Способ измерения скорости вращения вала и устройство для его реализации Советский патент 1986 года по МПК G01P3/48 G01P3/489 

2. Устройство для осуществления способа по п,1, содержащее индукционный фазовращатель, отличающееся тем, что оно снабжено формирователем, счетчиком периодов, двумя схемами совпадения, генератором импульсов, двумя счетчиками ипульсов, нуль-органом и буферным регистром, причем вход формирователя подключен к выходу фазовращателя, а выход - к входу счетчика периодов, выход которого соединен с первыми входами схем

совпадения, вторые входы которых связаны с выходом генератора импульсов, выход первой схемы совпадения подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого через нульорган соединен с третьими входами схем совпадения, при этом выход второй схемы совпадения подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, а выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены с входами буферного регистра.

1. Способ определения скорости вращения вала путем модуляции сигнала на выходе индукционного фазовращателя и измерения его фаэы, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона и точности измерения, определяют изменение фазы начала (п+О-го периода сигнала на выходе индукционного фазовращателя по сравнению с фазой начала (п+1)-го периода эталонного напряжения, питающего фазовращатель, где п - заданное число периодов измерения.•Г100 СО•vlCD •*ч1

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в измерителе скорости проходки буровых станков, а также в широкодиапазонных автоматических системах управления электроприводами.

Известен способ измерения скорости вращения на базе индукционных фазовращателей, основанный на построении следящей системы за углом поворота фазовращателя.

Недостатком такого способа является низкое быстродействие системы и малый диапазон измерения.

Также известен способ определения скорости вращения, основанный на фазовом модулировании сигнала на выходе фазовращателя.

По этому способу скорость и направление вращения определяется по частоте и порядку изменения результатов запоминания на триггерах сравнения. Недостатками такого способа являются невысокая точность и малый диапазон измерения скорости вращения.

Известен датчик угловой скорости. Это устройство содержит индукционньй фазовращатель (вращающийся трансформатор), два множительных устройства, интегратор, два нелинейных элемента. Такой датчик представляет собой следящую систему за углом поворота фазовращателя.

К недостаткам устройства следует отнести малый диапазон измерения и недостаточную точность, обусловленную применением множительных устройств.

Целью изобретения является распшрение диапазона измерения при одновременном повышении точности и сохранении высокого быстродействия.

Поставленная цель Достигается тем, что измеряется изменение фазы начала (п+1)-го периода сигнала на выходе индукционного фазовращателя по сравнению с фазой начала (п+1)-го периода эталонного напряжения, питающего фазовращатель, где п - заданное число периодов измерения, а устройство для осуществления способа снабжено формирователем, счетчиком периодов, двумя схемами совпадения, генератором импульсов, двумя счетчиками импульсов, нуль-органом, буферным регистром, причем вход формирователя подключен

- к выходу фазовращателя, а его выходк входу счетчика периодов, выход которого соединен с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых связаны с выходом генератора импульсов, выход первой схемы совпадения подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого через нуль-орган соединен с третьими входами схем совпадения, причем ыход

Q второй схемы совпадения подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, а выходы первого и второго счетчиков импульсов связаны с входами буферного регистра.

На чертеже дана структурная схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит индукционный фазовращатель 1, формирователь 2, счетчик 3 периодов, генератор А им3пульсов, схемы 5 и 6 совпадения, счетчики 7 и 8 импульсов, нуль-орган 9, буферный регистр 10. Сущность способа заключается в следующем. За время п периодов эталонного напряжения может пройти N, импульсов высокой частоты f и число это известно заранее, а за время п периодов сигнала на выходе фазовращателя подсчитьгоается N, импульсов высокой частоты и число N N , - Nпропорционально изменению фазы начал (п+1) периода сигнала на выходе фазо вращателя по сравнению с фазой начал (п+1) периода эталонного напряжения и, S in 1) t, 4 Vi.fci.i. - и и 8in( +«J)t, (2) где и - эталонное напряжение, питаю щее фазовращатель) Uj - амплитуда эталонного напряжения , э - частота эталонного сигнала Uu) - сигнал, на выходе фазовращателя i Uj - амплитуда сигнала на выходе фазовращателя, о) - скорость вргицения фазовраща теля . (3) При этом N 2Пп--, tt/A 21Гп-г7 7, иЗ + а) где f - частота следования высокоча стотных импульсов заполняющих интервалы измерения. Тогда изменение фазы начала (п+1) периода сигнала с фазовращателя по сравнению с фазой начала (п+1) перио да эталонного напряжения определяетс формулой 2if nf , о) N N, - N, ., J,+ u) Полученное соотношение показывает связь между числом N и скоростью вра щения О вала фазовращателя, т.е. отпадает необходимость синхронизации во времени сигналов U и U, Максимальное значение числа N ; определяет диапазон измерения скорос тей. Из формулы (5) видно, что выбирая соответствующим образом число п риодов п измерения и частоту f, мож но изменять диапазон и быстродействи измерителя скорости. Максимальное значение частоты f следования высокочастотных импульсов, заполняющих 7 интервалы измерения, ограничивается быстродействием применяемых элементов, а требуемое быстродействие измерителя определяет допустимое число периодов п измерения. Устройство работает следующим образом. Фазомодулированный синусоидальный сигнал с выхода индукционного фазо- : вращателя 1 преобразуется формирователем 2 в фазомодулированную последовательность импульсов, В течение п периодов последовательности импульсов сигнал на выходе счетчика 3 периодов подготавливает схемы 5, 6,совпадения к работе. В исходном состоянии в счетчике 7 записано число, срответствукицее фазе начала (п+1) периода эталонного напряжения, питающего индукционный фазовращатель 1, счетчик 8 импульсов находится в нулевом состоянии, сигналом на прямом выходе нуль-органа 9 открыта схема 5 совпадения, сигналом, на инверсном выходе нуль-органа 9 закрыта схема 6 совпадения , Импульсы от генератора 4 через схемы совпадения поступают на вход счетчика 7, работающего в режиме вычитания. При вращении фазовращателя 1 в сторону, противоположную направлению вращающегося поля, в нем к началу (п+1)-го периода последовательности импульсов на выходе формирователя 2, в счетчике 7 оказывается код измеряемой скорости в соответствии с формулой (5), при этом сигналом на выходе счетчика периодов 3 закрывается схема совпадения 5 и код измеряемой скорости записывается из счетчика 7 в буферный регистр tO, где хранится в течение следующего цикла измерения, При вращении фазовращателя 1 в сторону, совпадающую с направлением вращения поля, счетчик 7 импульсов во время цикла измерения обнуляется, при этом нуль-орган 9, срабатывая, закрывает схему 5 совпадения и открывает схему 6 совпадения, вследствие чего импульсы от генератора А поступают в счетчик 8, работающий в режиме сложения, К началу (п+1)-го периода последовательности импульсов на выходе формирователя 2, когда сигналом на выходе счетчика 3 периодов закрывается схема 6 совпадения, в счетчике 8 импульсов оказывается код

5 8371976

измеряемой скорости в соответствии следующего цикла измерения. Сигнал с формулой (5). Этот код записывается направления вращения формируется в регистр 10, где хранится в течение нуль-органом 9.