Дискретный измеритель мощности Советский патент 1979 года по МПК G01L3/10 G01L3/24 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения мощности, пер дайаемой врашаюшимися валами, ИзвесггныЙ, измеритель мощности, содержащий измеритель деформаций, связан с генерат&роМ, счетчик измерения д формации и результата, логические схемы не обеспечивает требуемой точностейиз мерения мойхности l. Наиболее близким по технической.сущ ности к язоёрётению является дискретный измеритель мощности, содержащий фазовый измеритель деформаций, связанный со схемами И, счетчиком; измерения деформации и счетчиком интервала измерения с анализаторами О, блок синхронизации, соединенный .со схемой управления ,и схемы ИЛИ К недостаткам известного измерителя мощности относится низкая точность измерения. Целью изобретения является повыше ние точности измерения мощности, . Это достигается за счет в предлагаемое устройство введеао устройство возведения в квадрат, аходы которого связаны с вьгходами схем И и схемы управления, а В1ыход соединёа с fexoдом схемы управлений, Устройство возведения в квадрат выполнено в вйде счетчика интервала измерения, счётчика результаггй и регистра, разрядные Бходь через блок эентилей соединены с разрядными выходами счётчикарезультата и счётные входы счетчика интервалов измерения и счетчика результата через Соответствующие схе мы ИЛИ связаны с вьрсодами схем И, причем первые аходы относящихсяК разным счёт икам схем И соединены попарно и подключены соответственно к первому, второму и третьему режимным выходам схемы управлений, а вторые входы Каждой из относящихся к счетчику интервала измерения cixeM И подключены соответствейно к выходу одного из формароaaTeJieft фазового измерителя деформации. к первому командному выходу схемы управления и к выходу задающего блокасинхронизации, при этом вторые нходы каждой из относялнихся к счетчику результата схем И соединены соответственно с выходом делителя блока сиахронизации, со вторым и третьим командными къщоц&мк схемы управления. На чертеже представлен опйсьтаемый) дискретный измеритель мощности. Дискретный измеритель мощности состоит из фазового измерителя дёформадии 1, датчиков деформации 2, 3, формирова,теля иь пулйсов 4,5, фазового Дискриминатора 6, блока, сиахронизацйи 7, высокоЧ 1ст.с)ТНбго кварцевого эадаюшего гене ратора 8, дейителя частоты 9, схем yiiр звлейия 10, схем И ll-le, схем Й7Ш 19, 20, pesiepcHBHorp 21 измерения деформации устройства возведения в квадрат 22, вычитающего счетчиАка 23 инте рвала измерения, счётчика 24 результата, регистра 25, йналйзйгоров О 26,. 27, блока йентилей 28 передаНи кода из perHCTpia в счётчик ййтервала .ния, 6Лока;ве(-1тилей 29 передали кода из счетчика ййтербйлй из «1ёренйй s регистр, блркй вёатйлей 30 П(Эредачи код из счётчйка результата регистр, первого 31, второго .32 третьего 33 рёжймньгх Bbixorib.B уйравйения ,пёрвого-шестРго србтветственнР 34-39 кййавдньйе бьйсодрв управдеййя, син.ХронйзйруЮйхего йхода 40 схеМь упрзйв-. лейия, первоГб 41, второго 42 команд-. ньк Ь.ходов схёйь уираЬл.ен.ая.- . Фазовый йз.1ле|ритепь деформации 1 содержит Датчики дефрр маиий И и 3, выхоДЬ1 каждого из которьгх через форкшрователи. импульсов 4 и 5 связаны с входами фазового дискриминатора 6,- чей эыхба; соедйней с перв.бпл вх6до.м трё.х&хо-: дРВой схемы И 11, а вькод форШррвйтеля 5 связан со BTOptnvt входом схемы, И 13. Вьгход схемы И11 подключен к суммирухсшему й.