Устройство для измерения угловой скорости и ее приращения Советский патент 1975 года по МПК G01P11/00 

1

Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности, к устройствам измерения с частотными датчиками.

Известны устройства для измерения параметров движения с частотными датчиками, в которых изме1ряется период импульсов частотных датчиков, а затем результат измерения преобразуется в число, соответствующее частоте. Приращение измеряемой величины определяется путем вычитания двух результатов измерения.

Недостатком известных устройств является необходимость пересчета результатов измерения для получения измеряемой величины в требуемых единицах, что усложняет автоматизацию измерений.

Для автоматического получения результата измерения в требуемых единицах предлагаемое устройство снабжено двумя блоками масщтабирования, включающими в себя дещифраторы совпадения, число которых равно числу поддиапазонов измерения, и схему «ИЛИ, входы которой соединены с выходами дешифраторов совпадения, а выход - соответственно со входом выключения триггера управления ключом счетчика управления блока преобразования периода в угловую скорость или блока измерения приращения угловой скорости, а также триггеров управления дешифраторов совпадения, которые своими входами подключены к вы.ходам одной из схем совпадения фиксатора поддиапазонов, а выходами - к одному из дешифраторов совпадения в каждом блоке масштабирования, прп этом остальные входы дешифраторов совпадения соединены с разрядами счетчика выходной частоты делителя.

На чертеже показана блок-схема описываемого устройства, содержащего датчик 1 с частотным выходом, блок 2 управления, блок 3 измерения периода импульсов датчика 1, блок 4 преобразования периода в величину угловой скорости, блок 5 измерения приращения угловой скорости и генератор 6 образцовой частоты.

Блок 2 включает в себя счетчик 7, две схемы совпадения 8, 9 и схему «ИЛИ 10. Потенциальные входы схем совпадения 8, 9 подключены к выходу первого и т-го разрядов

счетчика 7, а импульсные - к выходу датчика 1. Блок управления имеет четыре импульсных выхода. На выходе I появляется пе/рвый импульс датчика 1 на выходе II-ш-ый импульс, на выходе III-1-й и т-ый мпульсы,

.на выходе IV-(р+1)-ый импульс, где р - емкость счетчика 7. Последний используется для приведения всех блоков устройства в исходное состояние.

