Цифровой измеритель низких скоростей Советский патент 1979 года по МПК G01P3/48 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НИЗКИХ СКОРОСТЕЙ

I

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано для измерения низких скоростей вращения различного рода валов и механизмов.

Известны цифровые датчики скорости вращения, содержащие импульсные или частотные датчики и измерители частоты или периода 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой измеритель скорости 2, содержащий частотный датчик, блок задания временного интервала, вентиль, генератор эталонной частоты и счетчик.

К недостаткам известного устройства следует отнести малую точность измерения при низких скоростях вращения из-за увеличения времени измерения, что увеличивает динамические ощибки.

Целью изобретения является повыщение точности измерения при низких скоростях вращения.

Это достигается тем, что в предлагаемом измерителе в качестве датчика скорости использован т-фазовый фазовращатель, подключенный через формирователь к делителю частоты, выход которого соединен с вентилем, и введен блок вычитания длительности полупериода возбуждающего напряжения фазовращателя, выполненный в виде триггера с раздельными входами, элемента

И и накопительного счетчика, при этом входы триггера соединены с выходом делителя частоты и наполнительного счетчика, первый вход элемента И подключен к выходу генератора эталонной частоты, его выход - к входу накопительного счетчика, а выход

триггера подключен ко второму входу элемента И и к вентилю.

Сущность изобретения и принцип его действия поясняются блок-схемой на фиг. 1 и временными диаграммами на фиг. 2.

Устройство содержит фазовращатель 1 ш-фазного питания (например сельсин, индукционный редуктосин, СКВТ, индуктосин и др.), соединенный с контролируемым объектом, скорость вращения которого измеряется, и электрически - с входом формирователя 2, который через счетчик 3 подсоединен к элементу И 4 и триггеру 5 с раздельными входами. Выход триггера 5 через элемент И 6 соединен со счетчиком 7. Генератор 8 эталонной частоты подключен к элементам И 6 и И 4, выход последнего соединен со счетным входом 9 цифрового частотомера 10, работающего в режиме счета импульсов. Выход элемента И 11 подключен к входу 12 внешнего запуска цифрового частотомера 10. С выхода фазовращателя 1 т-фазного питания, ротор которого вращается против направления вращения магнитного поля статора, снимается сигнал частоты:

f-fo+e

;i;

где fo - частота переменных напряжений, питающих m-фазовую обмотку статора фазовращателя;

Р - число пар полюсов фазовращателя;

п - скорость вращения ротора, об/мин.

Рещение уравнения (I) относительно измеряемой скорости вращения с учетом того, что f т|г, fo -, где 7 и Го - периоды напряжения, записывается в следующем виде:

п 60 /(f 60 .T 60io /т .7Vf

р v о; Р т-то р

Разность периодов То - Т определим путем подсчета количества импульсов УИ от эталонного генератора 8 за период времени Д Г Го - Г, в этом случае

М Д Г-Гк,

где f к - частота импульсов напряжения генератора эталонной частоты.

Из (2) и (3) следует:

п -|OJ5 м-Ч

(4)

В случае пропорционального преобразования параметров f и Д Г с коэффициентами пропорциональности k и , где k, -6 - действительные числа, выражение для скорости вращения принимает вид:

п .(KM).f,

(5)

где -pf - значение постоянного коэффициента преобразования.

Следовательно, для получения результата измерения, пропорционального скорости вращения, необходимо определить произведение (КМ), а для обеспечения численного равенства результата измерения скорости вращения необходимо выполнить условие 10 где а - целое действительное число.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода фазовращателя 1, преобразованное в прямоугольные импульсы формирователем 2 (см. фиг. 2,а) подается на вход счетчика 3 емкостью NI . Емкость счетчика 3 выбирается исходя из требуемой точности измерения и значения измеряемой скорости вращения. Нулевым потенциалом с выхода счетчика 3 (см. 2,6) на выходе триггера 5 с раздельными входами устанавливается положительный потенциал (см. фиг. 2,в). При этом подготавливается элемент И 4, открывается элемент И 6 и на счетчик 7 поступают импульсы напряжения генератора 8 эталонной частоты (см. фиг. 2,г).

Длительность положительного прямоугольного импульса, формируемого на выходе триггера 5, устанавливается равной полупериоду напряжения с выхода счетчика 3 при скорости вращения ротора фазовращателя, равной нулю, т. е. . Для этого емкость Na счетчика 7 должна удовлетворять условию Nafc Тд, где Т - период следования импульсов генератора 8 эталонной частоты.

Во второй половине периода напряжения 0 с выхода счетчика 3 положительным потенциалом открывается элемент И 4 и импульсы напряжения эталонного генератора 8 поступают на счетный вход 9 цифрового частотомера 10 (см. фиг. 2,д).

Счетчик 7, отсчитар иcлoв и.мпульсов Nj, генератора 8, устанавливает на выходе триггера 5 нулевой потенциал, при этом элементы И 4 и И 6 закрываются. Так как элемент И 4 на время Г (Гр - Т) от крыт, то на счетный вход 9 цифрового частотомера 10 за один период напряжения с выхода счетчика 3 поступает ГГ импульсов напряжения генератора 8 эталонной частоты.

С приходом нулевого потенциала с выхода счетчика 3 вновь устанавливается положительный потенциал на выходе триггера 5 с раздельными входами и т. д. Следовательно, серия импульсов напряжения на выходе элемента И 4 появляется в каждом периоде напряжения на выходе счетчика 3.

Очевидно, что за интервал времени счета t(,4. цифрового частотомера 10 на его счетный вход 9 поступает импульсов напряжения генератора 8 эталонной частоты, и его показания будут пропорциональны измеряемой скорости вращения, в соответствии с выражением (5), в ко0 TOpOM/(,.

При одном импульсе напряжения с выхода счетчика 3 за интервал времени счета цифровой частотомер 10 работает в режиме внещнего запуска и в момент появления имS пульсов напряжения на выходе элемента И 4 запускается импульсом напряжения с выхода элемента И 11 (см. фиг. 2,е) через вход 12 внешнего запуска.

Формула изобретения

Цифровой измеритель низких скоростей, содержащий датчик скорости, подключенный через вентиль к счетчику, и генератор эталонной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве датчика скорости использован m-фазовый фазовращатель, подключенный через формирователь к делителю частоты, выход которого соединен с вентилем, и введен блок вычитания длительности полупериода возбуждающего напряжения фазовращателя, выполненный в виде триггера с раздельными входами, элемента И и накопительного счетчика, при этом входы триггера соединены с выходом делителя частоты и накопительного счетчика, первый вход элемента И подключен к выходу генератора эталонной частоты, его выход - к входу накопительного счетчика, а выход триггера подключен к второму входу элемента Инк вентилю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

М.-Л., 1966, с. 61-84.

2.Авторское свидетельство СССР № 386339, кл. G 01 Р 3/54, 1971.