Устройство для контроля параметров вращения Советский патент 1981 года по МПК G01P3/489 G08B1/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к контрольно измерительной технике, в частности к малоинерционным устройствам контроля скорости вращения и ускорения. Кроме того, устройство может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частотной форме. Известны устройства для контроля скорости вращения, содержащие частот- Hbie датчики и построенные на принципе сравнения периода следования сигналов этих датчиков с эталонным интервалом времени. К ним относится устройство, в состав которого входят .датчиК оборотов формирователь входных сигналов, формирователь эталонного интервала, времени, запоминающее устройство и формирователь выходных сигналов. В устройстве применен аналоговый формирователь эталонного интервала времени, настраиваемый при помощи временной цепи, состоящей из резистора i конденсатора с1 . Существенным недостатком этого устройства является низкая точность и стабильность порога срабатывания, поскольку температурный и временной уход параметров резисторов и конденсаторов достигает нескольких процентов . известно устройство для контроля параметров вращения, которое обладает высоким быстродействием контроля параметров вращения и исключает ложное срабатьшание при воздействии помех или пропаданий сигналов датчика оборотов Г2Д. В это устройство в качестве основных функциональных узлов входят датчик оборотов,, формирователь входных сигналов, блок анализа длительности периодов, первый и второй конъюнкторы, первый дизъюнктор, формирователь выходных сигналов, второй дизьюнктор, третий конъюнктор, формирователь блокирующих импульсов, первая и вторая схемы сравнения, причем блок анализа длительности периодов может состоять из блока управления, генератора эталонной частоты, счетчика и блока обработки кода периода. Недостатком устройства является неширокий диапазон скорости вращения и котором исключается ложное срабатьшанне устройства при контроле пара метров вращения в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотов. Этот диапазон находится в преде- /,, причем - 1 V1 / ,беи,ач 0,5 соответственно минимальная и максимальная скорость вращения в заданном диапа зоне; контролируемая скорость вращения. Целью изобретения является расширение диапазона скорости вращения, в котором исключается ложное срабатывание устройства при работе в условиях одиночных помех или прерываний сигналов датчика оборотов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовател но соединенные блок усреднения и блок контроля текущего периода, причем чет вертый выход блока анализа длительнос ти периодов подключен ко входу блока усреднения и ко второму входу блока контроля текущего периода, первый выход которого соединен с третьим входо первого конъюнктора, второй выход с первым входом второго дизъюнктора, а третий выход - со вторым входом вто рого дизъюнктора и третьим входом первого дизыошстора. На фиг. 1 представлена схема пред лагаемого устройства для контроля парАметров вращения; на фиг. 2 представ лен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства для контроля парШ4етров вращения. В состав устройства в качестве ос новшк функциональных узлов входят датчик оборотов 1, формирователь вход ных сигналов 2, блок анализа длитель кости периодов 3, первый конъюнктор второй конъюнктор 5, первый дизъюнкто 6, формирователь выходных сигналов 7 второй дизъюнктор 8, третий конъюнкт 9 формирователь блокирующих импуль814 сов 10, блок усреднения 11 и блок контроля текущего периода 12. В приведенном устройстве для контроля параметров вращения расширение диапазона скорости вращения, в котором исключается ложное срабатывание при работе в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотов, осуществляется следующим образом. Какбьшо уже отмечено, одним из требований, которое необходимо выполнить для исключения ложного срабаты- вания, является выполнение условийС|), причем в этих условиях значения иЫ д являются постоянньми. Это существенно ограничивает диапазон скорости вращения, в котором происходит контроль параметров вращения с исключением ложного срабатывания при работе в условиях помех или прерываний сигналов датчика оборотов 1. В предлагаемом устройстве значенияЫу,| иuif xвыбраны переменными и зависящими от усредненного значения скорости