Измеритель скорости вращения вала Советский патент 1981 года по МПК G01P3/481 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения скорости проходки буровых станков, а также в широкодиапазонных автоматических системах управления электроприводами. Известны измерители скорости вращения на базе индукционных фазовращателей, представлякхцие следящую систему за углом поворота фазовргидателя fl и 2. Недостатком таких устройств является низкое быстродействие и малый диапазон измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель скорости вращения вала Гз содержащий индукционный фазовращател формирователь, счетчики периодов, две схемы совпадения, генератор импульсов, два счетчика импульсов, нул орган и буферный регистр. Такое устройство измеряет изменение фазы начала (п+1)-го периода сигнала на выходе индукционного фазовращателя по сравнению с фазой начала (п+1)-го периода опорного напряжения. Согласно фбрмуле м- N-t t..-- 1 (i) и ш-t-iw, где f - частота заполняющих импульсов;NM - скорость вращения фазовращателяэ частота эталонного сигналаN - код измеряемой скорости, - время измерения; п - заданное число периодов измерения. Однако быстродействие устройства . зависит от величины диапазона измерения. Цель изобретения - повыиение быстродействия при сохранении широкого диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем, что измеритель скорости вращения, состоящий из индукционного фазовращателя, соединенного через формирователь; с первым входом счетчика периодов, двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом счетчика периодов, вторые - с выходом генератора импульсов, и третьи входы которых соединены соответственно с, першлм и вторым выходами нуль-органа первого счетчика импульсов, первый вход которого соединен с выходом первой схема совпадения, а выход - со входом нульоргана и первым входом буферного регистра, второй вход которого соедине с выходом второго счетчика импульсов вход которого соединен с выходом вто рой схемы совпадения, снабжен регист ром периодов, регистром нулевой скорости, регистром диапазона, переключающей схемой, анализатором диапазона и выходным регистром, причем выход буферного регистра соединен с первыми входами переключакацей схемы и анализатора диапазона, первый выход которого подключен ко второму входу переключающей схемы, выход которой соединен со входом выходного регистра, второй выход анализат.ора диапазона через регистр диапазона соединен со вторым входом ангшизатора диапазона и входами регистра периодов и регистра нулевой скорости, выходы которых соответственно соединены со вторыми входами счетчика периодов и Первого счетчика импульсов. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит индукционный фазовращатель 1, формирователь 2, счетчик 3периодов генератор 4 импул сов, схемы 5 и б совпадения, счетчики 7 и 8 импульсов, нуль-орган 9, буферный регистр 10, переключающая схема 11, выходной регистр 12, анализатор 13 диапазона, регистр 14 диа пазона, регистр 15 периодов, регистр 16 нулевой скорости. Индукционный фазовращатель 1 соединен через формирователь 2 с первым входом счетчика 3 периодов. Первые входы схем 5 и 6 совпадения соединены с выходом счетчика 3 периодов, вт рые - с выходом генератора 4 импульсов. Третий вход схемы 6 совпадения со вторым выходом нуль-органа 9. Пер вый вход счетчика 7 импульсов соединен с выходом схемы 5 совпадения, а выход - со входом нуль-органа 9 и пе вым входом буферного регистра 10, вт рой вход которого соединен с выходом счетчика 8 импульсов, вход которого соединен с выходом схемы б совпадения. Выход буферного регистра 10 сое динен с-первым входом переключанядей схемы 11 и анализатора 13 диапазона, первый выход которого подключен ко второму входу переключающей схемы 11, выход которой соединен со вхо дом выходного регистра 12. Второй выход анализатора 13 диапазона чере регистр 14 диапазона соединен со вт рым входом анализатора 13 диапазона и входами, регистра 15 периодов и регистра 16 нулевой скорости, выходы которых соответственно соединены со вторым входом счетчика 3 пе иодов и вторым входом счетчика 7 импульсо Устройство работает следующим образом. В регистре 15 периодов постоянно хранятся числа периодов измерения, а в регистре нулевой скорости - соответствующие коды нулевой скорости, определяемые поддиапазонными измерениями. В установившемся режиме измерения скорости на выходе регистра периодов присутствует число п , соответствукхцее времени измерения ТУ , которое подается на второй вход счетчика периодов, а на выходе регистра 16 нулевой скорости - число , которое подается на второй вход первого счетчика 7 импульсов. Фазомодулированный сигнал с выхода индукционного фазовращателя 1 преобразуется формирователем 2 в фазомодулированную последовательность импульсов, В течение п периодов последовательности импульсов сигнал на выходе счетчика3 периодов подготавливает схемы 5 и 6 совпадения к работе. В исходном состоянии в счетчике 7 записано число Н , соответствующее фазе начала (nj+l) периода эталонного напряжения, питающего индукционный фазовращатель 1, счетчик 8 импульсов находится в нулевом состоянии, сигналом на прямом выходе нульоргана 9 открыта схема 5 совпадения, сигналом на инверсном выходе нуль-органа 9 закрыта схема б совпадения. Импульсы, от генератора 4 через схему 5 совпадения поступают на вход счетчика 7, работающего в режиме вычитания. При вращении фазовращателя 1 в сторону, противоположную направлению вращающегося поля, в нем к началу (па+1)-го периода последовательности импульсов на выходе формирователя 2, в счетчике 7 оказывается код измеряемой скорости в соответствии с выражением (1), при этом сигналом на-выходе счетчика 3 периодов закрывается схема 5 совпадения и код измеряемой скорости записывается из счетчика 7 в буферный регистр 10, где хранится в течение следующего цикла измерения. При вращении фазовращателя 1 в сторону, совпадающу р с направлением вращения поля, счетчик 7 импульсов на время цикла измерения обнуляется, при этом нуль-орган 9, срабатывая, закрывает схему 5 совпадения, и открывает схему б совпадения., вследствие чего импульсы от генератора 4 поступают в счетчик 8, работающий в режиме сложения. К началу (+л) -го периода последовательности импульсов на выходе формирователя 2, когда сигналом на выходе счетчика 3 периодов закрывается схема б совпадения, в счетчике 8 импульсов оказывается код измеряемой скорости в соответствии с выражением (1). Этот код записывается в регистр 10, где хранится в течение следующего цикла измерения. Сигнал направления вращения формируется нуль-органом 9. Таким образом, в конце цикла измерения в буферном регистре 10 оказывается промежуточный код измеряемой ско.рости, который поступает на анализатор 13 диапазона, на который также поступает сигнал текущего поддиапазона с регистра 14 диапазона. Анализатор 13 диапазона, сопоставляя наличие сигналов в разрядах буферного регистра 10 и номер поддиапазона, вырабатывает сигнал поддиапазона d, в котором находится измереннгш скорость. Он переписывается в регистр 14 диапазона и определяет., какие из чисел ., хранящиеся в регистрах .15 и 16J записаны в счетчики 3 и 7 к началу следующего цикла измерения,

