Устройство для автоматическогоизМЕРЕНия СКОРОСТи и НАпРАВлЕНияВРАщЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01P3/54 G01P5/06 

1

Изобретение стносится к измерительной технике и предназначено для использования в автономных икфровых измерителях течения с автоматической обработкой результатов наблюдений.

Известны устройства для автоматического измерения параметров морских течений, содержащие датчики скорости вращения вертушек, выполненные в виде герконов и магнитного элемента, счетч 5ка единичных импульсов, схемы управления и передачи данных 1,2

Однако данные устройства сложны в техническом отношении и поэтому не могут быть успешно использованы в автономных приборах, работающих,как правило, на ограниченных по мощности источн 1ках питания.

Известны также датчики и устройства для измерения скорости и направления вращения, содержащие магнитный воздействующий элемент и герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы) и схемы формирования знака вращения 3 , 4 .

Однако, они либо не обладают необходимой надежностью в определении направления вращения, либо у них сложна конструкция формирования знака вращения.

Известен также датчик, который содержит магнитные элементы, герконы, реле повторители, дополнительные реле. Для индикации результатов его измерений в цифровом виде может быть применена традиционная схема счетчика с триггером знака 5.

Недостатком известного датчика является низкое быстродействие, которое проявляется, в первую очередь, при передаче.и обработке на ЭВМ результатов измерений в цифровой форме. Это обусловлено тем, что для индикации направления вращения используется дополнительный двоичный разряд выходного кода.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что узел индикации скорости и направления вращения состоит из схемы ИЛИ, схемы И, дополнительной схемы И, R S-триггера индикации направления, дополнительного Н,8-триггера, логической схемы однозначности и счетчика, причем выход первого формирователя соединен с первым входом схемы ИЛИ и с R-входом дополнительного триггера, S-вход которого подключен 0 к выходу второго формирователя и второму входу схемы ИЛИ, а выход ко второму входу дополнительной схе мы И, первый вход которой соединен с третьим входом схемы ИЛИ и выходом третьего формирователя, а выход с S-входом триггера индикации направления, R-вход которого подключен к шине сброса, ко второму входу схе мы И, к R-входам счетчика и к выходу логической схемы однозначности, вто рой вход которой соединен с выходом триггера индикации направления, а первый вход подключен к выходу триггера младшего разряда счетчика,, вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ, четвертый вход которой подключен к выходу схемы И, первый вход которой соединен с шиной считывания На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 скоро ти и направления вращения, который включает в себя магнитный элемент 2 установленный на оси вертушки датчи ка течения и воздействующий на три геркона 3, 4 и 5. Сигналы от герконов поступают на формирователи б, 7 и 8. В узле 9 индикации скорости и направления вращения триггер 10 индикации направления через логическую схему 11 однозначности, ключ И 12 и элемент ИЛИ 13 соединен с тактовым входом счетчика 14 единичных импульсов, состоящего из триггеров 15. Триггер 15 младшего разряда этого счетчика управляет схемой однозначности по другому входу. Сигналы, по ступающие по шине 16 Сброс обну ляют счетчик 14 и поступают на R- ВХод триггера 10, у которого S-вход через дополнительный ключ И 17 связан с выходом одного из формировате лей, например, с формирователем 8, В этом случае сигналы с формировате лей б и 7 поданы соответственно на входы R и S дополнительного триггера 18, управляющего дополнительным ключом И 17. Все три формирователя объединены по выходам на элементе ИЛИ 13, а второй вход ключа И 12 связан с шиной 19 Считывание. Устройство работает следующим образом. При размещении датчика течения в потоке воды лопасти вертушек начина ют вращаться, при этом их скорости вращения однозначно связаны со скоростью потока, а направление со знаком течения. Измерение и, соответственно, работа устройства осуществляете циклично за нормированный интервал времени. Перед началом измерения