Устройство для контроля скорости изменения частоты Советский патент 1981 года по МПК G01P3/46 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ

I

Изобретение относится к контрольно измерительной технике., в частности к малоинерционным устройствам контроля скорости вращения и ускорения и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частотной форме.

По основному авт. св. № 811156 известно устройство для контроля скорости изменения частоты, содержащее датчик оборотов, формирователь входных сигналов, блок управления, счетчик, блок обработки кода периода, конъюктор, формирователь выходных сигналов и генератор эталонной частоты, причем блок обработки кода периода состоит из шифратора, блока умножения, блока разности периодов и блока сравнения l3

Недостатком этого устройства является то, что он имеет низкую помехоустойчивость в условиях внешних помех, а также при кратковременных прерываниях сигналов датчика оборотов, обусловленных, например, обрывами или короткими замыканиями в датчике или его цепях. В этих случаях пропадание одного или нескольких сигналов датчика оборотов может привести к такой последовательности входных сигналов, которая имеет место при аварийной работе контролируемого объекта, и поэтому устройство может сформировать ложный выходной сигнал.

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости .

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля скорости изменения частоты, содержащее последовательно соединенные датчик оборотов, формирователь входных сигналов, и блок управления, первьй, третий и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами счетчика и с первым входом основного конъюнктора, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к третьему входу счетчика, выход которого соединен через блок обработки кода со вторым входом основного конъюнктора, выход которого, соединен с первым входом формирователя выходных сигналов, дополнительно введены два блока сравнения, два коъюнкто-ра, два дизъюнктора и формирователь блокирунлцих импульсов, причем выход счетчика через первый блок сравнения соединен с первыми входами дополнительных дизъюнкторов. и напосредственно со входом второго блока сравнения первый выход которого соединен с третьим входом основного конъюнктора, второй выход второго блока сравнения подключен ко. второму входу первого дизъюнктора, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного конъюнктора, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления, и первому входу второго дополнительного конъюнктора. второй вход которого соединен с выходом блока обработки кода, а выходс вторым входом второго дизъюнктора, третий вход которого через формирователь блокирующих импульсов подключен к выходу первого конъюнктора, выход второго дизъюнктора соединен со вторым входом формирователя выходных сигналов.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для контроля скорости изменения частоты; на фиг. 2 возможньй вариант устройства, на фиг. 3 - 5 - диаграммы,. поясняющие его работу.

В состав устройства входят датчик Г оборотов/формирователь 2 входных сигналов, блок 3 управления, счетчик 4, блок 5 обработки кода периода, конъюнкторы 6-8, формирователь 9 выходных сигналов, генератор 10 эталонной частоты, блоки 11 и 12 сравнения, дизъюнкторы 13 и 14, формирователь 15 блокирующих импульсов, :

I

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 1, сбответствующий началу периода Т, поступает на формирователь 2, вырабатывающий при этом импульс, на переднем фронте которого происходит запуск блока 3, При этом на первом выходе блока 3 появляется запрещандций импульс, а на втором выходе - разрешающий. Импульс первого выхода блока 3 пода858844

ется на первый вход счетчика 4 и запрещает поступление сигналов генератора 10 в счетчик 4.

После окончания импульса на втором выходе блока 3 появляется импульс управления на его третьем выходе, который подается на второй вход счетчика 4. На заднем фронте этого импульса происходит установ 0 ка счетчика 4 и блока 3 в исходное состояние. При этом на первом выходе блрка 3 появляется разрешающий сигнал и сигналы генератора 10 начинают заполнять счетчик 4. В последнем 5 формируются коды чисел, информация о которых поступает на входы блока 5 обработки кода периода и блоки 11-12 сравнения.

R момент прихода следутащего сигнала датчик 1, соответствующего окончания периода Т, и началу периода , в счетчике 4 сформируется число , пропорциональное дли-f тельноети периода TJ, в блоке 5 бу. дет получен результат обработки кода периода.

