхемах, например, типа К155ИЕ7.

Принцип действия устройства осно40

45

50

пульсы датчика 1 через формировател 2 импульсов и поступают на вход умножителя 3 частоты с коэффициентом умножения К . В результате умножитель 3 за цикл работы двигателя формирует Ny KN импульсов. Импуль сы с вькода умножителя 3 поступают на счетный вход делителя 7, заблокированного сигналом с выхода бло-. ка 6,

Импульсы Uj (фиг. 2) угловых меток с выхода формирователя 2 одно временно поступают на счетный вход счетчика 8 угловых меток и на второ вход формирователя 10 управляющих сигналов.

На первьй вход формирователя 10 поступают импульсы U (фиг. 2) с вы хода датчика 4 опорного сигнала, фо мирующего за цикл работы двигателя один импульс, момент появления кото рого способствует определенной, например нулевой, фазе цикла и принимается за начало отсчета фаз строб- импульсов устройства. В момент появ ления импульса на выходе датчика 4 формирователь 10 срабатывает и формирует в паузе между импульсами угловых меток последовательно два кован на автоматическом преобразовании ротких импульса V w/i и U,oyj . Имчисла угловых меток, вырабатьшаемыхпульс U,j (фиг. 2), появляющийся

датчиком частоты вращения за циклна первом выходе формирователя 10,

работы двигателя, в постоянное запоступает на второй вход блока 6,

этот цикл и независимое от разрешающей способности датчика число импульсов и на формировании путем подсчета этих импульсов серии строб-импульсов с заданными программой фаз.ами фронтов и срезов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устройства, т.е. до его запуска, блок 6 управ- ления и программирования формирует на своем третьем выходе сигнал , который устанавливает делитель 7 в исходное нулевое состояние и блоки-- рует его выход, а также устанавливает на выходе 14 блока 5 нулевой уровень сигнала U, ,

При включении двигателя на выходе датчика 1 частоты вращения появ- ляются импульсы угловых меток, число N которых за цикл работы двигателя определяется разрешающей способностью датчика, например числом зубцов на маховике двигателя, против кото-

пульсы датчика 1 через формирователь 2 импульсов и поступают на вход умножителя 3 частоты с коэффициентом умножения К . В результате умножитель 3 за цикл работы двигателя формирует Ny KN импульсов. Импульсы с вькода умножителя 3 поступают на счетный вход делителя 7, заблокированного сигналом с выхода бло-.. ка 6,

Импульсы Uj (фиг. 2) угловых меток с выхода формирователя 2 одновременно поступают на счетный вход счетчика 8 угловых меток и на второй вход формирователя 10 управляющих сигналов.

На первьй вход формирователя 10 поступают импульсы U (фиг. 2) с выхода датчика 4 опорного сигнала, формирующего за цикл работы двигателя один импульс, момент появления которого способствует определенной, например нулевой, фазе цикла и принимается за начало отсчета фаз строб- импульсов устройства. В момент появления импульса на выходе датчика 4 формирователь 10 срабатывает и формирует в паузе между импульсами угловых меток последовательно два кона установочный вход блока 5 и на управляющий вход элемента 9 памяти« При этом блок 6 не изменяет своего состояния, пороговые элементы 11 и 12 блока 5 устанавливаются в исходное нулевое состояние,а в элемент 9 записьтается код Ug (фиг. 2) числа, угловых меток, зафиксированных в счетчике 8 к моменту появления импульса датчика 4, Импульс юн (фиг. 2)появляющийся на втором выходе формирователя 10, сбрасывает счетчик 8 в исходное нулевое состояние. (Ug 0). Описанный процесс повторяется с появлением очередного импульса и на выходе датчика 4 и, следовательно 5 в счетчике 8 и соответственно на выходе элемента 9 фиксируется код числа N, равного числу импульсов, формируемых датчиком 1 за цикл работы двигателя. Код числа N поступает на управляющий вход делителя 7 и устанавливает коэффициент деления, равный этому числу.

По команде Запуск U, подаваемой оператором, или по сигналу, поступающему от диагностической измерительной подсистемы на соответствующий вход блока 6, последний срабатывает и на его первом и втором выходах появляются соответственно коды Ug, и Ugyj чисел N и 4 N, , определяющих фазу Ц, фронта и длительность 4Cf, первого строб-импульса, при этом

N

где срд - изменение фазы за 1дикл работы двигателя,

При появлении очередного импульса и на выходе датчика 4 и, следовательно, на первом выходе U формирователя 10 блок 6 формирует на третьем выходе сигнал 11,, , разблокирующий делитель 7, коэффициент деления которого к этому моменту установлен автоматически равным N. В результате на выходе делителя 7 при поступлении на его счетный вход kN импульсов образуется последовательность импульсов, число которых за цикл работы двигателя постоянно, не зависит от разрешающей способности датчика 1 и равно коэффициенту k умножения умножителя 3. Импульсы U с выхода делителя 7 поступают на

счетный вход блока 5. При по.ступлении N, первых импульсов блок 5 срабатывает и на его выходе 14 формируется единичный уровень сигнала .По фронту этого импульса блок 6 срабатывает повторно и на его первом и втором выходах формируются соответственно коды NJ и iN параметров фазы фронта и длительности второго стробимпульса. При поступлении следующих 4N,. импульсов на счетный вход блока 5 происходит его обратное срабатьюа- ние и на выходе 14 устанавливается нулевой уровень сигнала U . В результате на выходе 14 устройства образуется первый строб-импульс, фаза фронта которого равна повороту коленчатого вала на угол Cf, , а длительность - углу поворота uCf, . -Формированне второго и последукщих строб- импульсов осуществляется описанным образом.