Блок 3 содержит счетчик 11 чис.1а периода,

дешифратор 12 наименьшего числа периода. ключ 13, триггер 14 управления ключом 13, и переключатель диапазонов, состоящий из счетчика 15, ключа 16, схем совпадения 17, 18, 19 фиксатора поддиапазонов и схемы «ИЛИ 20. Ключ 16 управляется триггером 14 и пропускает в счетчик 15 импульсы датчика 1. Счетчик 11 через ключ 13 связан с выходом генератора 6 и подсчитывает число И1мпульсов образцовой частоты за один или несколько периодов импульсов датчика 1. Для обеспечения требуемой точности измерения число в счетчике 11 не должно быть меньше иекоторого Лыиш которое определяется точностью измерения и частотой генератора 6. Это число заносится в дешифратор 12, который связан с потенци; льными управляюш,имн входами схем совпаде:;ня 17, 18 и 19. Схемы совпадения 17, 18, 19 своими первыми имп;.льспыми входами соединены с выходом ключа 16, второй потенциальный вход схемы 1 / - с выходом первого разряда счетчика 15, а вторые импульсные входы схем 18 и 19 соединены с выходами Прго и Я2-го разрядов счетчика 15 соответственно. Выходы схем 17, 18, 19 присоединены ко входам схемы «ИЛИ :20. Указанная связь элементов приводит к тому, что если на выходе дешифратора 12 имее.ся разрешаюш,ий потенциал, то на входах схемы 20 появятся импульсы после 2-ого («1 +1)(«fE+l)-ого-импульсов датчика 1. Выход схемы 20 связан со входом триггера 14, который выключает ключи 13 и 16 при появлении импульса. Блок -;- преобразования периода в величину угловой скорости включает в себя счетчик 21, ключ 22, нропускающий имнульсы с генератора 6 на счетчик 21, Т1риггер 23 управления ключом 22, схемы «И 24, схему «ИЛИ 25 и счетчик :26 выходной частоты делителя. Счетч1:ки И, 21, схемы (24 и 25) образуют управляемый делитель частоты. Потенциальные вхо;,ы схем «И 24 подключены к потенциальны:/ - выходам разрядов счетчика 11, а импульс;;ые - к импульсным выходам разрядов счетчика 21, причем, если один вход схемы 24 с:зязан, например, с первым разрядом счетчика 11, то второй ее вход соединен с последним разрядом счетчика 21 (числа разрядов счетчиков 11 и 21 одинаковы). Если в счетчике И записано число N -: (.,2 + а,2«-1 + ... + а,2 + % , i2° ,(1) то на выходе схемы «ИЛИ 25 будут появляться импульсы, суммарная частота следования которых равна /5-«.- + « +а,Г,+ ,2где for - частота генератора 6; аг - коэффициент состояния разрядов счетчика 11, принимающий значение 1 или 0; +1 - число разрядов счетчиков 11 и 21, За время-преобразования Гпр в счетчике 26 будет записано число импульсов IS :Vor2«/2-(3) Выбрав Гпр таким, чтобы число импульсов, записанное в счетчике 21, было равно М - получим -ТГ«Так как в счетчике 21 должно быть записано число, выражающее измеряемую скорость в требуемых единицах, то ,,:,.K (6) где /(-коэффициент пропорциональности, необходимый для получения числа М в требуемых единицах угловой скорости, , rti или tiz - число периодов импульсов датчика 1 в зависимости от диапазона измерения периода, yV - число нмпульсов в счетчике 11. Ио тогда /r/Zfor --- ЛШ :v: 1 ---Nis I Таким образом, к моменту времени, когда счетчиком 26 будет подсчитано число импульсов равное NS, в счетчике 21 будет записано число М, пропорциональное угловой скорости с коэффициентом пропорциональности К. На разных диапазонах измерения число измеряемых периодов различно, и число NS должно быть разным. Узел выключения счетчика 21 образован дешифраторами совпадения 27, 28, 29, схемой «ИЛИ 30 и триггерами управления 31, 32, 33. Выход схемы «ИЛИ 30 подключен к триггеру 23 управления ключом 22 счетчика 21. В дешифраторы 27, 28, 29 заносятся числа jVsi, соответствующие поддиапазонам измерения. Сигнал прекращения счета счетчиком определяется набором числа периодов измеряемой частоты (сигнал с выхода схем 17, 18, 19) и достижением заданного числа Nsi (дешифраторы 27, 28, 29). Блок измерения приращения угловой скорости осуществляет вычисление разности двух значений зтловой скорости, измеренных в начале и конце интервала измерения. Он содержит реверсивный счетчик 34, ключи 35, 36. риггера управления 37, 38 ключами 35, 36, ешифраторы совпадения 39, 40, 41 и схему «ИЛИ 42.