хбду рёверсивйого c4eiv Измерения деформации 21, вычитаюший аход KOTOpo. связан с выходом схе Мы И 12. Блок синхротйизадай 7 содержит вые окочастйтный квараевыЙ задающий генератор 8, соединенный с&ойм выходом с входом делителя частоты 9, а также с сянхронизируюадйм входом 40 схекил управления 10 н со вторыми входами схем И 13., 14о Выход делителя 9 подключен ко вторым входам схем И 12 15, Устройство возведения В квадрат 22 содержит регистр 25, разрядные выходы и нходы которого через блоки вентилей 28, 29 соединены соответственно с разрядными .входами и выходами счетчика интервала измерения 23, Разрядные нходы регистра 25 через блок вентилей 30. связанытакже с разрядными вьгходами счетчика 24 результата. Счетные вьгходы счетчиков 23 и 24 через свои схемы ИЛИ 19 и 20 подключены соответственнр к выходам схем И 13, 14, 17 и схем И 15, 16, 18, Первый режимный выход 31 схемы упраёленйя 10 соединен с третьим нходок схемы И 11 и с первьтми входами рх.емы И 13, 15. Второй режимный выход 32 схемы управлейия 10 связан с первыми входами схем И 17, 18 а третий рёжймньШ Б.111Ход 33 - с первыми Вхвдами Схем И 12, 14, 16. ГТервьЕЙ ком&йдйый .Ььгход 34 схемы управления 10 поякйючён ко второму входу: с. И 17, второй команднь1й вьЬсод 35 подключен ко V вторЬму; входу схемы И 18. а гретвй комайДйый вьгход 36 - ко второму вх;рду . . .СХеШ) И 16. Импульсные входы блоков вентилей 2S, 29, ЗО срёцинены.Срответствейно с ког 1андйьй й выходами 37, 38, 39 схемй упр авлёнйя 10. Выхбды перейоднения счетчиков 21 и 23 через рврй анализаторы О 26 и 27 сбязайы cooтМй ствённо С: KoivIaйДiaьIMи входами 41, 42.. -с.хёмыуправления 10. Цепи йачальйРй ус- ., счётчиков 21, 23, 24 и регист ра 25 начертеже непоказайы - .. . . - . . . ЛрРцесс определениямо1и:йостй устройством СОСТОИТ из трех режимов: первый режим - измерение второй г- возведейие в квйдрат, третий - вьйнсление. .. ., :. Датчики деформации 2 и 3, зё1крепленнцё В К0нтрсм1ьных,с бниях вала, выра-. батывают сигналы. вре1|Лвнной сдвиг ДТ между которьши пропорционален отнрше - . ниЮ угла закручивания сечеййй при пере. даче валом крутяшегр мрмента Mjjp к угловой скорости вращения вала /х. Этк сигналы поступают на формирователи.,импульсов 4 и 5, на вьгкрдах которых пЬлу-г чаютсй. опрея ённрй форкил импульсы с. 4actoTofl следования, пррйорциональйой ; угловой скорости врашенйя вала tJ, причем вре енной сдвиг между последоват льй остямиимпульсов, полученныхна выходе формирователей 4 и 5 равен вр&менному сдвигу мезкду сигналами датчиков деформации 2 и 3 ПЬстзгашщие на входы фазовьгр дискриминатора 6 после- доватейьносШ импульсов преобразуются на его ВЫХОДЕ в новую последовательность импульсов, длительность которых равна измеряемому времеийому сдвигу мегкду сигналами датчиков, а период их следования ,Т0 обратно пропордионален. урлрвой скорости вращения вала: К, :. . Т4 Хч Ч eff-t U) где Kj- коэффициент пропорциональности. В режиме измерение на пер1врм режимном выходе 3i схемы управления ДО формируется разрешающий потенциал. При этом на вычитающий счетчик 23 через ; схемы И 13, ИЛИ 19 поступают ймйульсы от формирователя 4 с периодом фиксирэванное число С которых (задавае мое начальной уставкой-счетчика 23} определяет время измерения С То«Г На суммирующий вход реверсивного Ьчетчика 21 в момент поступления импульсов от фазового дискрйминатора 6 через схему И 11 поступают счетные импульсы от за даюшего генератора 86 периодом Т, число КОТОРЫХ за один период Т : составляет ; /, а за все арёмя измерейкя: .s .: - :.: :-:- :.. :. ....:. Времаняой Сдвиг ДГ между сигнала мн датчиков пропорционален OTHioiaeHHio угла закручивйния сечений вала у к угловой скорости вращения вала сЬ; :; ;- V;;; :,V--vb) гдё А- коэффициент пропорциональности Известно, что угол закручивания сёчаний ВЕша пропорционален величине крутйшего момента, перетаваемого вйлом: :. . ;. .;.