Описанный процесс формирования серии строб-импульсов осуществляется

в течение числа циклов работы двигателя, заданного оператором в блоке 6.

Блок 5 формирования стробирующих импульсов работает следукщим образом. В исходном состоянии устройства

на первый управляющий вход блока 5 и, соответственно, на третий вход триггера 13 поступает сигнал , по которому последний устанавливается в исходное нулевое состояние, Образующийся на выходе триггера 13 нулевой уровень и. блокирует пороговый элемент 12 и поступает на выход 14 устройства. Импульс , , поступающий на второй управляющий вход

блока 5, устанавливает всякий раз счетные элементы порогового элемента в исходное нулевое состояние.

При запуске устройства триггер 13 разблокируется, а на кодовые входы

пороговых элементов 11 и l5 посту-; пают соответственно коды Ug и Ug/i чисел N, и ДН,. Соответственно в пороговом элементе 11 устанавливается порог срабатьшания,

равный числу NJ, После появления импульса }ц на выходе датчика 4 на счетные входы пороговых элементов 11 -и 12 начинают поступать импульсы U с выхода делителя 7, При поступлении

N, импульсов пороговый элемент 11 - срабатьшает и формирует импульс U. По этому импульсу на выходе триггера 13 образуется единичньй уровень сигнала U, , разблокирующий пороговый элемент 12 и устанавливающий в нем порог срабатьшания, равный числу uN,. Одновременно по перепаду сигнала на выходе триггера 13 срабатывает блок 6, и на кодовых входах поро- .говых элементов 11 и 12 устанавливаются коды Ug, - и Ug/i чисел N и iN. При поступлении следукщих &N, импульсов пороговый элемент 12 срабатывает и формирует импульс U,. По этому импульсу на выходе триггера 13 образуется нулевой уровень сигнала, блокирующий вновь пороговый элемент 12. В результате на выходе триггера 13 и, соответственно, на выходе 14 .блока 5 образуется строб-импульс, фаза фронта и длительность которого определяются кодами чисел на кодовых входах пороговых элементов 11 и 12, Формирование последующих строб- импульсов осуществляется описанным образом.

Введение новых элементов - делителя частоты, счетчика угловых меток, элемента памяти и формирователя управляющих сигналов - позволяет автоматически, без вмешательства оператора и без изменения программы фазоизбирания, формирЬвать строб- импульс с заданными параметрами независимо от разрешающей способности датчика частоты вращения. Это упрощает процесс фазоизбирания при испытаниях и диагностике двигателей с .различными датчиками враще - НИИ , а также повышает надеж - ность этого процесса , так как позволяет исключить ошибки сше ратора.

Формула изобретения

Фазоизьирательное устройство, содержащее датчик частоты вращения, выход которого через формирователь импульсов подсоединен к входу умножителя частоты, датчик опорного сигнала, блок формирования стробирующих импульсов, первый, второй кодовые входы, а также первый и второй управляняцие входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами и -с вторым входом блока управления и программирования, у которого пусковой вход является входом

запуска устройства, отличаю- щ е ее я тем, что, с целью упрощения, в устройство дополнительно введены делитель частоты, счетчик угловых меток, элемент памяти и формиро-

ватель управляющих сигналов, причем счетный вход делителя частоты соединен с выходом умножителя частоты, выход - со счетным входом блока формирования стробирующих импульсов,

кодовый вход подсоединен через элемент памяти к кодовому выходу счетчика угловых меток, а управляющий вход- к третьему выходу блока управления и программирования, первый вход которого соединен с выходом блока формирования стробирзпощих импульсов, а второй вход - с управляющим входом элемента памяти и с первым выходом формирователя управляющих сигналов,

второй выход которого соединен с управляюпщм входом счетчика угловых меток, первый вход - с выходом датчика опорного сигнала, а второй вход- с выходом формирователя импульсов и со счетным входом счетчика угловых меток .

Составитель Ю.Макаревич Редактор М.Петрова Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Заказ 4913/43 Тираж 728 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Изобретение относится к области приборостроения. Цель изобретения - упрощение процесса фазоизбирания. Устройство содержит датчик 1 частоты вращения, умножитель 3 частоты, формирователь 2 импульсов, датчик 4 опорного сигнала, блок 5 формирования стробирующих импульсов и блок 6 управления и программирования. Введение делителя 7 частоты, счетчика 8 угловых меток, элемента 9 цамяти и формирователя 10 управлякщих сигналов позволяет автоматически, без изменения программы фазоизбирания, формировать строб-импульс с заданными, параметрами независимо от разрешающей способности датчика частоты вращения. Это упрощает процесс фазоизбирания при испытаниях и диагностике двигателей с различными датчиками вращения, а также повышает надежность этого процесса. 2 ил. (Л ю ел сд ел