Устройство для измерения частоты вращения Советский патент 1992 года по МПК G01P3/489 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловой скорости в системах контроля и управления.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Начертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения частоты вращения содержит датчик 1, формирователь 2 импульсов, генератор 3 эталонной частоты, счетчик 4 формирователь сетки частот, счетчик 5 количества понижений частоты, счетчик 6 временного интервала, счетчик 7 результата, счетчик 8 входных импульсов, счетчик 9 сдвигов, мультиплексоры 10-12, регистры 13-16 памяти, триггер 17, схему И 18, сумматор 19, коммутатор 20, блок 21 разности, блок 22 индикации, блок 23 управления, регистр 24 сдвига.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1, связанный с валом, формирует импульсы, период которых равен периоду вращения вала. По переднему фронту этих импульсов формирователь 2 формирует короткие импульсы, синхронизированные с импульсами генератора 3. Генератор 3 работает постоянно, и его выходные импульсы с частотой 2F поступают на вход счетчика 4, на выходах которого формируются частоты F. F2, Рл, Fe и т.д. и на блок 23 управления, синхронизирующий работу всех частот схемы.

К приходу первого импульса от датчика 1 счетчики 4-6. 8, 9 и триггер 17 находятся в нулевом состоянии, в регистр 24 сдвига записан код начальной установки.

После появления первого входного импульса нулевые уровни сигнала на управляющих входах мультиплексора 10 обеспечивают подключение наивысшей выходной частоты с выхода счетчика 4 на вход счетчика 6.

со

С

2.

Ю 00 О)

VJ

Таким образом, счетчик 6 в начале измерительного интервала подсчитывает импульсы с частотой F.

В момент времени ti во всех разрядах счетчика б устанавливается значение логической единицы, т.е. происходит его переполнение. Это состояние выявляется схемой И 18. Появление сигнала на выходе схемы И 18 приводит к переключению триггера 17. записи числа 1 в счетчик 5 и сдвигу содержимого регистра 24 на один разряд вправо, что эквивалентно уменьшению его содержимого в 2 раза. Выходной сигнал триггера 17 устанавливает значение логической единицы в старшем разряде счетчика 6, причем это состояние в дальнейшем не изменяется до момента сброса триггера 17. Код числа 1 выходного сигнала счетчика 5, подключенного к управляющим входам мультиплексора 10, подключает на счетный вход счетчика 6 счетчик 4 с частотой сигнала F/2 Далее счетчик 6 продолжает подсчет импульсов до заполнения единицами всех разрядов, кроме старшего, который принудительно удерживается в единичном состоянии триггером 17. Заполнение единицами всех разрядов счетчика б приводит к срабатыванию схемы 14 18, записи в счетчик 5 еще одной единицы, что приводит к понижению частоты импульсов на счетном входе счетчика 6 еще в 2 раза, и далее процесс повторяется до момента окончания периода выходного сигнала датчика 1.

Если к моменту прихода второго импульса отдатчика 1 в старшем разряде счетчика б не появится значение логической единицы, то для обеспечения заданной точности счетчик 6 продолжает заполняться. Второй импульс от датчика 1 поступает на счетный вход счетчика 8.

Вначале измеряемого интервала, когда на управляющий вход мультиплексора 11 с выхода счетчика 9 поданы уровни логического нуля, обеспечивается подключение к счетному входу счетчика 9 выхода счетчика 8 с весовым значением 2.

В момент окончания второго периода сигнала от датчика 1 в счетчик 8 записывается еще одна единица, и на его выходе с весовым значением 2 устанавливается уровень логической единицы. Единица с выхода мультиплексора 11 записывается в счетчик 9; установка кода числа 1 на управляющих входах мультиплексора 11, поданного с входа счетчика 9, приводит к подключению на его счетный вход счетчика 8 с весомым значением 4. Импульс С выхода мультиплексора 11 приводит к сдвигу содержимого регистра 24 на один разряд влево, что эквивалентно его удвоению. Если к моменту появления импульса на выходе мультиплексора 11 в старшем разряде счетчика б устанавливается уровень логического нуля, то счет продолжается до следующего

импульса на выходе мультиплексора 11, т.е. будет измерена длительность четырех периодов входного сигнала, а содержимое сдвигового регистра сдвигается еще на один разряд влево. Таким образом, количество

измеряемых периодов удваивается до тех пор, пока в старшем разряде счетчика 6 не установится уровень логической единицы.

