Фазоизбирательное устройство Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению для технической диагностики машин типа двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве устройства, встраиваемого в диагностическую измерительную систему.

Известно фазоизбирательное устройство, выполненное в виде механических контактов в цепи регистрирующего прибора 1.

Однако с увеличением частоты враш,ения увеличивается дребезг контактов механической системы устройства и, как следствие, искажение параметров (начальной фазы и длительности) строб-импульсов, что вызывает невысокое быстродействие устройства.

Невозможность оперативного изменения количества строб-импульсов и их параметров делает невозможным применение известного устройства в автоматизированных системах испытания и диагностики двигателей.

Известно фазоизбирательное устройство, содержащее датчики частоты вращения, выход которого через формируюид,ий каскад подключен к входу умножителя частоты, а выход последнего соединен ее счетным входом счетчика импульсов; блок управления, связанный с блоком программирования, с

источником опорного сигнала, с одним из входов триггера и с управляющим входом умножителя частоты 2.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Достигается это тем, что в фазоизбирательное устройство, содерх ащее датчик частоты вращения, выход которого через формирующий каскад подсоединен к входу

умнол ителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, блок управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с блоком программирования и источником

опорного сигнала, а первый и второй выход соответственно с одним из входов триггера и с управляющим входом умножителя частоты, введены элемент сравнения кодов, добавочный счетчик импульсов, ключ и элемент запрета, причем третий выход блока управления соединен с первым входом элемента сравнения кодов, второй вход которого присоединен к выходу счетчика импульсов, а выход подсоединен к третьему

входу блока управления и второму входу триггера, третий вход которого соединен с выходом добавочного счетчика импульсов, а выход - с управляющими входами элемента запрета и ключа, вход которого соединей с выходом умножителя частоты, а выход со счетным входом второго счетчика импульсов, вход элемента запрета иодсоедииеи к четвертому выходу блока управлеиия, а выход к установочному входу добагзочного счетчика импульсов, установочный вход счетчика имиульсов соединен с источником оиорного сигнала.

Схема устройства ириведеиа на чертеже.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения, формирующий каскад 2, умножитель 3 частоты, ключ 4, счетчик 5 им нульсов, добавочный счетчик 6 имиульсов, элемент 7 сравнеиия кодов, триггер 8, блок 9 управления, элемент 10 заирета, источник 11 опорного сигнала и блок 12 ирограммирования.

В качестве датчика 1 частоты вращения может быть иеиользован датчик, установленный иротив зубцов маховика, или любой другой датчик, частота импульсов на выходе которого ироиорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Источник 11 опориого сигнала может быть построен как на базе датчика верхней (нижней) мертвой точки норщня двигателя, так и на базе любого другого датчика, сигнал на выходе которого соответствует определенной фазе цикла работы двигателя.

В качестве умножителя 3 частоты можио использовать любой умножитель, выходная частота которого позволяет задавать параметры строб-импульса с заданной разрешающей способностью по углу п. к. в. Обычно частоту следования имиульсов от умиожителя выбирают кратиой 720°.

Устройство работает следующим образом.

При включенном двигателе на выходе источника 11 опорного сигнала образуется последовательность импульсов с иериодом следования Гц, равным длительности одного цикла работы двигателя. При этол- момент появления импульса источника 11 соответствует определенной фазе цикла работы двигателя, наиример, фазе прохождения поршнем нервого цилиндра верхней мертвой точки в начале такта рабочего хода. Примем это значение фазы за нулевое, а изменение фазы за цикл работы двигателя обозначим фо.

Период следования импульсов датчика 1 частоты вращения кратен периоду Гц так, что за цикл работы двигателя, т. е. при изменении фазы на фо единиц, на выходе датчика 1 иоявляется А импульсов. Пмпульсы датчика 1 через формирующий каскад 2 поступают на вход умножителя 3 частоты с коэффициентом умножения К. В результате умножитель 3 частоты при измеиеиии фазы на фо единиц формирует N., КА имиульсов.

