Способ измерения частоты вращения и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01P3/489 

сд

Изобретение относится к измерению араметров движения и может быть исользовано для точного измерения скоости вращения градуировочных уста- 5 овок.

Цель изобретения - повьшение точости измерения.

На фиг. приведены временные диграммы, пояснякицие предлагаемый спо-10 об измерения для случая п 4; на иг.2 - структурная схема устройстваф

Устройство для измерения скорости ращения содержит импульсный датчик 1, счетчик 2, генератор 3 эталонной 15

астоты, выходной регистр 4, измерительные счетчики 5, схемы 2ИЛИ-НЕ 6, с-хемы 2И 7, шинные формирователи 8, п+1-разрядный регистр сдвига 9, схему И 10, D-триггер 11.20

Выходы всех разрядов счетчика 2 соединены с соответствующими входами схемы И 10, выход которой соединен со входом предварительной установки счетчика 2 и входом установки в нуль 25 D-триггера 11. D-вход триггера 11 подключен к источнику сигнала логической единицы, а выход - ко входу управления п+1 разрядного сдвигового регистра 9, вход синхронизации кото- 30 рого соединен с выходом импульсного датчика 1, счетным входом счетчика 2, входами синхронизации D-триггера 11 и выходного регистра 4, и первыми входами схем 2ИЛИ-НЕ. Выходы схем35

2ИЛИ-НЕ 6 подключены ко входам предт варительной установки соответствующих измерительных счетчиков 5, а вторые входы соединены с первыми входами соответствующих схем 2И 7 и под- 40 ключены к соотбетствующим выходам регистра сдвига 9 и входам управления соответствующих шинных формирователей 8, Вторые входы схем 2И 7 соединены между собой и подключены к выходу 45 генератора 3 эталонной частоты, а выходы соединены со счетными входами соответствующих измерительных счетчиков 5. Выходы измерительных счетчиков 5 соединены с информационными 50 входами соответствуюпщх шинных формирователей 8, выходы которых обьедине- ны поразрядно и подключены к инфор-f мационным входам вьрсодно1 о регистра 4.55

В соответствии с рассматриваемым способом скорость вращения определяют, формируя п импульсов за один оборот объекта (диаграмма а , фиг.1).

Цикл измерения соответствует появлению n(k-H) импульсов, где К параметр, определяющий длительность гщкла (.k,. 1,2,3...). В течение цикла измеряют длительности всех n«k временных интервалов между каждой парой импуль- сов, отстоящих друг от друга на один оборот.

Скорость вращения определяют, усредняя результаты измерений по всем временным интервалам

пЛ f п. k/ N,-

где N; - длительность i-ro временного интервала.

На диаграммах & и фиг.2 изображены фигуры, площади которых соответствуют значению . k 3.

Таким образом, случайная погрешность измерения скорости, вызванная случайной погрешностью формирования

импульсов, уменьшается в

по сравнению .с измерением без усреднения, а длительность цикла измерения остается практически неизменной. Устройство работает следугацим образом.

При вращении объекта на выходе импульсного датчика 1 появляются импульсы, период повторения которых обратно пропорционален скорости вращения, а общее число импульсов, вырабатываемых за один оборот объекта,равно п. Импульсы датчика 1 поступают на счетный вход счетчика 2, входы синхронизации сдвигового регистра 9, выходного регистра Л и D- триггера 11.

При появлении каждого импульса дачика 1, содержимое счетчика 2 уменьшается на единицу, а информация в регистре сдвига 9 сдвигается на один разряд. Этот процесс продолжается до появления на всех выходах счетчика 2 уровня логического нуля. Затем, по приходу очередного импульса-от датчика 1, содержимое регистра сдвига 9 сдвигается по-прежнему на один разряд в ту же сторону, а на выходах счетчика 2 появляются уровни логической единицы, в результате чего на выходе схемы И 10 также появляется уровень логической единицы, который устанавливает D-триггер П в нул

а счетчик 2 - в состояние п. Уровень логической единицы на выходе схемы И 10 при этом сменяется уровнем логического нуля, а сформированный таким образом единичный импульс на выходах установки счетчика 2 и D-триггера 11 имеет длительность значительно меньшую длительност импульса, поступающего от импульсного датчика 1. В результате на входе управления сдвигового регистра 9 появляется уровень логического нуля, который переводит сдвиговый регистр 9 в режим параллель10

ды первых схем 2ИЛИ-НЕ 6, 2И 7 и первого шинного формирователя 8, а на все остальные группы входов поступает уровень логической единицы.

