Цифровой измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя Советский патент 1978 года по МПК G01P3/48 

1

Изобретение относится к измеритель ной и преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования скорости вращения асинхронных электродвигателей, имеющих роторную обмотку, в пропорциональную ей частоту следования импульсов и для цифрового измерения скорости вращения электродвигателей в системах контроля н управления автоматиг- , зированным электроприводом.

Известны цифровые измерители скс ости, содержащие формирователи импульсов, генератор опорной частоты, счетчики и логические блоки flj.

Недостатком известных измерителей является относительно низкое быстропей- ствие.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является цифровой измеритель скорости вращения асинхронного эпектродвигателя с фазным ротором, содержащий два формирователя импульсов, входы которых подключены к фазным обмоткам соответственно статора и ротора электродвигателя, генератор опорной частоты и блок вычитания импульсов, выход которого подключен к импульсному выходу измерителя и ко входу счетчика результата, подсоединенного входом сброса к выходу первого делителя частоты 21.

Недостатком прототипа являются недэстаточно высокие точность и быстродействие.

Цель изобретения - повыщение точности и быстродействия измерителя.

Поставленная цель достигается тем, что измеритель содержит два управляющих счетчика, второй и третий делители частоты, два блока управления, два блока переноса кода и два yпpaвляe fыx делителя частоты, информационные входы которых подключены через второй делитель частоть к генератору опорной частоты, а управляющие входы - через блоки переноса кода к выходам соответствующих управляющих счетчиков, счетные входы которых соединены со входом первого делителя частоты и подключены через третий делитель частоты к генератору опорной частоты, выходы управляемых делителей 363 частотьг подсоедимены к двум входам блока вычитания импульсов, подкшоченного третьим входом к генератору опорной ча тоты, и к первым входам соответствующих блоков управпения, вторые входы которых подключены к выходам соответствую щих формирователей импульсов, а выходы ко входам сброса соответствующих управляКЩих счетчиков, к входам сброса и управления делителей частоты и к управляющим входам блоков переноса кода. На чертеже изображена блок-схема цифрового измерителя скорости вращения асинхронного электродвигателя. Измеритель содержит формирователи импульсов 1 и 2, подключенные соответственно к фаэам А, Bj, Cj статора и АЛ, Brt, €2 ротора асинхронного электродвигателя 3, генератор 4 опорной частоты, три делителя частоты 5, 6, 7, два управляемых делителя частоты 8, 9 каждый из которых может быть выполнен, например, из счетчика Ю, регистра памя ти 11 и блока переноса кода 12. Кроме того, в состав измерителя входят два управляющих счетчика 13 и 14, два блок переноса кода 15 и 16, два блока управления 17 и 18, блок вычитания импульсов 19 и счетчик результата 2О. Выход 21 формирователя 1 подключен ко входу блока управления 17, а выход 22 формирователя 2 подключен ко входу блока управления 18. Выходы 23-26 блока управления 17 подключены соответственн к управляющему входу блока переноса кода 12, ко ВХОДУ сброса регистра памяти - -. г. ... . .. 11, к управляющему входу блока переноса кода 15 и ко входу сброса управляющего счетчика 13. Ана-логично выходы 27-30 блока 18 подключены к входам блоков 9, 14, 16. Выход генератора 4 подключен к входам делителей 5, 6 и к синхронизирующему входу блока 19 вычи тания Импульсов. Выход делителя 6 подключен к информационным входам управля емых делителей 8 и 9, выходы которых подключены к входам блока 19 вычитания импульсов, выход которого подключен к счетному входу счетчика 20 результата, вход сброса которого через делитель 7подключен к выходу делителя 5, к которому подключены также счетные входы управляющих счетчиков 13 и 14, выходы разрядов которых через блоки переноса кода 15 и 16 подключены к управ- ляющим входам управляемых делителей 8и 9. Работает измеритель следующим образом. Формнрователи импупьсов 1 и 2 по-грбены таким образом, что при переходе отрицательной и попожчтепьной полуволны напряжения каждой фазы обмоток статора и ротора через нулевой уровень, в них ормируются импульсы. Следовательно, за каждый период колебания напряжения трехазной сети на выходе формирователя появляется шесть импульсов. На выходе формирователя 1 образуется последовательность импульсов с частотой следования ti-bi,, ,ана выходе формирователя 2 - последовательность импульсов, следующая с частотой f 2 6 f р . Тогда :(i,-i,-i т.е. если вычесть две последовательности импульсов Р И р i 2 результирующая частота будет численно равна скорости вращения в единицах оборотов в минуту. Импульсы высокой опорной частоты i-, с выхода генератора 4 поступают на входы делителей 5 и 6. Коэффициент деления.