В исходном состоянии устройства, т. е. до начала его работы, сигналами, поступающими с соответствующих выходов блока 9

управлеиия, выход умножителя 3 частоты зао.юкпров.зи, а триггер 8 устаиовлеп в состояние, при котсфом сигнал на его вы;:идс имеет пулевое зпачспис. При этом элемеит 10 запрета оказывается разблокированным, а ключ 4 заблокирован. По команде запуска, подаваемой па вход блока 9 управлеиия, в последипй с выхода блока 12 программирования вводятся / пар чисел, где /-число строб-импульсов, следующих последовательио за иитервал времени, равиый Гц. Первое число Лс; в i-й паре чисел соответствует фазе (fi передиего фронта 1-го строб-имиульса, при этом

N..I ---::: - Л.о , Vo

а второе число A.V-i/ соответствует длительиости Аф,- г-го строб-имиульса, ириэтом

A/V,(p.yV.o.

После выполнения описаииой выше операции на выходе источиика 11 опориого сигиала иоявляется имиульс. По этому импульсу счетчик 5 импульсов устанавливается в исходное иулевое состояиие, а блок 9 управления устаиавливается в исходное первое состояние. При этом с соответствующих его выходов на вход элемента 7 сравнеиия кодов иостуиает код числа Лс(, а на устаиовочиый вход добавочного счетчика 6 импульсов через разблокированный элемент 10 занрета ьоступает код числа .,:/ , т. е. поступают коды чисел, соответствующих иачальиой фазе и длительности первого стробимпульса. Через некоторый малый иитервал времени, иеобходимый для устаиовления кода иа входе элемента 7 сравиеиия кодов и записи в счетчик 5 импульсов, блок 9 управления измеияет значеиие сигнала, удерживающего триггер 8 в исходном состоянии и блокирующего выход умножителя 3 частоты. Пмпульсы с выхода умножителя 3 частоты начинают поступать на счетный вход счетчика 6 имиульсов.

В процессе счета импульсов умножителя 3 частоты код, набираемый счетчико.м Зимпульсов, непрерывно сравнивается с кодом числа . При иоступлеиии иа вход счетчика Aii-го импульса элемент 7 сравиения кодов срабатывает и формирует на своем выходе имиульс, иоступающий иа едииичиый вход триггера 8 и на вход блока 9 управления. Триггер 8 срабатывает и сигнал иа его выходе, а следовательно, и на выходе устройства принимает единичное значение, что соответствует началу первого строб-имиульса. При этом элемеит 10 запрета оказывается заблокированным, а ключ 4 разблокированным. Через некоторый малый интервал времени, необходимый для измеиения состояиия элемента U) и ключа 4, имиульс с выхода элемента 7, г(оступающий в блок 9 управления, переводит последний в следующее второе состояние.

При этом с соответствующих выходов блока 9 управления на вход элемента 7 сравнения кодов иоступает код числа N,, а на вход заблокированного элемента 10 запрета - код числа ДЛ/9г, т. е. коды чисел, соответствующих начальной фазе и длительности второго строб-импульса в этом же интервале Гц.

Таким образом, после срабатывания триггера 8, формирующего начало первого строб-импульса, значение кода на входе элемента 7 сравнения кодов изменяется, а состояние счетчика 6 импульсов, соответствующее коду числа , не изменяется. На счетный вход счетчика 6 импульсов, работающего в режиме вычитания, через разблокированный ключ 4 начинают поступать импульсы умножителя 3 частоты. При поступлении ANfi -го импульса на выходе счетчика 6 импульса образуется импульс переноса, который устанавливает триггер 8 в исходное состояние, соответствующее нулевому значению сигнала на его выходе. Таким образом, на выходе триггера 8, а следовательно, и на выходе устройства образуется строб-импульс, передний фронт которого соответствует начальной фазе ф1, а задний фронт - фазе ф1+Дф1 Цикла работы двигателя, т. е. формируется импульс с начальной фазой и длительностью, соответствующими первому строб-импульсу. В момент окончания первого строб-импульса ключ 4 вновь блокируется, а элемент 10 запрета разблокируется. Через последний на установочный вход счетчика 6 поступает код числа ANf, , определяющий длительность второго строб-импульса. Код числа поступающий на вход элемента 7 сравнения кодов, не изменяется.

