Аналоговый измеритель малой относительной разности скоростей Советский патент 1989 года по МПК G01R23/09 

Цзи1.1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть ис пользовано в высокоточных измерителях малой относительной разности скоростей при измерении вытяжки, растяжении Или обжатия полосы в прокатном производстве (в том числе и на реверсивных станах) и является усовершенствованием изобретения по авт. св. 1046700.

Цель изобретения - повьшение точности измерения при измерении относительной разности линейных скоростей с помощью измерительных роликов.

На фиг. 1 приведена схема аналогового измерителя малой относительной разности скоростей; на фиг. 2 - схема блока формирования импульсов управляемой длительности.

Устройство содержит измерительные ролики .1 и 2, соединенные с преобразователями 3 и 4 скорости в часто- ту, последовательно соединенные блок 5 формирования импульсов входных час тот, блок 6 вычитания, блок 7 формирования временных интервалов, триггер 8, элементы И-НЕ 9 и 10, блок 11 формирования импульсов тока разностной частоты, КСгфильтр 12, ключи 13 и 14 соединены с операционным усилителем 15, резистором 16 (R,) и конденсатором 17 в цепи обратной связи.

Блок 11 содержит две дифференцирующие цепочки 18 и 19, RS-триггеры 20 и 21, элементы И 22 и 23, источники 24 и 25 тока (положительной и отрицательной полярностей) и ключи 26 и 27.

Блок 28 формирования импульсов управляемой длительности управляет ключом 29, соединенным с задатчиком 30 опорного сигнала (относительной разности диаметров измерительных роликов 1 и 2) и входом операционного усилителя 15.

Блок 28 формирования импульсов управляемой длительности структурно (фиг.2) состоит из делителей 31 и 32 частоты, одновибраторов 33 и 34, RS-триггера 35, элементов И-НЕ 36 и И 37, один вход которого соединен через последовательно соединенные делитель 32, элемент И-НЕ 36, RS- триггер 35, одновибратор 33 к выходу делителя 31, выход элемента И 37 соединен через одновибратор 34 с входом S-триггера 35, другой вход эле-.

мента И-НЕ 36 соединен с другим входом элемента И 37.

При измерении относительной разности линейных скоростей по отношению к меньшей скорости V вход блока 28 формирователя импульсов управляемой длительности соединяется с выходом блока 5 формирования импульсов входных частот, соответствуюш 1м большей скорости (фИг.1).

При измерении относительной разности линейньк .скоростей по отношению к большей Vj скорости вход блока 28 соединен с выходом блока 5 формирования импульсов входных частот, соответствующим меньшей скорости.

Задатчик 30 относительной разности диаметров измерительных роликов можно выполнить из источника постоянного напряжения и переменного резистора, один вьюод которого подключается к источнику напряжения, а второй является выходом задатчика.

Величина сопротивления переменного резистора устанавливается исходя из того, что ток, протекающий через резистор, пропорционален относительной разности диаметров измерительных роликов 1 и 2 (D - Dj)/D, при измерении относительной разности скоростей по отношению к меньшей скорости и (D - D)/D при измерении относительной разности скоростей по отношению к большей скорости. Знак абсолютной разности диаметров (Dj - - D,) задается полярностью источника напряжения задатчика.

Устройство измерения малой относительной разности линейных скоростей (по.отношению к меньшей скорости V в соответствии с фиг. 1) работает следующим образом.

При наличии разности скоростей на S-вход триггера 8 с выхода блока 6 вычитания поступают импульсы Лог.О, благодаря которым на выходе триггера 8, соединенном с входом элемента И-НЕ 9, устанавливается состояние Лог.О. При этом на вход запуска блока 7 с выхода элемента И-НЕ 10 поступают импульсы меньшей частоты {, .

При появлении каждого импульса разностной частоты (f - f) в блоке 1.1 триггер 21 переключается по входу в состояние Лог.1, а триггер 20 по входу постоянно находится в состоянии Лог.О. Поскольку импульсы разностной частоты являются повторными импульсами большей частоты в периоде меньшей частоты, то в момент переключения триггера 21 выходной сигнал блока 7 формирования временных интервалов соответствует сигналу Лог.О. При последующем запуске блока 7 импульсом меньшей частоты на выходе на время t формируется сигнал Лог.1, которьй через элемент И 23 замыкает аналоговы ключ 27.

Задний фронт выходного импульса блока 7 через дифференцирующую цепочку 19 переключает триггер 21 в исходное состояние, при котором на его выходе устанавливается сигнал Лог.О.