в-Мкру;;. и)- ; ,/ гяе -В - коэффициент пропс/рдиональноСтв Тогда, подставляя выражений (3) н (4) в выражение (2), получим, что йз- МёрёвноШ в счетчтее 21 йсло .импульсов ,€удет равно Одноврёма&во с этим с вьпода делитапя 9 вмпудьсы с периодом (Ккоэффициент делания двлйтеля 9) чараз схемы И 15, ИЛИ 2О роступайиг йа счатчик 24о Число импульсов П. t подсчитываемое счатчнком 24 за время измерения С Т будет равно 6 9 6 Режим измерение заканчивается по сигналу, поступающему: на второй команд.ный вход 42 схемы управления 10 с выхода анализатора О 27, свидетельствующего об обнулении счетчика 23 В режиме возведе:ние в кв1адрат раэрещаюший потенциал переключается на второй режимный выход 32 схемы управления 10. В 9. Р&нсиме работает только устройство возведения в квадрат 22 совместно: со схемой управления 1О, синхронизйруемой Сигналами зацавэщего генератора 8. . В процессе работы усту}6Йство возведения в квадрат 22 реализует следующее известное аналитичебкое выражение квадрата числа в виде чисророго ряда .4.1). (7) . ..- .лЯ . 5. .. ,: По сигналу с командного выхода 39 схемы управленйяЮ, поступающекдг на Управляющий вход блока вентилей 30, число П передается ИЗ счетчика 24 в регистр 25 Счетчики 23 и 24 обнуляются, а на вьиодаХ управлений Ю форЦируется следующая ийкличеекая последоЬатепьнЬсть илшульсов. По сигнайу с выхойа 3 число ИЗ регистра 25 через блок вентилей 28 поступает в счетчик 23. Зат1эм по сигналам Q вькодов 34 и 35 через схемы И 17, 1$ и сйсемы ИЛИ 19, 20 производится вычитание единицы в счетчике 23 и добавление едйняаы в счетчик 24, за счёт 4ert осуществляется по Лучение в каждом aHfcrte счета в счетчике 23 нового текущего экаченйй пёремейной L и добавление единицы в счетчик ре/зультата, см.формулу {7) По сигналу с выхода 38 схемы управления 1О текущее значение i счегчйка 23 через блок вентилей 29 запоминается в регистре 25. Затем на вьЕсодах 34 и Зё схемы управленая Ю формируются последова(Т«1ь нести ймпуяьсов таким образам, что на каждый отсчйтЫ1аагощий импульс, поступающий на вычитающий счетчик 23, формируется два импульса, поступающих на Ьход Счетчика 24, Поступление указанных серий импульсов в каждом цикле прекращается при обнулений счетчика 23 И формиррванин сигнала с выхода анализа тора 6 27 на вход 42 схемы управпенйя Ю.- , .. Таким образом, в счетчике 24 в каждом цикле реализуется Суммирование теущего значения величины 21 +1. Указан1ая последобательность действий циклически повторяется до момента, когда ,при формировании очередного значения i содержимое счетчика 23 станет равным нулю и на выходе анализатора О 27 сфор мируется сигнал, определяющий момент завершения процесса возведения числа rl2, в квадрат, результат которого получается в счетчисе 24 и по сигйалу с выхода 39 через блок вентилей 30 пересылается в регистр 25. 