Код измеряемой скорости поступает также на переключающую схему 11, которой управляет анализатор 13 диапазона. Она обеспечивает перезапись кода скорости N в выходной регистр 12

Буферный регистр 10 имеет дополнительные разряды, информация в которых появляется при переполнении основных разрядов счетчиков 7 и 8, Переключающая схема 11 в этом случае осуществляет перезапись в выходной регистр 12, также информации с одного или нескольких дополнительных разрядов буферного регистра 10, а одним ил несколькими младшими разрядами регистра 10 пренебрегает. Эти операции проводятся с учетом перехода на друго поддиапазон измерения, что исключает потерю информации,

Количество дополнительных .разрядов, а также логика работы анализатора диапазона и переклрочающей схемы зависят от диапазона измерения и количества поддиапазонов,

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить время измерения больших скоростей при сохранении широкого диапазона измерения,

Формула изобретения

Измеритель скорости вращения вала состоящий из индукционного фазовращателя, соединенного через формирователь с первым вводом счетчика периодов, двух схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом счетчика периодов, вторые - с выходом генератора импульсов, а третьи соединены соответственно с первым и вторым выходами нуль-органа первого счетчика импульсов, первый вход которого соединен с выходом первой схемы совпадения, а выход - со входом нуль-органа и первым входом буферного регистра, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом второй cxeNfij .совпадени отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при сохранении широкого диапазона измерения, он снабжен регистром периодов регистром нулевой скорости, регистро диапазона, переключающей схемой,. анализатором диапазона и выходным регистром, причем выход буферного регистра соединен с первыми входс1ми переключающей схемы и анализатора диапазона, первый выход которого подключен ко второму входу переключающей схемы, выход которой соединен со входом выходного регистра, второй выход анализатора диапазона чере регистр диапазона соединен со вторым входом анализатора диапазона и входами регистра периодов и регистра нулевой скорости, выходы которых, соответственно, соединены со вторь1м входом счетчика периодов и первого счетчика импульсов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1,Ахметжанов А,А, Высокоточные системы передачи для автоматических устройств, М,, Энергия, 1975, с, 207-213,

2,Авторское свидетельство СССР № 556384, кл, G 01 Р 3/48, 1977.

3,Авторское свидетельство СССР по заявке В 2655151/18-10,

кл, G 01 Р 3/48, 1978v