Цифровой тахометр Советский патент 1990 года по МПК G01P3/44 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика скорости вращения вала в цифровых системах автоматического управления.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразования скорости вращения вала в код.

На чертеже представлена структурная схема цифрового тахометра.

Цифровой тахометрсодержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, формирователь 3 опорного сигнала, фазовращатель 4, фазовый контур 5, первый нуль-орган 6, первый триггер 7, первый ключ 8, второй счетчик 9, первый регистр 10, первый сумматор 11, выход которого является выходом

кода скорости, а также подключенные к выходу первого ключа 8 последовательно соединенные третий счетчик 12, блок 13 инверторов, второй сэ мматор 14, второй регистр 15, выходы которого подключены к вторым входам первого сумматора 11, а также подключенные к выходу фазовращателя 4 последовательно соединенные второй нуль- орган 16 и первый формирователь 17 задержанных импульсов, второй выход которого подключен к входу разрешения записи первого регистра Ю, а первый выкод - к входу предустановки первого счетчика 9, выход второго нуль-органа 16 подключен также к первому входу первого триггера 7 и последовательно соединенным делителю 18 частоты, второму формирователю 19.

о:

01

о: ел

15

20

задержанных импульсов, второму триггеру 20, второму ключу 21, четвертый йчетхшк 22, выходы которого подключе- Цъ к вторым входам второго сумматора 1:4, а второй выход второго формирова- задержанных импульсов подключен . к входам разрешения записи первого ре Р|егистра 15, выход формирова- т|еля 19 задержанных импульсов под- ключей к входам предустановки третье- ф 12 и четвертого 22 счетчиков, а вход формирователя 19 соединен с первым входом второго триггера 20, причем вторые информационные входы к}шочей 8 и 21 подключены к выходу г|енератора 1.

I Тахометр работает следующим об- Р|азом.

I 1-1мпульсы частоты F генератора 1 поступают на первый счетчик 2 емко- с|гью N, который формирует на выходе и| пульсный сигнал с периодом Т 1 I/FO N/F(, который после фильтра- 25 ции в формирователе 3 .опорного сиг- поступает на фазовращатель 4. Ч астота сигнала на выходе фазовра- 4 содержит информацию о ско- р|эсти вращения ротора фазовращателя, п)и этом фаза сигнала на выходе фазо- врго контура 5 также зависит от час- т(эты сигнала. Сигналы с входа и ВЫХОДА фазового контура 5 через нуль- орган 6 и .16 поступают на входы триггера 7, Нуль-органы преобразуют сигналы в последовательность импульсов, временное положение фронтов которых определяется фазой сигнала. В результате на выходе триггера 7 формируется импульс, длительность которого про- )рциональна разности фаз входного и выходного сигналов фазового конту- 5. Этот потенциал поступает на ключ 8, пропуская при этом импульсы генератора 1 на второй счетчик 9. Одновременно сигнал с выхода нуль- органа 16 поступает на вход формирователя 17 задержанных импульсов, задержанный импульс с второго выхода которого поступает на вход разрешения 50 записи регистра 10, информационные входы которого подключены к выходам второго счетчика 9. Временная задержка импульса записи обеспечивает окончание переходных процессов во втором счетчике 9, поэтому в регистр 10 переписывается информация, содер- (жйщаяся во втором счетчике 9 и про35

40

45

55

10

15

0

5 0

5

0

5

порциональная разности фаз сигналов на входе и выходе контура 5.

С выхода ключа 8 последовательность пачек импульсов поступает также на вход счетчика 12, имеющего коэффициент пересчета, обеспечивающий усреднение входной счетной информации за М периодов опорного сигнала. Через блок 13 инверторов код старших разрядов счетчика 12 поступает, на входы сумматора 14. На вторые входы сумматора 14 поступает сигнал с выхода счетчика 22, на счетный вход которого поступают импульсы от генератора 1 через ключ 21, управляемый триггером 20. Триггер 20 размыкает ключ по моменту прихода импульса с выхода нуль-органа 16 через делитель 18 частоты. Этот же импульс поступает на вход второго формирователя 19 задержанных импульсов-, с второго выхода которого на вход разрешения записи регистра 15 поступает импульс, задержанный на время переходных процессов в четвертом счетчике 22 и сумматоре 14.

