Устройство для измерения скорости вращения асинхронного электродвигателя Советский патент 1979 года по МПК G01P3/48 

; . ,: Изобретение относится к области измеритель ной техники и автоматики и может быть использовано в системах контроля и управления вентипьным электроприводом для измерения скоростн вращения асинхронного электродвигателя с представлением результата в цифровой форме. Известно цифровое устройство доя измерения скорости вращения асинхронного электродвигателя с фазным ротором, использующее информавию о частоте тока статора и ротора для получения сигнала, пропорционального скорости вращения электродвигателя 1. Это устройство имеет мазкое быстродействие. Известно также цифровое устройст во для измерения скорости вращения асинхронного злектродвигателя 2, содержащее два формироватё ля импульсов, подключенрьк к фазным обмоткам статор1а и ротора электродвигателя, генератор опорной частоты, подключенный к входу первого неуправляемого делнтел частоты и к счетному входу первого из двух последовательно соединенных счет осов-делителей, Д1ва управляющих счетчика, подключенных счетными входами к выходу первого неуправляемого делителя частоты, второй неуправляемый делитель частоты, подключенный между вькодом второго счетчика-делителя И снгнальньпи входом первого вентиля, подключённого выходом к счетному входу счетчика результата, а управляюцдам входом - к выходу схемы формирования временного интервала, а четыре схемы переноса кода, запомниаюищй регистр, трбтий счетчик-делитель, второй вентиль и два блока управления, соединенные с вькод ами формирователей ,имПульсов и управляющими;входами:треТьей и четвертой схем переноса кода, причем выходы разря- ; дов первого управляющего счетчшса подключены к входам перж)й схемы першоса кода, а выхода разрядов второго У1фавляющего с ктч1пса через третью cxeNfy переноса кода подключены к входам разрядов запоминающего регистра, выходы разрядов которого подклю ны к входам ,ч етверт6й схемы переноса кода,счетньга вход третьего c4eT4Hka-flenHTeiM подключен через второй вентиль к выходу первого неупр:авляемо1Х) делителя «шстоты, а выход подключен ко второму входу второго блока управления н к первому входу схемы формирования временного интервала.I Недостатком данного устрюйства является запаздывание формирования результирующего кода на период частоты импульсов, формируемых от фазных обмоток ротора электродвигателя. В связи с тем, что эта частота может существенно меняться, особешю в переходных режимах, появляется ошибка, возрастающая с увеличением скорости изменения частоты.., Целью изобретения является уменьшение динамической ошибки. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве выходы разрядов первого управляющего счетчика подключены к входам второй схемы переноса кода, управляющие входы первой и второй схем переноса кода подключены к выходам первого и второго счетчиков-делителей, входы разрядов которых подключены к выходам соответственно первой и второй схем переноса кода, выходы четвертой схемы переноса кода подключены к входам разрядов третьего счётчика-делителя, а второй вход схемы формирования временного интервала соединен с выходом второго блока управления, соединенного также с установочными входами первого и второго счетчиков-делителей и первого управляющего счетчика, с входами обнуления неуправляемых делителей частоты, третьего счетчика-делителя и счетчика рез}Т1ьтата и с управляющим входом второго вентиля. Блок-схема описываемого устройства представлена на чертеже. Устройство содержит формирователи 1 к 2 импульсов, подключенные соответственно к фазным обмоткам статора и ротора асинхронного электродвигателя, генератор 3 опорной частоты, соединенный с неуправляемым делителем 4 частоты, два последовательно соединенных счетчика-делителя 5 и 6, два управляющи счетчика 7 и 8, пбдключенньк счетными входами к выходу делителя 4, третий счетчик-делитель 9, счетчик 10 результата, запоминающий регистр 11, четыре схемы 12-15 переноса кода, второй неуправляемый делитель частоты 16, подключенный к выходу счетчика 6, дэа блока у11равления 17 и 18, осуществляющих последовательное формирование выходных импульсов с задержкой между ними на время переходного процесса, схему 19 формирования временного интервала и два венти л. лJ, л л ЛЛ ля 20 и 21. Выход 22 формирователя 1 подключен к входу блока управления 17, выход 23 формирователя 2 подключен к первому входу блока управления 18. Вь1ходы 24-26 блока управ ления 17 подключены соответственно к входу об нуления регистра 11, к управляющему входу схе мы 14 и к входу 1обнуления1 управляющего счет чика 8. Выходы 27-32 блока управления 18 подключены соответственно к первому входу схемы 19, к входу обнуления счетчика 10, к входу обнуления счетчика 9, к управляющему входу схемы 15, к управляющему входу вентиля 20, к установочным входам счетчиков 5-7 и к входам обнуления делителей 4 и 16. Выходы разрядов управляющего счетчика 7 подключены к входам разрядов счетчиковделителей 5 и 6 через схемы 12 и 13 переноса, управляющие входы которых подключены к выходам четчиков-делителей 5 и 6. Выходы разрядов второго управляющего счетчика 8 подключены через схему 14 переноса к входам регистра 11, выходы разрядов которого через схему 15 переноса подключены к входам разрядов счетчика 9, счетный вход которого через вентиль 20 подключен к выходу делителя 4, а выход подключен ко второму, входу блока управления 18 и ко второму входу схемы 19, выход которой подключен к