Цифровой тахометр Советский патент 1989 года по МПК H03M1/64 G01P3/489 

а

и

гг.

14

Изобретение относится к автоматике,

вычислительной технике и робототехо

нике и может быть использовано в системах цифрового измерения и регуирования скорости вращения.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности цифрового тахометра.

На фиг. 1 представлена схема ифрового тахометра; на фиг. 2 - вреенные диаграммы его работы.

Цифровой тахометр содержит первый 1, второй 2 третий 3 и четвертый 4 егистры, генератор 5 импульсов, воичный счетчик 6, первый 7, второй 8 и третий 9 сумматоры, формироваель 10 синусоидального напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 11, первый 12 и второй 13 формирователи импульсов и двойной фазовращающий мост 14.

Принцип работы тахометра основан на том, что в выходных сигналах СКВТ 11 содержатся две гармонические составляющие одна q частотой, равной сумме частоты питания и частоты вращения ротора СКВТ 11, а вторая с частотой, равной их разности. При помощи двойного фазовращающегося моста 14 эти составляющие выделяют, а затем, измеряя отклонения периодов этих составляющих от периода питающего СКВТ 11 напряжения, находят частоту Л вращения ротора. При этом по каждой составляющей частоту Q определяют с методической погрешностью

Я /Wj, 0 частота напряжения питания СКВТ 11. При вычитании этих отклонений показание частоты SI УДвА- ивае.тся, а первая степень отношения

5 / Wo погрешности компенсируется.

Тахометр работает следующим образом.

Импульсы от генератора 5 через счетчик 6, которьш формирует цифровую пилу, поступают на формирователь 10, где формируется синусоидальное напряжение. Оно создает в СКВТ 11 пульсирующее поле, которое наводит в его выходных обмотках напряжения, содержащие две составляющие: одну с частотой, равной сумме частот питания U)p и вращения fl СКВТ, а вторую с частотой, равной их разности. Эти составляющие выделяются двойным фа- зоиращающим мостом 14 и преобразуются формирователями 12 и 13 в импульсные сигналы.

0

5

0

5

0

Двойной фазовращающи мост 14 преобразует амплитУ|Дно-модулированные выходные сигналы СКВТ в сигналы, описываемые выражениями

и , Usin С(а;, +Я) t + , ; С1) иг Usin ( Я;) t + t/J,(2) где 1/,1/ - фазовые сдвиги.

В момент с, фронтом сигнала U в регистр 3 переписывается код, содержащийся в регистре 1, а в регистр 1 записьшается значение кода п ft, (фиг. 2), в момент t фронтом сигнала U код, содержащийся в регистре 2, переписывается в рег истр 4, а в регистр 2 записывается значение кода п 1 f t. Одновременная запись информации в регистры 1 и 3 °(а также в регистры 2 и 4) фронтом импульса, поступающим на их входы синхронизации, возможна из-за задержки, существующий при передаче информации с входа на выход регистра.

Сумматоры 7 и 8 вычитают т-разряд- ные коды, содержащиеся в регистрах 1,3 и 2,4 соответственно. При переполнении сумматоров 7 и 8 перенос в (т+1)-й разряд отбрасывается.

В момент t .J фронтом сигнала U 7 код п переписьшается в регистр 3, одновременно в регистр 1 записывается значение кода п ft ,

На выходе сумматора 7 формируется код

5

п « - п

и,

1

если п ч п

N 2(3)

- b , + N,

если п - п i

N 2

Поскольку п .J - п - - , где п :,

fCtj - Tjj), можно записать 1)-, Пд- п ftj - ft

f(t,TO) ft; f(t - TO

(4

В момент времени г фронтом сигнала и в регистр 4 переписывается код П-, а в регистр 2 записывается значение кода п f t,

На выходе сумматора 8 формируется код

Г

.

если п

N 2

(5п - п 4. N, если 4

N

Поскольку п - п -i- -, можно записать

Ug г - Т„ -f(c. - TO) .

(6)

N

nj - n,, 7 -

На выходной шине сумматор 9 формирует потенциальный код U j U -j + Uj, который в соответствии с полученными выражениями (4) и (6) можно представить в виде:

и. f(T , - ,) + fCT - TO) f (Т, - Т,) .(7)

В момент Cj код п переписывается в регистр 3, а в регистр 1 записьша- ется значение кода пj.

На выходе сумматора 7 формирует-

СЯ КЧ)Д

и т п ,j - п 3 , (8) поскольку

где (t5--Tp).

При этом значение UT f(tj - - TO) - ft 9 f(T ,- TO) совпадает с (4).

Определяя периода Т, и Tj из выра- жений (1) и (2) соответственно получают из (7)

U5

4 -fff - Я

0)0(1 - (g-)M

(9)

Формула изобретения

Цифровой тахометр, содержащий последовательно соединенные генера-о30

Таким образом, на выходной шине

тахометра формируется дополнительный код скорости Фо с методической пог- решностью равной ( - ),

35

10

5

15

20

25

30

35

196

тор импульсов, двоичный счетчик, формирователь синусоидального напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, двойной фазовращающий- ся мост, первый и второй формирователи импульсов, первый, второй, третий и четвертый регистры, первый, второй и третий сумматоры, причем выход первого формирователя импульсов соединен с тактовыми входами пер- вого и третьего регистров, а выход второго формирователя импульсов - с тактовыми входами второго и четвер- того регистров, выход двоичного счетчика соединен с информационными входами первого и второго регистров, выход первого регистра соединен с первым входом первого сумматора, а ры- ход третьего сумматора является выходом устройства, отличаю- , щ и и с тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, прямой выход первого регистра соединен с информационным входом третьего регистра, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход которого соединен с прямым выходом четвертого регистра, информационный вход которого соединен с прямым выходом второго регистра, инверсный выход которого соединен с вторым входом второго сумматора.

fl

TO

n /iV/

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике, робототехнике и может быть использовано в системах цифрового измерения и регулирования скорости вращения с микропроцессорным управлением. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия цифрового тахометра. Выходной сигнал синусно-косиносного вращающегося трансформатора (СКВТ) 11 содержит две гармонические составляющие: одну с частотой, равной сумме частоты питания и частоты вращения ротора СКВТ 11, а другую с частотой, равной их разности. Измеряя отклонения периодов этих составляющих от периода напряжения, питающего СКВТ 11, находят тем самым частоту Ω вращения ротора. При этом по каждой составляющей Ω определяют с методической погрешностью, пропорциональной отношению Ω/ω₀, где ω₀ - частота напряжения питания СКВТ 11. При вычитании этих отклонений показание частоты Ω удваивается, а первая степень отношения Ω/ω₀ погрешности компенсируется. Повышение быстродействия тахометра достигается за счет организации последовательно-параллельного включения регистров 1 и 3, 2 и 4 в обоих каналах отсчетной части тахометра и исключения влияния времени переноса информации в сумматорах 7 и 8 на время перезаписи информации из регистров 1 и 2 в регистры 3 и 4 соответственно. 2 ил.

Ti fT

Фиг. 2

Редактор Л.Пчолинская

Составитель А.Кирилюк

Техред М.Дидык Корректор Т.Малец

Заказ 4130/56

Тираж 884

ВНИИПИ Государственного KOhoiTeTa по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

u/

Подписнве