делителя 5 выбирается равным Kj 10 (где 1, 2 ... И1 ), а коэффициент деления делителя 6 выби рвется равным числу пар полюсов электродвигателя - Р. Тогда частота на выходе делителя 5 будет равна , а на выходе делителя 6 будет равна . .Импульсы с частотой следования PQI поскупают на счетные входы управляющих счетчиков 13 и 14, в которых они суммируются во временных интервалах, равных соответственно периодам T,i/f , и Tn-i/f интервалы формируются подачей импульсов управления -от блоков 17 и 18 на входы сброса 26 и 30 счетчиков 13 и 14, За время суммирования в счетчиках 13 и 14 образуются коды .т, M.N Ti-jji 1 пропорциональные периодам частотf и in, поступающих с формирователей 1 и 2 на входы блоков управления 17 и 18. Перед каждым сбросом счетчиков 13 и 14 коды н Нгу переносятся через блоки 15 и 16 в предварительно сброщенные регист ры памяти 11 . ;управляемых делителей частоты 8 и 9. Эти коды являются коэффициентами деления соответствующих делителей. Каждым импульсом с выхода вычитающего счетчика 10, поступающим на вход блока управления 17, кодХц из .регистра 11 через блок 12 переписывает5ся в счетчик 10, на счетный вход кото ;х)го поступают импульсы с частотой Pg Поспе списания записанного в счетчик 1 числа на его выходе появляется импульс повторяющий процесс деления. На выходах управляемых делителей 8 и 9 образуются последовательности импульсов, следующих с частотами -. , PL/IOT, -Р пропорциональными мгновенным значения частот тока статора и ротора асинхронного двигателя. Эти последовательности импульсов поступают на блок вычитания импульсов 19, на выходе которого формируется последовательность импульсов, следующая с частотой РЛ (Л)-1очисленно равной при скорости вращения двигателя в единицах оборотов в минуту. HacTOTalg может использоваться в качестве сигнала скорости в системах автоматизированного электропривода Импульсы этой частоты, суммируясь в счетчике результата 2О за временной эталонный HHTepBanTjii jj , образует на выходах разрядов счетчика код - БЫХ ИЭМ численно равный скорости вр щения двигателя в об/мин. Эталонный ин тервал образуется подачей на вход сброса счетчика 20 импульсов с выхода дели теля 7, подключенного к выходу делителя 5. Благ:одаря увеличению вычитаемых частот в10/Р раз можно существенно повысить чувствительность вычитающего блока, а также повысить точность и быст родействие устройства. Если делитель 6 сделать из кольцевого счетчика с выводами после каждого разряда на перекшо- чатеяь, через который осуществляется сброс делителя, то легко можно осуществить переход с одного значения Р на дру гое, т.е. устройство можно использовать без переналадки для электродвигателей с любым числом пар полюсов. Блок вычитания импульсов может быть выполнен по известной схеме из триггера на разные входы которого поступают вы6читаемые последовательности импульсов, .и элемента И, управляемый вход которого подключен к одному из выходов триггера, а импульсный вход - к соответствующему входу триггера. Для нормализации работы триггера при совпадении импульсов сравниваемых последовательностей можно использовать способ разнесения этих импульсов путем синхронизации этих последовательностей импульсами более высоких опорных последовательностей, сдвинутых относительно друг друга на половш1у периода (l8O ). Синхронизацию можно осуществить с помощью двух триггеров, а синхронизующие последовательности импульсов можно получить из опорной ig с помощью триггера со счетным входом, на разных выходах которого с помощью дифференцирующих элементов формируются две последовательности 1(3/2, сдвинутые на Тд относительно друг друга. Синхронизирующие последовательности можно также получить с помощью линчи задержки, равнойТд/2 . Если необходимо в peзyпьтиpyющe счетчике получить число в единицах какого-либо параметра, связанного линейно со скоростью электропривода, например, производительности объемного насоса, который вращается этим электроприводом, то в делитель 5 вводится в качестве коэффициента цифровой код, характеризующий коэффициент пропорциональности между скоростью и требуемым параметром. Такое построение устройства расщиряет его функциональные возможности и область применения, позволяя совмещать функции масштабирования, умножения и счета импульсов. Устройство намечается использовать для получения частотно-импульсного сигнала, п|юпорционального скорости, для ввежния обратной связи по скорости в системах автоматизированного вентильного электропривода (например, по схеме асинхронно-вентильного каскада для управления производительностью дозировочных насосных агрегатов), и для цифрового измерения скорости или пропорционального ей параметра. Формула изобретения Цифровой измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя, содержащий два формирователя иппульсов, входы которых подключены к фазным об мот