При этом, на входы предварительной установки всех измерительных счетчиков 5, кроме первого, поступают уровни логического нуля, соответствующие режиму счетчика, на счетные входы проходят импульсы генератора 3 этапон ной частоты через соответствующие схемы 2И 7, а соответствующие шинные формирователи 8 закрыты. Первый шинной записи, синхронизируемый фронтом 15 ный формирователь 8 открыт, поэтому

импульсов на входе синхронизации. При появлении очередного импульса, на на выходе импульсного датчика I, содержимое счетчика 2 принимает значение п-1, в п разрядов сдвигового ре- 20 гистра 9 записывается уровень логической единицы, а в один - логического нуля. Одновременно D-триггер 11 устанавливается в единичное состояние, разрешающее последующий режим сдвига регистра 9, синхронизируемый фронтом импульсов на входе синхронизации

Записанный в один из разрядов уровень логического нуля смещается при этом в следующий по направлению сдвига разряда, а на его место записывается уровень логической единицы. Регистр сдвига 9 включен по кольцевой схеме, т.е. выход п+1 разряда соединен со входом последовательного ввода информации. По приходу п-го Импульса от импульсного датчика 1, режим сдвига опять сменяется режисигнаЬы с выходов первого измерительного счетчика 5 проходят на информационные входы выходного регистра 4. Первый счетчик 5 находится в это время в режиме счета до окончания импульса на первом входе соответствующей схемы 2ИЛИ-НЕ 6, но не считает, по.скольку на его счетный вход не проходят импульсы генератора 3 эталон- 25 ной частоты, так как на входе соответствующей схемы 2И 7 присутствует уровень логического нуля. По окончанию импульса на выходе импульсного датчика 1 в выходной регистр 4 отрицательным фронтом записывается информация, присутствукщая на выходе счетчика 5, а на обоих входах первой схемы 2ИЛИ-НЕ 6 устанавливаются уровни логического нуля, в результате чего на ее выходе появляется уровень логической единицы, осуществляющий предварительную установку первого счетчика 5 в нуль. По приходу следующего импульса с. выхода датчика I ,

30

35

мом.записи в регистр сдвига 9, синхро-40 происходит сдвиг информации в регистнизируемый п+1 импульсом, и затем наступает очередной режим сдвига. Таким образом на nfl выходах регистра сдвига 9 формируется п+1 последовательность импульсов, длительности 45 которых соответствуют временным ин- тервалам между появлением равноотстоящих на оборот импульсов на выходе импульсного датчика 1, сдвинутых отноре сдвига 9, в результате чего измерительный счетчик 5 переходит в режим счета, а на входы выходного регистра 4 поступает информация с другого счетчика и т.д.

Таким образом, каждый из счетчиков подсчитвает количество имп льсов генератора 3 эталонной частоты за

сительно друг друга на временной 50 интервалы времени между появлением интервал между появлением двух сосед- двух равностоящих на оборот импульсов Импульсы с

них импульсов. Импульсы с выходов регистра сдвига 9 поступают на вторые входы схем 2ИЛИ-НЕ б, первые входы схем 2И 7 и управляющие входы шинных формирователей 8, При этом, -уровень логического нуля может поступать только на одну из указанных групп входов. Пусть, например, он поступает на вхона выходе импульсного датчика 1, а запуск каждого из счетчиков сдвинут во времени относительно предыдущего 55 запуска другого счетчика на интервал времени между появлением двух соседних импульсов на выходе импульсного датчика 1. Так как число счетчиков 5 выбрано равным п+1, то одновременно

ды первых схем 2ИЛИ-НЕ 6, 2И 7 и первого шинного формирователя 8, а на все остальные группы входов поступает уровень логической единицы.

При этом, на входы предварительной установки всех измерительных счетчиков 5, кроме первого, поступают уровни логического нуля, соответствующие режиму счетчика, на счетные входы проходят импульсы генератора 3 этапон- ной частоты через соответствующие схемы 2И 7, а соответствующие шинные формирователи 8 закрыты. Первый шинный формирователь 8 открыт, поэтому

15 ный формирователь 8 открыт, поэтому

20

сигнаЬы с выходов первого измерительного счетчика 5 проходят на информационные входы выходного регистра 4. Первый счетчик 5 находится в это время в режиме счета до окончания импульса на первом входе соответствующей схемы 2ИЛИ-НЕ 6, но не считает, по.скольку на его счетный вход не проходят импульсы генератора 3 эталон- 25 ной частоты, так как на входе соответствующей схемы 2И 7 присутствует уровень логического нуля. По окончанию импульса на выходе импульсного датчика 1 в выходной регистр 4 отрицательным фронтом записывается информация, присутствукщая на выходе счетчика 5, а на обоих входах первой схемы 2ИЛИ-НЕ 6 устанавливаются уровни логического нуля, в результате чего на ее выходе появляется уровень логической единицы, осуществляющий предварительную установку первого счетчика 5 в нуль. По приходу следующего импульса с. выхода датчика I ,

0

5

ре сдвига 9, в результате чего измерительный счетчик 5 переходит в режим счета, а на входы выходного регистра 4 поступает информация с другого счетчика и т.д.