С третьего выхода формирователя 19 задержанных . импульсов на входы обнуления счетчика 12 и вход предустановки счетчика 22 поступает импульс, разрешающий запись в счетчик 22 количества импульсов, эквивалентных времени размыкания ключа 21. Этот интервал времени равен времени задержки импульсов с первого выхода формирователя 19 задержанных импульсов, по моменту появления которого триггер 20 устанавливается в единичное состояние, открывая тем самым прохождение импульсов генератора 1 через ключ 21 на счетчик 22.

Коэффициент деления делителя частоты 18 р авен М, поэтому к моменту формирования следующего импульса с его выхода на счетчике 22 фиксируется код, пропорциональный интервалу времени М периодов исследуемого колебания. При неподвижном роторе фазовращателя 4 период его выходного сигнала равен периоду опорного колебания, а так как разрядность четвертого счетчика 22 на единицу больше разрядности первого счетчика и делителя 18 частоты/то к моменту прихода очередного импульса с выхода делителя 18 частоты на триггер 20 счетчик 22 заполняется ровно наполовину ,

При выполнении соот шшения

Fgp/Fo« .

Д6 го частота вращения вала, отклонение периода сигнала на выходе фазовращателя 4 от номинального значения TQ пропорционально частоте вращения вала Q

V oСледовательно, зафиксированный на счетчике 22 код длительности М J5 периодов сигнала несет информацию об оценке средней за М периодов опорного сигнала частоте вращения вала и на сумматоре 14 - осуществляется вы- штание (с учетом инвертора 13) ко- 20 дов средних за М периодов значений частоты вращения вала с выходов счетчиков 12 и 22, Этот результат фиксируется в регистре 15 по моменту прихода импульса разрешения записи с 25 второго выхода формирователя 19 задержанных импульсов и выдается на вход сумматора 11 в виде постоянной корректирующей поправки к коду мгновенного значения скорости вращения JQ вала, поступающему с выходов регистра 10, Такая коррекция обеспечивает уменьшение влияния возможного дрейфа фа- зочастотной характеристики фазового контура 5 на результат измерения скорости вращения вала.

Формула изобретения Цифровой тахометр, содержащий последовательно соединенные генератор, дО первый счетчик, формирователь опорного сигнала, фазовращатель, а также первый и второй нуль-органы, первый и второй регистры, первый и второй сумматоры, блок инверторов, подклю- дс ченный через последовательно соединенные второй сумматор и второй регистр к одному из информационных вхоов- первого сумматора, другой вход коорого .связан с выходом первого ре- . 50

35

161:5615

Q

J5 20 5 Q

О с

5

гистра, причем выход первого сумматора является выходом устройства, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьш1ения разрешающей способ-v ности, в него введены фазовый контур, первый и второй триггеры,первый и второй ключи, первый и второй формирователи задержанных импульсов, второй, третгй и четвертый счетчики и делитель частоты, вход которого подключен к выходу второго нуль-органа, входу первого формирователя задержанных импульсов и первому входу первого триггера, выход делителя частоты соединен с первым входом второго триггера и с входом второго формирователя задержанных импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход которого подсоединен к управляющему входу второго ключа, второй и третий выходы второго формирователя задержанных им- 1 пульсов соединены соответственно с

входом разрешения записи второго ре- : гистра и входом предустановки третье- : го и четвертого счетчиков, выходы которых соединены соответственно с входом блока инверторов и вторым входом второго сумматора, информационные ды первого и второго ключей соединены с выходом генератора, выход второго ключа соединен со счетньм входом четвертого счетчика а выход первого ключа соединен со счетными входами второго и третьего счетчиков, вход предустановки второго счетчика соединен с первым выходом первого формирователя задержанных импульсов, второй выход которого подсоединен к входу разрешения записи первого регистра, информационный вход первого регистра подсоединен к выходу второго счетчика, управляющий вход первого ключа подсоединен к выходу первого триггера, выход фазовращателя соединен с входом второго нуль-органа и через последовательно соединенные фазовый контур и первый нуль-орган - с вторым входом первого триггера.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика скорости вращения вала в цифровых системах автоматического управления. Введение в известное устройство фазового контура, двух триггеров, двух формирователей задержанных импульсов, трех счетчиков, делителя частоты и двух ключей позволяет повысить разрешающую способность преобразования скорости вращения вала в цифровой эквивалент, обеспечив при этом уменьшение влияния дрейфа фазочастотной характеристики фазового контура на результат измерения добавлением корректирующей поправки к коду скорости вращения вала. 1 ил.