управляющему входу вентиля 21, подключенного между выходом делителя 16 и счетным входом счетчика JO результата. Устройство работает следующим образом. Формирователи 1 и 2 импульсов вьшолнеНы так, что при переходе отрицательной и положительной полуволн напряжения каждой фазы обмоток статора и ротора через нулевой зфовень в них формир)тотся импульсы. За каждый период колебаний трехфазного напряжения на выходе формирователей образуется по щесть импульсов. Поэтому на выходах формирователей 1 и 2 образзтотся последовательности импульсов, следующих соответственно с частотами f j 6ff к fj 6fp . Тогда можно записать: n Cfi-4 где п - скорость вращения двигателя, об/мин; р - число пар полюсов двигателя. С выхода генератора 1 и fflyльcы высокой опор- ной частоты fo поступают на вход делителя 4 ; с постоянным коэффициентом деления k. С выхода делителя 4 импульсы с частотой FO г поступают на счетные входы счетчиков 7 и 8, а также через вентиль 20 - на счетный вход счетчика 9. В счетчике 8 производится измерение текущего периода частоты f i. По каждому импульсу f, в блоке управления 17 формируются сигналы управления, последовательно обнуляющие регистр 11, переписывающие через открытую схему 14 переноса очередной код из i Tivt tit.rt/i А. П « а1Т«ч/чл /Stiar arrtvrkii «угчгт i счетчика 8, который после этого обнуляется. .Между двумя обнулениями в счетчшсе 8 подсчитываются импульсы частоть fq и к KOHIQ очередаогр период Tj в нем образуется код: f Т11ропорциональный периоду частоты f i. По каждому импульсу.частоты fj в блоке управления 18 формируются сигналы управления, последовательно закрывающие вентиль 21 через схему 19, обнуляющие счетчик результата 10, обнуляющие счетчик 9, записьгеающие через схему 15 переноса обратный код N-r из регистра И, открывающие вентиль 20, .обнуляющие делители 4 и 16 и устанавливаюиие в счетчик 7 1, а в счетчики 5 и 6 - код 2 - 1. Первый импульс опорной частоты fo, поступающий на счет ный вход счетчика 5, переполняет его и на его выходе появляется импульс, поступающий на счетный вход счетчика 6 и открывающий схему 12 переноса, через которую обратный код из счетчика 7 переписьгеается в счетчик 5. Аналогично г работает и счетчик 6. Каждым импульсом переполнения на выходах счетчиков 5 и 6 текущий обратный код из счетчика 7 переписывается в счетчики 5 и 6 через открывающиеся схемы 12 и 13 переноса. В счетчике 7 после ус тановки его в начальное положение сигналом от импульса частоты f j, производится интегрирование импульсов с выхода делителя 4. Текущий код в счетчике 7 равен: K|C-t,-f|2-d-fe-if--t, j.e. код в счетчике 7 изменяется линейно во времени. Так как обратный код из счетчика 7 записывается в счетчики 5 и 6, то при поступj QWWK иа входы счетчиков 5 и 6 числа импульсов, равных записанному в него обратному кор он переполняется, следовательно, счетчики 5 и 6 работают в режиме делителей входной частоты на козффициенты деления, равные текущему ко ду в счетчике 7. На выходе счетчика 5 ||)ормируется частота fg, 1 обратно пропорциональная текущему времени. На выходе счетчика 6 формируется частота: Pi(t) 1с i р- -г- - 1 обратно пропорциональная квадрату текущего времени. Частота Fj (t) делится; в делителе 16 на постоянный коэффициент р, равный числу пар полюсов электродвигателя. На вход вентиля 21 поступают импульсы с частотой: .Если выбрать коэффициент прюпорциональности ici - j dlO , TO можно записать i. . где , -р: Импульсы частоты FjCt) интегрируются врезультирующем счетчике 10 на временном интер вале, на который открывается вентиль 21. Этот интервал формируется схемой 19, в качестве которой может быть использован триггер с раздельными входами. По каждому импульсу меньщей частоты fj схема 19 устанавливается в положение, при котором закрывается вентиль 21. Одновременно из регистра памяти 11 через схему переноса 15 в счетчик 9 записывается обратный код NT и открывается вентиль 20, через который на счетный вход счетчика 9 начинают поступать импульсы частоты FO с выхода делителя 4. После поступления на вход счетчика 9 N импульсов он переполнится, и на его выходе сфор-, мируется импульс, который через схему 19 от- ; кроет вентиль 21. Врюмя от начала работы счетчика 9 будет равно: т.е. равно периоду частоты, f,. Так как начало формирования интервала TI совпадает с импульсом начала периода Tj, а вентиль 21 открывается через TI после начала периода Tj и закрывается по импульсу конца периода Tj, то интервал времени, на который открывается вентиль 21 равен tj - TI, т.е. разности периодов. Так как начало формирования частоты FS (t) совпадает с началом периода Т, то за время Tj-TI в счетчике результата 10 образуется код: - J - io/ i IN ) p 4,1 - p (. . io., (-|-fa 10n, р пропорциональный скорости вращения электродвигателя и численно- ; равный при i 1 скорости вращения, об/мин. Формула изобретения Устройство для измерения скорости вращения асинхронного электродвигателя, содержащее два формирователя импульсов, подключенных к фазным обмоткам статора и ротора электродвигателя, генератор опорной частоты, подключенный к входу первого неуправляемого делителя частоты и к счетному входу первого из двух последовательно соединенных счетчиков-делителей, два управляющих счетчика, подключенных счетными входами к выходу первого неуправляемого делителя частоты, второй неуправляемый делитель частоты, подключенный между выходом второго счетчика-делителя и сигйальным входом первого вентиля, подключенного выходом к счетному входу счетчи|И,