3 режиме вьгаисление разрешающий потенциал переключается на третий режимный выход 33 схемы управления 10, подключенной К первым входам схем И 12, 14,.,16. В Этом режиме осуществляется подача йа вычитающий вход счетчика 21 импульсов от делителя 9 через схему И 12 с периодом следования ,. Ьдновремейно с помощью формируемых схемой управления 10 командных сигналов реализуются циклические действия, заключающееся в пересылке числа rlJ из регистра 25 через блок вентилей 28 в вычитающий счетчик 23 к формировании им пульсов с периодом, равным ri2 t y тем нодачи на счетчик 23 импульсов от задающего генератора 8 через схемы И 14, ИЛИ 19 и фиксирования схемой управления 1О момента обнуления счетчика 23 по сигналу от анализатора О 27, по каждому из которых на третьем командном выходе 36 схемы управления 1О фopмиpyetcя имйуль, который через схемы И 16, ИЛИ 20 поступает на рчет чик 24 результата. Затем описанные циклические действия повторяются и продолжаются в течейие йременй, равного Tci, формируемого путем вычитания П f импульсов %з счетчика 21. Данный режим завершается при постушгений на командный вход 41 схемы управления 10 сигнала с выхода анализатора О 26, свидетельствующего об обнулении счетчика 21.,. В результате этого число импульсов, зафиксированное счетчиком 24 результата, будет равно: . (8) 1еч Подставляя выражения (5) и (6) в ыражение (8) и учитьюаи выражение (1), лучим: А-В. JK как MoxttHCtCTb, передаваемая вапом, эна: то, принимая:. Kf-t i окончательно получим . Следовательно, полученное в счетчике 24 результата число импульсов пропорционально мощности, передаваемой валом. Таким образом, предлагаемое устройство опред|еляет мощность, передаваемую вращающимся валом, на основании измерения составляющих величин (крутяще1Го момента и угловой скорости Вращения вала) в один и тот же Интервал времени { в режиме измерение), что позволяет повьюить точность измерения мощности за счет ийкпючеция влияния динамики изменрния составляющих величин. Форму лаизобретения 1.Дискрётньлй йзмерит1аль мощности, еодёрасащйй фазовый измеритель дефорйацйи, связайный со схемами И, счетчиком измерения деформации и счетчиком интервала измерения с анализаторами О, блбк синхронизацйги, средйвеиный Со схемой управления, и схемы ИЛИ, о т- л и ч а ю щ и И С я тем, что, с целью повьниения точности измерения мощности, в негб вйедейо устройство возведения в квадрат, входы которого связаны с выходами схем-И и схемы управления, а выход Соединен с в:ходом схемы управления. 2,Измеритель по п. 1 о т л и ч ающ и и с я тем, что устройство возведения в квадрат вьтолнэно в виде/счетчика интервала измерения, счетчика результата и регистра, разрядные аходы которого ,через блок ёентйлей соединены С разрядньплйвьгходами счетчика результата, а Счетчые входь счетчика интервалов измерения а Счетчика результата через соответствующие Схемы ИЛИ связаны с выходами схем И причем первые входы отнсх:я.Ши.хся к разным счетчикам схем И соединены попарно и подключены Соот ветственно к первому, второму и третьему режимным выходам схемы управления, а вторые аходы каждой из относящихся к счетчику интервала измерения схем И подключены соответственно к выходу одного из формирователей фазового дзмерктеля деформации, к Первому ко.манцному выходу схемы управления и к

выходу задаюшего генератора блока синхронизации, при этом вторые входы каждой из относящихся к счетчику результа та схем И соединены соответственно с выходом делителя блока синхронизации, со вторым и третьим командными выходами схемы управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 3156Э7, кл. &01 Ь 3/10, 1964, ; 2. Патент США № 364О131, 7.3-141, 1969. (прототип).