За время t при разностной частоте (f - f) от источника 25 тока на вход RC-фильтра 12 и далее на вход операционного усилителя 15 поступает ток

ех

loto

(f - f, Ь

(1)

где 1

- амплитуда импульсов тока

выходного сигнала блока 11, Одновременно с поступлением входных частот г, входы блока 6

л (с блока 5) на

и

вычитания импульсы частоты fJ поступают и на синхронизирующий вход блока 28 формирования импульсов управляемой длительности - вход его делителя 31, который вы- полняет деление на четыре. По каждому четвертому импульсу, поступившему на синхронизируюпщй вход блока 28, одновибратор 33 переключает RS-триг- гер 35 в состояние логической едини- цы по его выходу, разрешая прохождение управляющих импульсов с блока 7 измерителя через элемент И-НЕ 36 на вход делителя 32 частоты, и переключает этот делитель первым из прошедших управляюпщх импульсов (по заднему фронту) в состояние логичес- кой единицы по его выходу. При этом прохождение управляющих импульсов через элемент И 37 на выход блока 28 разрешается однако поскольку делитель 32 переключается задним фронтом первого управляннцего импульса, состояние элемента И 37 не меняется и на его выходе сохраняется исходное состояние логического нуля - выходной сигнал не формируется. На выход блока 28 проходит только второй из управляющих импульсов, причем после

35 О 45 50 55

4569034

его окончании (по заднему фронту) запускается одновибратор 34, который своим выходным сигналом устанавливает RS-триггер 35 в состояние логического нуля по его вьпкоду, запрещая прохождение последуюшгих управляющих импульсов на вход делителя 32.

Делитель 32 сохраняет это состоя10 ние до прихода очередных си1гхрони- зирующих импульсов на вход RS-триг- гера 35 и следующЕ гг за ними управляющих импульсов на вход элемента И-НЕ 36.

15 . Таким образом, на выходе блока 28 формируется последовательность импульсов, длительность которых равна длительности управляющих и myльcoв (с выхода блока 7), а их частота

20 (среднее значение) пропорциональна частоте синхронизирукяцих импульсов (с выхода блока 5).

Выходной сигнал блока 28 поступает на управляющий вход ключа 29, раз25 решая прохождение корректирукщего тока ia с задатчика 30. С выхода ключа 29 на вход усилителя 15 поступают импульсы тока, частота которых пропорциональна большей частоте

30 (2 амплитуда пропорциональна относительной разности диаметров (D - D)/D, измерительных роликов 2 и 1, а длительность импульсов равна длительности t импульсов блока 7Среднее значе1ше тока, поступающего дополнительно на вход усилителя 15, при этом составляет

i К f Р t 1 Мг -вГ« о,

(2)

где

К. коэффициент пропорциональности . Таким образом, на вход усилителя

15 поступает (с выхода блока 11 и

ключа 29) суммарный ток

Чх +

1а

ioto(f.

- f,).

K,f,

Da - D D,

(3)

Выходное напряжение измерителя равно

и

ВЫ1

(4)

При выборе К принимает вид

1,

выражение (4)

и

вык

ioR.6

f - fi

.f.

-ТГ

Вг - D,

-)

К

г - У

V,

(5

. f,

Таким образом, и при неодинаковых диаметрах измерительных роликов напряжение выходного сигнала предлагаемого устройства пропорционально относительной разности линейных скоростей V и Vj .

При измерении относительной разности линейных скоростей по отношению к большей скорости работа устройства происходит аналогично.

Формула изобретения

1. Аналоговый измеритель малой относительной разности скоростей по авт.св. № 1046700, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния точности измерения, в него дополнительно введены блок формирования импульсов управляемой длительности, ключ и задатчик опорного сигнала выход которого соединен с первым входом дополнительного ключа, втчэрой вход которого подключен к выходу

fynp.

т СиНХр.

5

0

5

блока формирования импульсов управляемой длительности, синхронизирующий вход которого соединен с одним из выходов блока формирования входных частот, а управляющий вход соединен с выходом блока формирования временных интервалов, выход дополнительного ключа соединен с входом операционного усилителя.

2. Измеритель по п.1, о т л и- чающийся тем, что блок форми- ,рования импульсов управляемой длительности содержит последовательно сое синенные первый делитель частоты, первый одновибратор, триггер, злемент И-НЕ, второй делитш1ь частоты, элемент И и второй одновибратор, выход которого соединен с вторым входом триггера, второй вход зле- мента И соединен с вторым входом элемента И-НЕ и является управляющим входом блока формирования импульсов управляемой длительности, вход первого делителя частоты является синх- ронизируклцим входом блока, а выход элемента И является выходом блока формирования импульсов управляемой длительности. .

Изобретение может быть использовано в высокоточных измерителях малой относительной разности скоростей при измерении вытяжки, растяжения или обжатия полосы в прокатном производстве, в том числе и на реверсивных станах, и является усоверiA 7 шенствованием устройства по авт.св. № 1046700. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цель достигается тем, что в аналоговый измеритель малой относительной разности скоростей введены блок 28 формирования импульсов управляемой длительности, ключ 29 и задатчик 30 опорного сигнала. Измеритель также содержит измерительные редаики 1, 2, преобразователи 3, 4 скоростей в частоту, блок 5 формирования импульсов входных частот, блок 6 вычитания, блок 7 формирования временных интервалов, триггер 8, элементы И-НЕ 9, И 10, блок 11 формирования импульсов разностной частоты, фильтр 12, ключи 13, 14 и операционньй усилитель 15. В описании приведен пример выполнения блока 28. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с 9 СЛ lik сд 1Ч

cpuz.z

Составитель Р.Матвеева

Редактор В.Данко

Техред

М.Дидык .

Заказ 7549/45Тираж 711Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 1/5

Корректор А.Обручар