Устройство для определения углового положения коленчатого вала двигателя Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

Фиг. f

Изобретение относится к измерительной технике и диагностике и может быть использовано для измерения характеристик и диагностирования двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности работы устройства при ширине угловых меток измерительного диска, меньшей интервала между ними.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит диск 1, угловые метки 2, отсчетную метку 3, датчик 4, формирователь 5, преобразователь 6 частоты в напряжение, блок 7 разряда, интегратор 8, компаратор 9, источник 10 опорного напряжения, переключатель 11, формирователь 12, триггер 13, выход 14 угловых импульсов и выход 15 отсчетных импульсов.

Угловые метки 2 равномерно расположены по окружности диска 1, а отсчетная метка 3 размешена между двумя соседними угловыми метками 2. Выход датчика 4 через последовательно включенные формирователь 5, преобразователь 6 частоты в напряжение и интегратор 8 подключен к первому входу компаратора. 9, к второму вход которого подключен выход источника 10 опорного напряжения. Выход формирователя 5 соединен с входом переключате- ля 11 и через формирователь 12 с первым входом триггера 13, второй в.од которого подключен к выходу компаратора 9, а инверсный выход соединен с входом блока 7 разряда и управляющим входом переключателя 11, первый и второй выходы которого образуют выходы 14 и 15 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на диске 1 расположено и угловых меток с шагом р - 2гс/п угла поворота коленчатого вала, а отсчетная метка 3 - расположена посередине межд двумя из указанных угловых меток, т. е. смешена относительно них на угол сго сру/2. При прохождении метки мимо датчика 4 на его выходе возникает биполярный импульс. По срезу первой полуволны биполярного импульса формирователь 5 срабатывает и формирует короткий импульс с фиксированной длительностью т, угловой эквивалент которой в рабочем диапазоне частот вращения вала ст -Ссгь

Формирователь 12 срабатывает по срез входного импульса и формирует короткий импульс, поступающий на вход триггера 13, устанавливая последний в единичное состояние. Образующийся на его инверсном выходе «О поступает на вход управления переключателя 11 и вход блока 7 разряда. При этом цифровой переключатель 11 устанавливается в состояние, при котором выход

0

5

.,.

5

5 0 5

о 5 0

5

формирователя 5 коммутируется на -второй выход переключателя 11 и на второй выход 15 устройства, а блок 7 разблокирует интегратор 8. Последний переходит в режим интегрирования выходного напряжения преобразователя 6.

На выходе преобразователя 6 образуется напряжение Ui Kifi, пропорциональное частоте fi следования импульсов угловых меток 2, образующихся на выходе формирователя 5. При этом

К, К4(п + 1)/п,

где К4 - коэффициент преобразования преобразователя 6.

Напряжение с выхода преобразователя 6 поступает на вход интегратора 8, состояние которого определяется блоком 7. При замкнутом состоянии блока 7 напряжение на выходе интегратора 8 близко к нулю. С момента размыкания блока 7 на выходе преобразователя 8 образуется напряжение L a, линейно изменяющееся во времени и пропорциональное частоте следования угловых меток 2, а следовательно, пропорциональное и частоте вращения коленчатого вала двигателя:

U2 K2Kifit,

где Кг - коэффициент преобразования интегратора 8.

Повороту коленчатого вала двигателя на угол ф соответствует фиксированное значение напряжения UY -Кср, где )К;п/2л, При достижении напряжением на выходе интегратора 8 уровня ,, - порог срабатывания компаратора 9, на выходе последнего образуется сигнал «1, устанавливающий триггер 13 в исходное нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 13 образуется сигнал «1. По этому сигналу блок 7 устанавливается в замкнутое состояние, и на выходе интегратора 8 напряжение резко падает до нуля. При этом срабатывает компаратор 9 и изменяет состояние триггера 13. Одновременно по сигналу «1 на выходе триггера 13 переключатель 11 устанавливается в состояние, при котором выход формирователя 5 коммутируется на первый выход переключателя 11 и на выход 14 устройства.

Пусть значение ()„ порога срабатывания, формируемое источником 10, соответствует значению cpi для поворота вала, определяемому неравенством (фо+ф-с) Тогда компаратор 9 срабатывает, а триггер 13 возвращается в исходное нулевое состояние до прихода следующего импульса на выход формирователя 5, формируемого от угловой метки и по окончании интервала, ожидаемого появление импульса от отсчет- ной метки. Срабатывание формирователя 12 по срезу этого импульса подтверждает единичное состояние триггера 13 и, еледовательно, не нарушает описанный процесс работы компаратора 9.

Таким образом, в интервалах появления импульсов на выходе формирователя 5, формируемых от угловых меток и от от- счетной метки, триггер 13 находится соответственно в нулевом и единичном состояниях, а переключатель 1Г - соответственно в первом и втором состояниях. В результате на первом выходе переклю- чателя 11 и на выходе 14 устройства формируется последовательность импульсов, идентифицирующих моменты появления угловых меток 2, а на втором его выходе - последовательность импульсов, идентифицирующих моменты появления отсчетных меток 3.

Функционирование устройства при различных значениях числа угловых меток 2 обеспечивается соответствующей корректировкой значения Un источника 10.

Формула изобретения

Устройство для определения углового положения коленчатого вала двигателя, содержащее диск с расположенными по его 25 окружности угловыми метками и одной от5

0

5

счетнои меткой, датчик, первый формирователь преобразователь частоты в напряжение, интегратор, компаратор, блок разряда и источник опорного напряжения, выход датчика через последовательно включенные первый формирователь, преобразователь частоты в напряжение и интегратор подключен к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход источника опорного напряжения, выход блока разряда подключен к первому входу компаратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй формирователь, триггер и переключатель, источник опорного напряжения выполнен регулируемым, а отсчетная метка расположена между соседними угловыми метками, выход компаратора подключен к первом входу триггера, инверсный выход коюро:-о подключен к входу блока разряда г мфзвляюшему входу переключателя, нсрьын и второй выходы которого являются, с. ответственно выходом угловых импульсов и выходом отсчетных импульсов cTpOrfcma, выход первого формирователя подключен к сигнальному входу переключателя и через второй формирователь к второму входх триггера.

Изобретение относится к измерительной технике и диагностике и может быть использовано для измерения характеристик и диагностирования двигателей внутреннего сгорания. С целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения работы устройства при ширине угловых меток измерительного диска, меньшей интервала между ними, в устройство, содержащее диск 1, угловые метки 2, отсчетную метку 3, датчик 4, формирователь 5, преобразователь 6 частоты в напряжение, блок 7 разряда, интегратор 8, компаратор 9, источник 10 опорного напряжения, введены переключатель 11, формирователь 12, триггер 13,выход 14 угловых импульсов и выход 15 отсчетных импульсов. Распознавание отсчетной метки 3, размещенной между двумя соседними угловыми метками 2, происходит по величине напряжения на выходе интегратора 8, которое компаратором 9 сравнивается с напряжением, задаваемым от источника 10 опорного напряжения. Переключатель 11 управляет подключением соответствующего выхода 14 или 15 к выходу формирователя 5. 2 ил.

и

1

п

ь

Un

л

д

п

п

п

д

t t

П