ка результата, а управляющим входом - к выходу схемы формирования временного интервала, а также четыре схемы переноса кода, запоминающий регистр, третий счетчик-делитель, второй вентиль и два блока управления, соединенные с выходами формирователей импульсов и управляющими входами третьей и четвертой схем переноса кода, причем выходы разрядов первого управляющего счеачика подключены к входам первой схемы переноса кода, а выходы разрядов второго )травляющего счетчика через третью схему переноса кода подключены к входам р&зрядовзапоминающего регистра, выходы разрядов которого подключены к входам четвертой схемь переноса кода, счетный вход третьегосчетчика-делителя подключен через второй вентиль к BbrXdjoiy первого йёуправляембго делителя частоты, а 1вК1ход подйпЬчен ко второму входу второго блока управления и к первому входу схемы формирования временного интервала; о т л и ч а ю щ е е с я тШ, trto, с целью з еньшения динамической ощибки, в нем вь1ходы разрядов первого управляющего счетчика подключены к входам второй схемы

8

переноса кода, управляющие входы первой и второй схем переноса кода подключены к выходам первого и второго счетчиков-делителей, входы разрядов которых подключены к выходам соответственно первой и второй схем переноса кода, вЬ1ходы четвертой схемы переноса кода подключены к входам разрядов третьего счетчика-делителя, а второй вход схемы формирования временного интервала соединен с выходом второго блока управления, соединенного также с установочными входами первого и второго счетчиков-делителей и первого управляющего счетчика, с входами обнуления неуправляемых делителей частоты, третьего счетчика-делителя и счетчика результата и с управляющим ВХОДОМ второго вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Немов Н. П. Измерение длины труб в процессб золочения. Автоматизация и механизация, N 1Ь 1975. ; ,. .

2.Авторское свидетельство СССР по заявке

№ 2395635/18-10, кл. IG 01 Р 3/48, 1976(прототип)