Цифровой измеритель угловой скорости Советский патент 1992 года по МПК G01P3/489 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в микропроцессорных системах бумагоделательными машинами.

Известен цифровой измеритель скорости для микропроцессорных систем, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу счетчика (а.с. СССР № 1269028, кл. G 01 Р 3/489, 1986).

Недостатком этого технического решения является большое время измерения скорости для получения достаточной точности.

Наиболее близким техническим решением является цифровой измеритель скорости для микропроцессорных систем, содержащий генератор, импульсный датчик, выходами соединенные со счетчиками и микропроцессор (а. с СССР № 1307339, кл. G01 РЗ/48, 1985),

Недостатком является большое время измерения скорости для получения достаточной точности.

Цель изобретения - повышение точности.

Одной из важнейших задач построения цифровых систем регулирования скорости в соотношения скоростей многодвигательного электропривода бумагоделательных машин является остаточно быстрое (с точки зрения обеспечения динамических процессор регулирования) преобразование скорости вращения электродвигателя в цифровую форму (как правило в двоичный код) с необходимой точностью (не хуже 0,01 %).

В цифровых системах регулирования в качестве датчиков скорости, как правило, используются импульсные датчики, имеющие высокую разрешающую способность, помехоустойчивость, линейность зависимости частоты выходных импульсов от угловой скорости вращения, удобство преобразования импульсного сигнала в цифровую форму.

Из всех методов преобразования сигнала импульсного датчика в цифровую форму приоритет принадлежит методу обратных временных ворот.

Основными погрешностями переключателя ПДФ-5, используемого в качестве импульсного датчика, и которые влияют на измерение скорости методом обратных временных ворот являются:

1)неопределенность фронтов выходных сигналов, вызванных внутренней схемотехникой переключателя,2)систематическая погрешность (погрешность повторяющаяся при повторных измерениях в интервале 360° угла поворота вала выключателя), обусловленная погрешностями технологии изготовления растрового и индикаторного дисков, конструктивными особенностями переключателя, а также погрешностью считывающего узла,

зависящей от скорости вращения вала переключателя.

Изобретение позволяет (без учета погрешности, вызванной неопределенностью фронтов выходных сигналов переключате0 ля) при однобайтном поправочном коэффициенте, учитывающем систематическую погрешность переключателя, формировать цифровой сигнал скорости вращения электродвигателя при использовании переклю5 чателя типа ПДФ-5 с точностью 0,01% за время, достаточное для обеспечения динамических параметров электропривода бумагоделательных машин,

Поставленная задача достигается тем,

0 что в цифровой измеритель угловой скорости, содержащий импульсный датчик, генератор эталонной частоты, микропроцессор, шины адреса, управления и данных которого связаны с соответствующими входами

5 первого и второго счетчиков, при этом выход генератора эталонной частоты соединен со счетным входом первого счетчика, а счетный вь ход импульсного датчика соединен со счетным входом второго счетчика,

0 отличающийся тем, что в него введены третий счетчик, блок памяти, первый и второй инверторы, при этом выход второго счетчика соединен через первый инвертор с входом разрешения первого счетчика и входом

5 второго инвертора, выход которого соединен с входом прерывания микропроцессора, выход записи которого соединен с входом разрешения второго счетчика, счетный вход третьего счетчика соединен со

0 счетным выходом импульсного датчика, выход начала цикла измерения которого соединен со входом разрешения третьего счетчика, причем к входам адреса, управления и данных третьего счетчика и блока ла5 мяти подключены соответствующие шины микропроцессора.

На чертеже представлена структурная схема цифрового измерителя угловой скорости

0Цифровой измеритель угловой скорости

содержит генератор эталонной частоты 1, инвертор 2, импульсный датчик 3, при этом выход генератора эталонной частоты 1 соединен со счетным входом счетчика 4, выход

5 счетчика 5 соединен через инвертор 2 с входом разрешения счетчика 4, счетный вход счетчика 6 соединен со счетным выходом импульсного датчика 3, вход инвертора 7 подключен к выходу счетчика 5 а выход - соединен с входом прерывания микропроцессора 8, шины адреса, управления и данных которого связаны с соответствующими входами счетчиков 4, 5, выход записи - с входом разрешения счетчика 5, счетный вход счетчика 6 соединен со счетным выходом импульсного датчика 3, выход начала цикла измерения которого соединен со входом разрешения счетчика б, причем к входам адреса, управления и данных счетчика 6 и блока памяти 9 подключены соответствующие шины микропроцессора.

В исходном состоянии в начале очередного интервала измерения счетчик 5 обнулен и на его выходе сигнал высокого уровня через инвертор 2 поступит на сход разрешения счета счетчика 4 и запрещает его счет, а через инвертор 7 этот сигнал поступает на вход прерывания микропроцессора 8 и запускает программу обработки прерывания. С датчика 3 заводится нулевой импульс foo, который обнуляет счетчик 6 при каждом обороте датчика 3, на счетный вход которого заводятся счетные импульсы foi датчика, тем самым содержимое счетчика 6 соответствует номеру импульса foi, синхронизированному с оборотами датчика 3. Для каждого счетного импульса foi в блоке памяти 9 содержится поправочный коэффициент Ks. который учитывает систематическую погрешность датчика 3. Микропроцессор 8 рассчитывает значение скорости с учетом этого коэффициента по соотношению

60 -fo Гк. ..AS „ , , , nD 1 Кз об/мин

где NI - содержимое счетчика 5;

N2 - содержимое счетчика 4;

МГц - частота генератора 1 ;

ND число импульсов на оборот датчика 3;

60/No- цена инкремента датчика 3;

AS - изменение скважности импульсов датчика 3;

5

0

S - скважность импульсов датчика 3: Ks - поправочный коэффициент. Содержимое счетчика 4 соответствует числу, обратно пропорциональному скоро- сти электропривода, т.к. на его счетный вход поступает сигнал fo от генератора эталонной частоты, а время счета г обратно пропорционально скорости электропривода определяется количеством импульсов foi, 0 поступившим на счетчик 5. В конце выполнения программы прерывания микропроцессора 8 выдачей сигнала Z г запускает счетчик 5 и следующий цикл измерения скорости электропривода.

Формула изобретения Цифровой измеритель угловой скорости, содержащий импульсный датчик, генератор эталонной частоты, микропроцессор, шины адреса, управления и данных которого связаны с соответствующими входами первого и второго счетчиков, при этом выход генератора эталонной частоты соединен со счетным входом первого счетчика,

5 а счетный выход импульсного датчика соединен со счетным входом второго счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий счетчик, блок памяти, первый и второй ин0 верторы, при этом выход второго счетчика соединен через первый инвертор с входом разрешения первого счетчика и входом второго инвертора, выход которого соединен с входом прерывания микропроцессо5 ра. выход записи которого соединен с входом разрешения второго счетчика, счетный вход третьего счетчика соединен со счетным выходом импульсного датчика, выход начала цикла измерения которого сое0 динен с входом разрешения третьего счетчика, причем к входам адреса, управления и данных третьего счетчика и блока памяти подключены соответствующие шины микропроцессора.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в микропроцессорных системах управления бумагоделательными машинами. Сущность- изобретения: устройство содержит генератор 1 эталонной частоты, инверторы 2, 7, импульсный датчик 3, счетчики 4, 5, 6, микропроцессор 8, блок 9 памяти. 3-5-7-8-5; 3-6-9; 1-4; 3-4; 6-8; 6-5; 6-4; 4-9; 4-5; 8-4; 8-9. 1 ил.