Устройство для измерения скорости вращения Советский патент 1988 года по МПК G01P3/481 

1

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быт использовано для контроля скорости вращения двигателей в машиностроении.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения скорости вращения и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения скорости вращения.

Предлагаемое устройство содержит злектродвигатель 1, датчик 2 скорости, стабилизированный эталонный источник 3 питания, измеритель 4 напряжения питания, генератор 5 опорной частоты, преобразователь 6 отношения напряжений во временной интервал, счетчик 7 импульсов, регистр 8 информационный, первый 9 и второй 10 элементы 2И-ИЛИ, управляемый делитель 11 частоты, регистр 12 режимов, микро

5

10

649922

редством системной uiiAibi через регистр 12 режимов подключена к третьему входу первого элемента 2И-ИЛИ, а также к второму и четвертому входам второго элемента 2И-ИЛИ и к управляющим входам управляемого делителя 11 частоты.

К системной шине данных микропроцессора наряду с регистром режимов и регистром информационным также под- к;дачены центральный процессор lA, оперативное запоминающее устройство 15, постоянное запоминающее устройство I6 и устройство 17 отображения |1 информации.

Микропроцессор 13 предназначен для задания режима работы устройства при измерении скорости вращения . путем выдачи соответствующего кода в регистр режимов 12; для задания коэффицд-1ента пересчета управляемого делителя 11 частоты в зависимости от режима работы устройства; для считывания результата измерений со

20

процессор 13, состоящий из централь- 25 счетчика 7 импульсов через регистр 8

ного процессора 14, оперативного запоминающего устройства 15, постоянного запоминающего устройства 16 и устройства 17 отобр 1жения информации

Устройство для измерения скорости вращения вала электродвигателя 1 содержит датчик 2 скорости, выход которого соединен с вторым и пятым входами первого элемента 2И-ИЛИ, преобразователь 6 отношения напряжения во временной интервал, первый вход которого соединен с выходом стабилизированного эталонного источника 3 питания, а второй его вход подключен к первому выходу измерителя 4 напряжения питания, а второй его выход соединен с первым входом второго элемента 2И-ИЛИ, выход преобразователя 6 отношения напряжения во временной интервал соединен с четвертым входом первого элемента 2И-ИЛИ, второй элемент 2И-ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом генератора 5 опорной частоты, а его выход подключен

к счетному входу управляемого делите- 0 измерения действительного значения

ля 11 частоты. Выход управляемого де- скорости вращения с учетом погрешнос-:

лителя 11 частоты подключен к первому Входу первого элемента 2И-ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика 7 импульсов. Выходы счетчика импульсов через регистр 8 информационный подключены к входной системной шине данных микропроцессора 1 3, выходная шина данных которого посинформационный в оперативное запоминающее устройство 15; для вычисления действительного значения результатов измерений с учетом нестабильности напряжения и частоты, питающей электродвигатель сети; для преобразования измерительной информации в вид, удобный для последующего отображения ее на устройстве отображения

информации.

Перечисленные функции выполняет микропроцессор 13 с необходимыми портами ввода-вывода и достаточным объемом запоминающего устройства для решения поставленных задач.

Устройство для измерения скорости вращения работает в четьфех режимах: измерения скорости вращения с коррекцией погрешности от нестабильности

амплитуды и, кроме то.го, частоты питающей сети, измерения фактической скорости вращения без учета нестабильности амплитуды и частоты питающей элекгродвигатель сети, и, кроме того.

ти от нестабильности амплитуды и частоты одновременно ,

Рассмотрим работу устройства для 55 измерения скорости вращения в разных режимах рабо 1Ы.

Допустим, что микропроцессор по программе, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве 16, установил

первый режим (режим измерения скорости вращения с коррекцией погрешности от нестабильности амплитуды питающей сетиГ.)- Лноичный коде выхода регистра 1 2 режимов поступает на третий вход первого элемента 2И-ИЛИ и на второй, четвертый входы второго элемента 2И-ИЛИ, а также на управляющие

чика скорости на второй вход первого элемента 2И-ИЛИ.

Код результата измерений записывается в следующую облать оперативного запоминающего устройства,

В третьем режиме работы устройства частота f с выхода генератора опорной частоты 5 поступает на тре-

входы управляемого делителя 11 часто- 10 ий вход второго элемента 2И-ИЛИ, а

ты. Единичный уровень сигнала на третьем входе первого элемента 2И-ИЛИ разрешает работу устройства в первом режиме. Уровень логического нуля на втором, четвертом входах второго элемента 2И-ИЛИ и на управляющих входах управляемого делителя частоты 1 1 блокирует второй и третий режимы.