В момент поступления на вход счетчика 5 -го импульса от умножителя 3 частоты вновь срабатывает элемент 7 сравнения. Сигнал на выходе триггера 8 вновь принимает единичное значение и импульсы умножителя 3 частоты вновь начинают поступать на вход счетчика 6 импульсов, т. е. начинается формирование следующего второго строб-импульса в этом же цикле работы двигателя. При этом блок 9 управления переходит в следующее третье состояние и на соответствующих его выходах формируются коды чисел ., и AN-f., соответствующих начальной фазе и длительности следующего третьего строб-импульса. При поступлении на вход счетчика 6 импульсов АЛср., -го импульса триггер 8 возвращается в исходное состояние и формирование второго строб-импульса заканчивается. Формирование поступающих строб-импульсов в этом же цикле работы двигателя осуществляется аналогичным образом.

При последнем /-ом срабатывании элемента 7 сравнения кодов, т. е. в момент формирования начальной фазы последнего в данном цикле строб-импульса, блок 9 управления переводится в исходное состояние и на его выходы вновь поступают коды чисел Л/е, и Поступающий затем импульс с источника 11 опорных сигналов «подтверждает исходное первое состояние блока 9 и одновременно сбрасывает в исходное нулевое состояние счетчик 5 импульсов.

Если параметры /-го последнего в цикле строб-импульса таковы, что Л%г - -AN--i т. е. начало строб-импульса расположено до опорного сигнала, а конец-после опорного сигнала, то к моменту появления опорного сигнала последний строб-импульс еще не закончился. Однако поскольку опорный сигнал не изменяет состояния счетчика 6 импульсов, то формирование последнего /-ГО строб-импульса заканчивается только через его заданную длительность . При этом конец 1-го строб-импульса находится уже в следующем цикле работы двигателя.

Через импульсов умножителя частоты 3, поступающих на вход счетчика 5 после его «обнулення опорным сигналом с источника 11 опорных сигналов, элемент 7 сравнения кодов срабатывает и начинается формирование первого строб-импульса следующей серии / строб-импульсов в следующем цикле Гц работы двигателя.

Формирование строб-и.мпульсов заканчивается либо по команде останова, подаваемой на входе блока 9 управления, либо автоматически по команде, формируемой после поступления («/-+-)-го импульса от элемента 7 сравнения, где п - заданное число серий строб-импульсов. При этом сигналами с соответствующих выходов блока 9 управления блокируются выход умножителя 3 частоты, а триггер 8 устанавливается в состояние, при котором сигнал на его выходе имеет нулевое значение.

При необходимости изменения какого-либо параметра одного из строб-импульсов в программе блока программирования 12 необходимо изменить только код соответствующего числа, при этом коды чисел параметров других строб-импульсов не изменяются.

Таким образом, устройство обеспечивает раздельное формирование и программирование начальной фазы и длительности каждого строб-импульса, что упрощает процесс программирования и обеспечивает возможность формирования серии строб-импульсов в каждом цикле работы двигателя и в том числе при параметрах строб-импульса, когда последний «перекрывает опорный сигнал.

Формула изобретения

Фазоизбирательное устройство, содержащее датчик частоты вращения, выход которого через формирующий каскад подсоеди7

Heff к входу умножителя частоты, выход которого соединён со счетным входом счетчика импульсов, блок управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с блоком программирования и источником опорного сигнала, а первый и второй выход - соответственно с одним из входов триггера и с управляющим входом умножителя частоты, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия, оно снабжено элементом сравнения кодов, добавочным счетчиком импульсов, ключем и элементом запрета, причем третий выход блока управления соединен с первым входом элемента сравнения кодов, второй вход которого присоединен к выходу счетчика импульсов, а выход подсоединен к третьему входу блока управления и второму входу

8

триггера, третий вход которого соединен с выходом добавочного счетчика импульсов, а выход - с управляющими входами элемента запрета и ключа, вход которого соединен с выходом умножителя частоты, а выход со счетным входом второго счетчика импульсов, вход элемента запрета подсоединен к четвертому выходу блока управления, а выход к установочному входу добавочного счетчика импульсов, установочный вход счетчика импульсов соединен с источником опорного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 252686, кл. G 01М 15/00, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 446845, кл. G 01R 25/00, 1973.