вращения. . J;,. .),- переменные величины, соответствующие верхней и нижней границе диапазона скорости вращения; усредненное значение скорости вращения tU-j j j - значение выборки (число входных периодов датчика оборотов) ; а и b коэффициенты пропорциональности. , Из условий С2) видно, что соотношение между верхней и нижней границей диапазона скорости вращения также как и в условии (1) , сох:раняется. Однако это условие не приводит к ограничению диапазона скорости вращения, так как величины ( HiOnx tx зависят от усредненного значения uJj и как бы отслеживают изменения значений скорости вращенияш. Для более плавного изменения значений oi и тснс выборку числа периодов усреднения лучше брать скользящей. 5 Значения коэффициентов а и Ъ ходятся следующим образом. Из условий (2). имеем: о; - (11 max-o- vriitt Принимаем э 1 + л а 1 -А получим Д оГзГ);а 0,6 () ; 1.30 Так как усредненное значение if.отстает по фазе от текущего значения , то коэффициенты а и Ъ дол ны быть взяты с поправкой: значение коэффициента с 0,6( ) должно быть увеличено, а коэффициента b 1,3() уменьшено. Величина поправки зависи от динамики контролируемого процес-г са, вида усреднения и значения выбо ки числа Периодов усреднения, и поэтому ее следует рассчитывать в каждом конкоетном случае. Устройство работает следующим образом. Очередной сигнал с датчика оборотов 1, соответствующий окончанию периода и началу периода Т , поступает на формирователь входных сигналов 2, который вырабатывает импульс, запускающий блок анализа вход ных периодов 3. В блоке анализа 3 пр исходит анализ параметра вращения пу тем анализа длительности периодов сл дования сигналов датчика оборотов 1 причем, если величина параметров вра щения превысила предельно допустимое значение, то на первом выходе блока анализа 3 появится выходной сигнал Авария. Если же эта величина оказалась меньше предельно допустимого значения, то на втором выходе блока анализа 3 появится сигнал Норма. После того, как на одном из выходов блока анализа 3 появится сигнал Авария или Норма, на его третьем выходе появится короткий импульс, ко торый поступит на конъюнкторы 4, 5 и 9. При этом,если на первом выходе бл ка анализа 3 появится сигнал Авария а на третьем входе первого конъюнкто ра 4 будет разрешающий сигнал, то им пульс поступит через конъюнктор 4 на первый вход формирователя выходных сигналов 7, который сформирует выходной сигнал только после накопле- .16 ния в нем двух или более следующих подряд импульсов. Если же на втором выходе блока анализа 3 появится сигнал Норма, то импульс, появившийся на его третьем выходе, поступит через конъюнктор 5, дизъюнктор 6 на второй вход формирователя выходных сигналов 7 и установит его в исходное состояние, при котором сигнал на его выходе отсутствует. Одновременно информация о длительности периода Т, поступает с четвертого, выхода блока анализа 3 на второй вход блока контроля I2 и вход блока усреднения I1, где происходит усреднение длительности j периодов. После усреднения информация об усредненном значении длительности j периодов поступит на вход блока контроля 12, вырабатывающего значения где (Ч Выработанные значения сравниваются со значением входного периода Т. . При этом возможны три случая. Случай Г. Значение Т- находится в JtJL Тогда на пределах первом выходе блока контроля. I2 будет разрешающий сигнал, который поступит на третий вход первого конъюнктора 4, а на втором и третьем выходах - за- прещающие сигналы. Этот случай соответствует работе устройства при отсутствии помех или прерываний сигналов датчика оборотов 1. Случай Г Т. Значение Т , Тогда на первом и третьем выходах блока контроля 12.будут запрещающие сигналы, а на втором в.ыходе - разрешающий сигнал, который, пройдя через второй дизъюнктор 8, поступит на первый вход третьего конъюнктора 9. Запрещающий сигнал, поступивший с первого выхода блока контроля 12 на третий вход первого конъюнктора 4, блокирует его, и если после зтого на первом выходе блока анализа 3 появится сигнал Авария, то нмпульс, пришедший затем с третьего выхода блока анализа 3, не пройдет на формирователь выходных сигналов 7. При этом импульс, появившийся на третьем выходе блока анализа 3, посупит через третьи конъюнктор 9 на ормирователь блокирующих импульсов 10 и запустит его. Сигнал с выхода ормирователя блокирующих импульсов с длительностью D , гдеС 2Т,