Временной интервал, формируемый в преобразователе 6 отношения напряжений во временной интервал, посту пает на четвертый вход первого элемента 2И-ИЛИ, в течение которого квантуют и кодируют (в счетчике 7

на четвертый его вход и на управл щий вход управляемого делителя 1 частоты - единичный потенциал. Ур вень логической единш№1 на входе

15 управляемого делителя частоты изм нит его коэффициент пересчета, та как частота генератора опорной ч ты значительно больше частоты пит щей сети, соответственно коэффици

20 пересчета управляемого делителя

частоты должен иметь значение, от ное от значения коэффициента во в ром режиме. На третьем входе перв элемента 2И-ИЛИ и на втором

импульсов) серию импульсов, поступаю- 25 входе второго элемента 2И-ИЛИ

щую с выхода датчика 2 скорости на пятый вход первого элемента 2И-ИЛИ. Код результата измеряемой скорости с выхода счетчика импульсов через регистр 8 информационный записывается 30

уровень логического нуля блокиру первый и второй режимы. В этом р жиме работы на первом входе перв элемента 2И-ИЛИ формируется врем ной интервал уже от генератора о ной частоты, а не от частоты пит щей сети как во втором режиме, и область оперативного запоминающе устройства записывается результа фактической скорости без учета н стабильности амплитуды и частоты ти.

в оперативное запоминающее устройство 15 микропроцессора 13,

Затем микропроцессор через регистр 12 режимов устанавливает второй режим работы (режим измерения скорости вращения с коррекцией погрешности от нестабильности частоты питающей сети), Единичный уровень сигнала на втором входе второго элемента 2И-ИЛИ разрешает работу во втором режиме. Уровень логического нуля на четвертом входе второго элемента 2И-ИЛИ и на третьем входе первого элемента 2И-ИЛИ блокирует первый и третий режимы, В этом режиме работы устройства частота сети (f,.) поступает с второго выхода измерителя А напряжения питания 4 на первый вход второго элемента 2И-ИЛИ, а на второй его вход и на управляющий вход управляемого делителя 11 частоты - единичный потенциал. Управляемый делитель 1 1 частоты из серии импульсов питающей сети и формирует временной ин- тервал (поступающий на первый вход первого элемента 2И-ИЛИ), в течение которого квантуют и кодируют серию импульсов, поступающую с выхода дат-

364992 ,

чика скорости на второй вход первого элемента 2И-ИЛИ.

Код результата измерений записывается в следующую облать оперативного запоминающего устройства,

В третьем режиме работы устройства частота f с выхода генератора опорной частоты 5 поступает на тре-

на четвертый его вход и на управляющий вход управляемого делителя 11 - частоты - единичный потенциал. Уровень логической единш№1 на входе

управляемого делителя частоты изменит его коэффициент пересчета, так как частота генератора опорной частоты значительно больше частоты питающей сети, соответственно коэффициент

пересчета управляемого делителя 11

частоты должен иметь значение, отличное от значения коэффициента во втором режиме. На третьем входе первого элемента 2И-ИЛИ и на втором

входе второго элемента 2И-ИЛИ

уровень логического нуля блокирует первый и второй режимы. В этом режиме работы на первом входе первого элемента 2И-ИЛИ формируется временной интервал уже от генератора опорной частоты, а не от частоты питающей сети как во втором режиме, и в область оперативного запоминающего устройства записывается результат фактической скорости без учета нестабильности амплитуды и частоты сети.

Таким образом, микропроцессор накапливает в три области оперативного запоминающего устройства 15 необходимое количество результатов измерений в различных режимах: в первую - значение угловой скорости, инвариантное напряжению питающей сети и, во вторую - значение угловой скорости, инвариантное к частоте питающей сети ci.,., в третью - фактическую скорость без учета нестабильности амплитуды и частоты питающей электродвигатель сети J.

Возможно, по требованию оператора, измерение одного из/ указанных значений угловой скорости,

В четвертом режиме работы устройства микропроцессор вычисляет разности

bL u U ..J LO ,,- Co „rопреде-ф L у J- - Ф ляет знак разностей .i и j о. .

В зависимости от знака разностей

Jio

и

i возможны

четыре алгоритма

вычисления действительного значения скорости вращения электродвигателя:

(jUfl t.J (ЗЫ ,t dLJ , если /lu) и jfojjco знаком ьаднус;

U)LO -dU n-4U) ,

если 5 и)ц и ли), со знаком плюс;

Ш ,- W ,

если лшуСО знаком минус, а JuJ, со знаком плюс,

W MJ -/lUly J Ы ,

/

если со знаком плюс, а /)Ы со знаком минус.

В результате вычислений в четвертой области оперативного запоминающего устройства формируются результаты измерений действительного значения угловой скорости, инвариантные к нестабильности напряжения и часто- ты питающей электродвигатель сети одновременно.

Результаты измерений индицируются на устройстве 17 отображения информации в удобном для оператора виде.