Также как в счетчике 21, в счетчике 34 записывается число, соответствующее угловой скорости. При этом в счетчике 26 должно быть записано число Л/25--которое находится также, как число NIS из выражения (7). После набора числа запись в счетчик 34 прекращается. Это обеспечивается управлением ключами 35, 36 при помощи дешифраторов 39, 40, 41 и схемы 42 так же как производится выключение ключа 22. Работает устройство следующим образом. Перед началом работы счетчики 7, 11, 15, 21, 26 и 34 обнулены, ключи 13, 16, 22, 35, 36 заперты. Первый импульс датчика 1 открывает ключи 13 и 16, и на счетчик 11 начинают поступать импульсы генератора 6. Этот же первый импульс подготавливает к срабатыванию Т1риггер 37 управления ключом 35. В это же время на счетчик 15 поступают импульсы датчика 1. Если за время первого периода сигнала датчика 1 в счетчике 11 накопится число VMHII; определяющее точность измерения, то на выходе дешифратора 12 появится разрешающий потенциал, и второй импульс датчика 1 с выхода первого разряда счетчика 15 через схему «И 17 пройдет на выход схемы «ИЛИ 20. Если же частота сигнала датчика 1 достаточно высока, то на выходе схемы 20 появится импульс со схемы 18 или 19 после прохождения П1 или П2 периодов сигнала датчика 1. Импульс на выходе схемы «ИЛИ 20 закрывает ключи 13, 16 и перебрасывает триггеры 23, 37, открывая тем самьш ключи 22 и 35. По мере заполнения счетчика 21 на выходе схемы «ИЛИ 25 появляются импульсы, заполняющие счетчик 26. Как только в счетчике 26 накопятся числа импульсов, соответствующие выражениям (7) и (8), на выходе схем «ИЛИ 30, 42 появятся импульсы, которые закроют ключи 35, 22. При этом в счетчиках 21 и 34 заиишутся значения - и -- соответсттвенно, где т - число части разрядов счетчика 7. Па этом иервый этан работы заканчивается. Па втором этапе начальным является /п-ный импульс датчика 1, который, пройдя схемы 9, 10, открывает ключи 13, 16 и подготавливает триггер 38 (счетчики И, 15, 26 в конце первого этана обнуляются). Пачинается измерение угловой скорости на конце интервала измереПИЯ. После набора требуемого числа периодов сигнала датчика 1 как и ранее срабатывает схема 20, закрывающая ключи 13, 16 и открываюшая ключи 22 и 36. Числа нмпульсоь, которые поступят на вход счетчиков 26 и 34 также определяются выражениями (7) и (8). После окончания счета счетчиками 26 и 34 в них а JJ t запишутся числа, соответствующие 2ni При этом счетчик 21 оба этапа работает на , а счетчик 34 во время второго этапа работает на вьипггание. Поэтому в конце интервала измерения в счетчике 2(J будет записано среднее значение скорости вращения за интервал изменения, а в счетчике 34 - приращение скорости вращения за это же время. После завершения второго этана на выходе IV счетчика / появляется импульс, который обнуляет все счетчики и подготавливает устройство к следующему измерению. Таким образом, данное устройство позволяет автоматически производить перевод результата измерения в единицы скорости вращения с учетом поддиапазона измерения. Предмет изобретения Устройство для измерения угловой скорости и ее приращения, содерлсащее частотный датчик, блок управления, генератор образцовой частоты, блок измерения периода с переключателем поддиапазонов, включающим в себя схемы совпадения фиксатора поддиапазонов, блок преобразовання периода в угловую скорость, включающий в сеоя управляемый делитель частоты, счетчик выходной частоты делителя и счетчик управления делителем и записи угловой скорости с ключом и триггером уиравления, и блок измерения приращения угловой скорости с реверсивным счетчиком, ключам п и триггерами управления ключами, отличающийся тем, что, с целью автоматического получения результата изме|рения в требуемых единицах, оно снабжено двумя блоками масштабирования, включающими в себя дешифраторы совпадения, число которых равно числу поддиапазонов измерения, и схему «ИЛИ, входы которой соединены с выходами дешифраторов совпадения, а выход - соответственно со входом выключения триггера управления ключом счетчика управления блока преобразования периода в угловую скорость или блока измерения приращения угловой скорости, а также триггеров управления дешифраторов совпадения, которые своими входами подключены к выходам одной из схем совпадения фиксатора поддиапазонов, а выходами - к одному из дешифраторов совпадения в каждом блоке масштаоирования, при этом остальные входы дешифраторов совпадения соединены с разрядами счетчика выходной частоты делителя.

Л