7

поступит через дизъюнктор 6 на второй вход формирователя выходных сигналов 7 и установит его в исходное состояние.

При этом первый вход формирователя выходных сигналов 7 окажется заблокирован на время действия импульса t .

Этот случай -соответствует работе устройства в условиях одиночных помех.

Случай Ш. Значение .

Тогда на первом и третьем выходах блока контроля 12 появится разрешающий сигнал, а на второй выходе - запрещающий.

Разрешающий сигнал, появившийся на третьем выходе блока контроля 12j пройдя через первый дизъюцктор 6 поступит на второй вход формирователя выходных сигналов 7 и установит его в исходное состояние.

Одновременно разрешающий сигнал, появившийся на третьем выходе блока контроля 12, поступит через второй дизъюнктор 8 на первый вход третьего KoiibmHKTOpa 9. При этом импульс с третьего выхода блока анализа 3 пройдет через третий конъюнктор 9 и запустит формироватапь блокирующих импульсов 10. Сигнал с выхода формирователя блокирующих импульсов 10 поступит на первый вход первого дизъюнктора 6. И с того момента, когда на третьем выходе блока контроля 12 исчезнет разрешающий сигнал, на второй вход формирователя выходных сигналов 7 будет поступать сигнал с формирователя блокирующих импульсов 10.

В случае, если на вход формирователя блокирующих импульсов 10 поступит запускающий импульс с конъюнктора 9 до окончания времени действия импульса , то формирователь 10 снова запустится и его импульс продлится еще на время t; .

Третий случай соответствует работе устройства при прерывании сигналов датчика оборотов 1.

В качестве примера на фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства для контроля параметров вращения.

В этом устройстве блок анализа . входных периодов 3 контролирует ускорение вращения по формуле tl). Он состоит из устройства управления 13, вьшолненного в виде распределителя импульсов, генератора эталонной част ты 14, счетчика 15, шифратора 16, блI8

ка умножения 17, блока разности периодов 18, выполненного в виде счетчика обратного счета, схемы сравнени 9.

Блок усреднения 11 выполнен на двух реверсивных счетчиках 20 и 21, конъюнкторе 22, счетчике обратного счета 23, дизъюнкторе 24 и триггере 25. Он усредняет длительность периодов следования входных сигналов по формуле: f.

j-t-i- j

т. т . 1+1 d м

где Т. - текущий период входных

4-1

сигналов;

Т , - усредненное значение М

предыдущих периодов; М - выборка периодов. Блок контроля текущего периода 12 выполнен в виде двух триггеров 26 и

27и двух счетчиков обратного счета

28и 29, в которые заносится значение числа N, эквивалентное усредненному значению длительности восьми периодов Т. Кроме того, блок контроля 12 содержит два генератора эталонной частоты 30 и 31, импульсами которых списываются числа N, при этом значения частоты импульсов этих генераторов определяют коэффициенты а

и Ъ ,

Формирователь выходных сигналов 7 выполнен в виде счетчика, фор1 П1рователь блокирующих импульсов состоит из триггера Шмидта и времязадающей RC-цепи.

Устройство, представленное- на фиг. 2,позволяет контролировать угловое ускорение по модулю (одновременный контроль положительного и отрицательного предельного углового ускорения) .

Введение в известное устройство блока усреднения 11 и блока контроля текущего периода 12 и связей позволило значительно расширить диапазон работы устройства с сохранением защиты от ложного срабатывания, обусловленного действием одиночных помех или прерываний сигналов датчика оборотов

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров вращения,, -содержащее последовательно соединенные датчик оборотов, формирователь входных сигналов, блок анализа длительности периодов, первый конъюнктор и формирователь выходных сигналов, второй вход которого подключен к выходу первого дизъюнкто ра, первый вход которого соединен с выходом второго конъюнктора, а второй вход - через формирователь блокирующих импульсов с выходом третьего конъюнктора, первый вход которого подключен к выходу второго дизъюнкто ра, при этом второй выход блока анализа длительности периодов соединен первым входом второго конъюнктора, а третий выход - со вторыми входами первого, второго и третьего коиьюнкторов, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона ск рости вращения, в котором исключается ложное срабатывание устройства пр работе в условиях одиночных помех ил прерываний сигналов датчиков оборотов, в него введены последовательно 1О соединенные блок усреднени и блок контроля текущего периодл, причем четвертый выход блока анализа длительности периодов подключен ко входу блока усреднения и ко второму входу блока контроля текущего периода, первый вьпсод которого соединен с третьим входом первого конъюнктора, дторой выход - С: первым входом втopoгg дизъюнктора, а третий выход - со вторьпй входом второго дизъюнктора и третьим йХвдом первого дизъюнктора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Швейцарии № 543743, кл. G 01 Р 3/44, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2801076/21, кл. G 01 Р 3/48, 1979 (прототип).

Ш