Таким образом, каждый из счетчиков подсчитвает количество имп льсов генератора 3 эталонной частоты за

50 интервалы времени между появлением двух равностоящих на оборот импульсов

на выходе импульсного датчика 1, а запуск каждого из счетчиков сдвинут во времени относительно предыдущего 55 запуска другого счетчика на интервал времени между появлением двух соседних импульсов на выходе импульсного датчика 1. Так как число счетчиков 5 выбрано равным п+1, то одновременно

в режиме счета всегда находятся п.. счетчиков, а один - в режиме вывода информации в выходной регистр 4, что позволяет измерить все реализации, определяемые числом импульсов генератора 3 эталонной частоты за временные интервалы между появлением каждых двух равностоящих на оборот импульсов на выходе импульсного датчика 1 и последовательно записывать измеренные реализации в выходной регистр 4. Из выходного регистра информация последовательно считыва2. Устройство для измерения частоты вращения, содержащее импульсный датчик, имеющий п моток на роторе, счетчик, счетный вход которого

подключен к выходу импульсного датчика, а также генератор эталонной частоты и выходной регистр, отличающееся тем, что, с целью

10 повьшения точности измерения, в него введены п+1 измери- ельных счетчиков, п+1 схем 2ИЛИ-НЕ, П+1 схем 2И, п+1 шинных формирователей и (п+1)-разряд- ный регистр сдвига, а также схема

информация ПОСЛедова 1-eoiOMVJ u-uniuiDcj.nt.iri j./..4,.i. -Г-,.

ется через устройство ввода - вывода 15 И и D-триггер, причем выходы счетчи- в ЭВМ или специализированный процес-ка подключены к входам схемы И, выход соединен с входом предварительной .установки счетчика и входом устаcop (не покаяаны) для последукщего усреднения. Сигналом готовности йн формации для вывода служит наличие уровня логического нуля на выходе СИНХР. устройства.

новки в О D-триггера, D-вход кото20 рого соединен с источником сигнала логической единицы,, а выход подключен к в ходу управления (п+1)-разрядного Формула .изобретения регистра сдвиг, вход синхронизации

1, Способ измерения частоты враще- которого соединен с выходом импуяьс- ния, заключающийся в том, что измеря- 25 ного датчика, входами синхронизации ют время поворота объекта на задан- D-триггера и выходного регистра и

ный угол, который определяют, форми-первыми входами схем 2ИЛИ-НЕ, выходы

рун п импульсов за оборот объекта,которых подключены к входам предваотличающийся Тем, что,рительной установки соответствующих

с целью повышения точности измерения зо измерительных счетчиков, а вторые в пределах цикла измерения, соответст- входы соединены с первыми входами вующего появлению n(k+l) импульсов,соответствующих схем 2 И и подключены к соответствующим выходам (п+1)- разрядного регистра сдвига и входам 35 управления соответствующих шинных формирователей, вторые входы схем 2И соединены между собой и подключены к выходу генератора эталонной часизмеряют длительности в.сех вре- менных. интервалов между каждой парой импульсов, отстоящих друг от друга на один оборот, а результирукяцее значение скорости f определяют по фор- муле

--1Н.1/

n-k k

.ZN

тоты, выходы соединены со счетными 40 входами соответствующих измерительных счетчиков, выходы которых соединены поразрядно с информационными входами соответствуюпдах щинных формироватего интервалаiлей, а выходы всех шинных формироваk - 1,2,3... - параметр, опреде- g телей объединены поразрядно и подклю- ляющий длительность цикла чены к информационным входам выходно- измерения.,го регистра.

где N. - длительность i-ro временного интервала;

1451601

2. Устройство для измерения частоты вращения, содержащее импульсный датчик, имеющий п моток на роторе, счетчик, счетный вход которого

подключен к выходу импульсного датчика, а также генератор эталонной частоты и выходной регистр, отличающееся тем, что, с целью

10 повьшения точности измерения, в него введены п+1 измери- ельных счетчиков, п+1 схем 2ИЛИ-НЕ, П+1 схем 2И, п+1 шинных формирователей и (п+1)-разряд- ный регистр сдвига, а также схема

nt.iri j./..4,.i. -Г-,.

15 И и D-триггер, причем выходы счетчи- ка подключены к входам схемы И, выход соединен с входом предварительной .установки счетчика и входом установки в О D-триггера, D-вход кото

Изобретение относится к области измерения параметров движенн я и позволяет повысить их точность. Формируют п импульсов за оборот объекта. В пределах цикла измерения, соответ- ствукщего появлению п(К+1) импульсов (К 1,2,3..о.), измеряют длительности всех п -К временных интервалов между каждой парой импульсов, отстоящих друг от друга на один оборот, а результирующее значение частоты врап- k щения определяют по формуле f - «.w ZN; ; где Nj - длительность i-го време нно- го интервала. 2 ил.