После того как в старшем разряде счетчика б установится уровень логической единицы, с появлением импульса на выходе мультиплексора 11 счет прекращается. Таким образом, будет измерено 2k периодов входного сигнала.

По сигналу блока 23 управления содержимое счетчика 6 записывается в регистр 13, содержимое счетчиков 5 и 9, пройдя через вычитающее устройство, записывается в регистр 14, а содержимое регистра 24 через коммутатор 20 будет записано в регистр

1 б, все счетчики и триггер 17 устанавливают в нулевое состояние, в регистр сдвига записывается значение начальной установки, и начинается новый цикл измерения.

После того как в регистр 13 будет ззписана информация об измеренном интервале времени, в регистр 14 записывается разность количества измеренных периодов входного сигнала и количества понижений частоты, а в регистр 16 - значение начальной установки, начинается процесс преобразования измеренного временного интервала в частоту вращения путем последовательного сложения содержимого регистров 13 и 16 с записью сумм:л в регистре

16, до появления единичного уровня в разряде мультиплексора 12, который определяется кодом, записанным в регистре 14 памяти. Количество этих суммирований подсчитывается в счетчике 7 и равно частоте

вращения. Преобразование происходит по формуле «

50

( N - NHy ) 22 2Р F

где п - частота вращения в необходимом масштабе;

N - число в двоичном коде; Мну код начальной установки, записанный в сдвиговый регистр;

k - количество измеренных периодов;

р - число понижений частоты.

При появлении в разряде, контролируемом мультиплексором 12, уровня логической единицы прекращается суммирование, результат преобразования из счетчика 7 записывается в регистр 15 памяти, откуда поступает на блок 22 индикации. Счетчик 7 обнуляется, и преобразующая часть устройства снова готова к работе.

Формула изобретения Устройство для измерения частоты вращения, содержащее датчик, генератор эталонной частоты, триггер, первый, второй и третий счетчики, блок управления, первый мультиплексор, первый и второй регистры памяти, схему И, блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь импульсов четвертый, пятый и шестой счетч ики, второй и третий мультиплексоры, третий и четвертый регистры памяти, сумматор, коммутатор, блок разности и регистр сдвига, причем выход генератора эталонной частоты подключен к входу первого счетчика, первому входу формирователя импульсов и первому входу блока управления, второй вход формирователя импульсов подключен к выходу датчика, а выход - к второму входу блока управления, выход первого счетчика соединен с первым входом первого мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход - с третьим входом блока управления, первый вход блока разности подключен к выходу второго счетчика, второй вход - к выходу пятого счетчика, а выход - к первому входу второго регистра памяти, вход пятого счетчика подключен к выходу второго мультиплексора и четвертому входу блока управления, первый вход второго

мультиплексора соединен с выходом четвертого счетчика, а второй вход - с выходом пятого счетчика, второй вход второго регистра памяти подключен к первому выходу

блока управления, а выход - к первому входу третьего мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом сумматора и первым входом коммутатора, а выход - с пятым входом блока управления, выход схемы И соединен с шестым входом блока управления, входом второго счетчика и входом триггера, выход которого подключен к первому входу третьего счетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом блока

управления, первый выход - с седьмым входом блока управления, а второй выход третьего счетчика соединен с первым входом первого регистра памяти и входом схемы И, второй вход первого регистра памяти

подключен к третьему выходу блока управления, а выход-к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого регистра памяти, первый сход которого подключен к четвертому оыходу

блока управления, а второй вход - к выходу коммутатора, второй вход которого соединен с входом шестого счетчика и пятыК1 выходом блока управления, а третий вход соединен с выходом регистра сдвига, вход

которого соединен с шестым выходом блока управления, седьмой выход которого подключен к входу четвертого счетчика, восьмой выход подключен к первому входу третьего регистра памяти, второй вход которого соединен с выходом шестого счетчика, а выход третьего регистра соединен с входом блока индикации.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловой скорости в системах контроля и управления. Цель изобретения - повышение точности измерения. Измерение производится при помощи электронных блоков, причем, используя один генератор в качестве эталонного, измеряют частоты вращения как ниже, так и выше порогового значения частоты, при котором количество импульсов генератора, подсчитанное за измеряемый период, является базовым значением. Имеется возможность изменения количества измеряемых периодов°с шагом 2K(, 1.2....). 1 ил.