по шине 16 сброса выдается сигнал, устанавливающий триггер 10 индикаций нап равления в состояние О и обнуляющий счётчик 14, Вращение лопастей датчика течения ведет к поочередному замыканию герконов 3, 4 и 5 магнитным элементом 2. Сбрасывание герконов 3, 4 и 5 вызывает появление на входах формирователей б, 7 и 8 перепада напряжений, которые в виде коротких импульсов поступают на тактовый вход счетчика 14. За один полный оборот лопасти срабатывают все три геркона. При этом через элемент ИЛИ 13 на тактовый вход этого счетчика поступают три импульса. При соответственном выборе интервала измерения и фиксированной емкости счетчика число накопленных на нем импульсов однозначно связано со скоростью вращения лопастей датчика. Направление вращения определяется по очередности срабатывания герконов. При вращении магнитного элемента против часовой стрелки сначала срабатывает геркон 3, затем 4 и последним 5. В результате этой последовательности замыкания герконов 3 и 4 триггер 18 1. В итоге принимает состояние импульс с формирователя 8, связанного с герконом 5, проходя через открытый ключ И 17, устанавливает триггер индикации знака в состояние логической единицы, что соответствует этому направлению вращения. При противоположном направлении вращения триггер 18 сохраняет свое состояние О, что ведет к сохранению нулевого потенциала на выходе триггера 10 - это соответствует вращению магнитного элемента по часовой стрелке. Фиксирование направления вращения в счетчике единичных импульсов производится по концу цикла измерения в момент подачи сигнала считывания шины 19. В зависимости от состояния триггеров 10 и 15 ключ 12 либо открыт, либо закрыт сигналом со схемы 11 логической однозначности. В тех случаях, когда .четность числа в счетчике 14, полученного в результате подсчета импульсов с датчика 1 числа оборотов, не соответствует принятой для конкретного направления вращения, на выходе схемы 11 присутствует логическая единица. Тогда ключ 12 открыт, а сигнал с шины 19 проходит через ключ 12 и элемент 13 на вход счетчиков единичных импульсов и изменяет четность записанного в него числа. В противных случаях на выходе схемы 11 однозначности ключ 12 закрыт, а импульс считывания не изменяет состояния счетчика 14. Таким образом, младший разряд счетчика единичных импульсов после определения скорости вращения, принудительно, в зависимости от направления устанавливается либо в о , одновременно сохраняя информацию о скорости и направлении вращения. Формула изобретения Устройство для автоматического измерения скорости и направления вра щения, содержащее датчик числа оборо тов и направления вращения, выполненный в виде магнитного элемента, трех герконов и трех формирователей, и узел индикации скорости и направления вращения, отличающеес я тем, что, с целью повышения его быстродействия,, узел индикации скорости и направления вращения состоит из схемы ИЛИ, схемы И, дополнительной схемы И, RS-триггера индикации направления, дополнительного КЗтриггера, логической схемы однозначности и счетчика, причем выход первого формирователя соединен с первым входом схемы ИЛИ и с R-входом дополнительного триггера, S-вход которого подключен к выходу второго формирова Теля и второму входу схемы ИЛИ, а выход - ко второму входу дополнитель ной схемы И, первый вход которой сое динен с третьим входом схемы ИЛИ и выходом третьего формирователя, а выход - с S-входом триггера индикации направления, R-вход которого подключен к шине сброса, ко второму входу схемы И, к Н-входам счетчика и к выходу логической схемы однозначности, второй вход которой соединен с выходом триггера индикации направления, а первый вход подключен к выходу триггера младшего разряда счетчика, вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ, четвертый вход которой подключен к выходу схемы И, первый вход которой соединен с шиной считывания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 468153, кл. G 01 Р 3/54, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 528506, кл. G 01 Р 3/54, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР W 395779, кл. G 01 Р 3/54, 1971. 4.Авторское,свидетельство СССР 328388, кл. G 01 X 3/54, 1970. 5.Авторское свидетельство СССР № 446830, кл. G 01 Р 3/54, 1973 (прототип),