При этом импульс первого выхода блока 3 запрещает поступление сигналов генератора 10 в счетчик 4. Открывающий импульс второго выхода 3 блока 3 поступает на вход конъюнктора б и входы конъюнкторов 7 и 8,

Возможны следующие варианты работы устройства,

35 1. Результат обработки кода в блоке 5 не соответствует требованиям нормальной работы контролируемого объекта. При этом с выхода блока 5 на вход конъюнктора 6 будет подан

40 открывающий сигнал (сигнал Авария), а с другого выхода блоки 5 на вход конъюнктора 7 - закрывающий сигнал.

1-1. При счетчике 4 сформируется число, которое будет

больше порога срабатывания блока 11, но меньше порога срабатывания блока 12, В этом случае на одном выходе блока 11 будет открывающий сигнал, а на ее другом выходе и на выходе блока 12 открывающие сигналы будут отсутствовать. Поэтому дизъюнктор 13 и конъюнкторы 7 и 8 будут закрыты, формирователь 15 не будет запущен, на всех трех входах дизъюнктора 14 открывающие сигналы будут отсутствовать и он не выработает сигнала начальной установки формирователя 9.

Так как на всех трех входах конъюнктора 6 будут открывающие сигналы, то он сформирует импульс, который запишет в формирователь 9 логическую 1.

1-2. Если ° счетчике 4 сформируется число, меньшее порогов срабатывания блоков 11 и 12 и на одном выходе блока 11 будет закрывающий сигнал, на ее другом выходе - открывающий, а на выходе блока 12 открывающий сигнал будет отсутствовать. Поэтому конъюнкторы 6 и 7 будут закрыты, а дизъюнктор 13 и конъюнктор 8 открыты и выходной импульс конъюнктора 8 запустит формирователь 15, сигнал которого, пройдя через дизъюнктор 14, поступит на установочный вход формирователя 9, установит этот формирователь в исходное состояние и заблокирует его счетный вход на времяС ;5д 2

1-3. Если же T.T.j|,jjj,jTO число в счетчике 4 будет больше порогов срабатываний блоков 11 и 12, В этом случае на одном выходе блока 11 и на выходе б:г1ока 12 будут открывающие сигналы, на другом выходе блока 11 .открывающий сигнал будет отсутствовать. При этом открывающий сигнал на выходе блока 12 появится до окончания периода Т; , и пройдя через дизъюнктор 19, установит формирователь 9 в исходное состояние.

В момент поступления импульса со второго выхода блока 3 на конъюнктор 8 происходит запуск формирователя 15, при этом счетный вход формирователя 9 будет заблокирован на время Трд .

В этом случае, независимо от того, в каком состоянии находятся блоки 11 и 12, конъюнктор 7 вырабатывает импульс, который, пройдя через дизъюнктор 14, устанавливает формирователь 9 в исходное состояние.

Аналогично тому, как это имело место в случаях 1-2 и 1-3, при при Т 7 Ту,оп 1роисходит запуск формирователя 15 и счетный

вход формирователя 9 будет заблокирован на время ТГсд.

Во всех рассмотренных случаях после окончания импульса на втором

выходе блока 3 появляется сигнал управления на его третьем выходе, который поступает на вход счетчика 4, На заднем фронте этого импульса происходит установка счетчика 4 и

блока 3 в исходное состояние. С этого момента начнется новый цикл контроля параметров вращения.

Если на втором цикле контроля повторяется ситуация 1-1, то в формирователь 9 записывается вторая логическая 1 и он вырабатывает выходной сигнал.

Если же повторяется одна из си туаций, при которых на формирователь 15 подается запускающий сигнал с конъюнктора 8, то выходной импульс формирователя -15 продлится в тече ние времени 2Грд с момента последнего запуска и тем самым будет вновь

обеспечена блокировка счетного

входа формирователя 9 на время Тс. 2 Т,,,.

На фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства. В этом устройстве роль блока 3 управления выпол-г няют регистр сдвига и триггер, блок 5 обработки кода периода состоит из шифратора 16, в качестве которого использован блок тумблеров, блока 17 умножения чисел, блока 18 разности периодов, реализованного на счетчике обратного счета, блока сравнения 19. Формирователь 9 выходных сигналов состоит из счетчика 20 и выходного усилителя 21, генератор 10 эталонной частоты представляет собой мультивибратор.

Блок 11 сравнения состоит из конъюнктора 22 и триггера 23, а блок сравнения 12 - из конъюнктора 24 и триггера 25. При этом пороги срабатывания блоков 11 и 12 сравнения обеспечиваются соответствующим подключением входов конъюнкторов 22 и 24 к выходам счетчика 4. Формирователь 15 блокирующих импульсов выполнен на ключе 26, RC-цепи 27 и триггера Шмидта ,28.

Устройство, представленное на фиг. 2, позволяет контролировать углрвое ускорение по модулю (одновременный контроль положительного и отрицательного предельных значений углового ускорения). Введение в известное устройство двух блоков сравнения, двух дизъюнкт ров, двух кошьюнкторов, формирователя блокирую1чих импульсов с длительно с тьюС/р-д 2 Ту,,1/и соответствующих связей, а также использование принци па накопления двух следующих друг за другом сигналов Авария, позволяет полностью исключить лржное срабатывание устройства, обусловленное действием помех или прерыванием сигналов датчика оборотов, при работе устройства в диапазоне скорости вращения., для которого выполняется ус-ловие uf) ШЖ умах где и);,и у, соответственно минимальная и максимальная скорость вращения в заданном диапа зоне. Выражая в последнем условии скорость вращения через период вращения объекта контроля, получаем hnin Cfmm TmiH Try,a На фиг. 3-5 приняты следзющие условные обозначения: С , С, С - сиг налы датчика оборотов; П, 112 Я и л - помехи. . При этом вновь ввеДеншю функциональные элементы схемы и связи обес печивают блокировку выхода устройства при подаче на его вход сигналов период следования которых не соответ ствует заданному диапазону контроля скорости вращения, тем самым обеспечивается исключение ложного срабатывания при воздействии высокочастот.ных помех (фиг. 3, что реализуется блоком 11, и исключение ложного сиг нала при кратковременных прерываниях сигналов датчика оборотов, что обеспечивается блоком 12, а также расширение импульса, блокирующего выход устройства, до значения 72 Туу,д,что необходимо для исключения ложного сигнала при случайном сочетании помех (фиг. 4), когда два смежных периода-Т и Т, делятся дв мя помехами Пу, и 112.на четыре интер вала Т Т„2,Тп,,и Тп4,причем ,,,.х« ,, irxatx48В этом случае в момент окончания периода Т блок 11 вырабатывает сигнал, запрещающий прохождение сигнала Авария блока 5, а также сигнал, разрешающий запуск формирователя 15. При этом импульс формирователя 15 устанавливает формирователь 9 в исходное состояние. В момент окончания периодов Tf, Tfil) первом выходе блока 11 будет разрешающий сигнал (так как , Тп,)и ложные сигналы Авария блока 5 будут поданы на первый вход формирователя 9. Однако эти сигналы не вызовут срабатывания устройства, так как в течение времени Тр-д 2 Т у - ервый вход формирователя 9 будет блокирован импульсом формирователя 15. Кроме того, в формирователе 9 выходных сигналов предусмотрено использование накопителя, позволяющего формировать выходной сигнал только после подачи на вход устройства двух и более следующих друг за другом критических периодов вращения контролируемого объекта. Такой алгоритм работы устройства обусловлен необходимостью запрета выдачи ложного сигнала при появлении случайной помехи в интервале АБ пе/чриода .Т (фиг. 5J, где , WT i TT - Tn +Tna T OJX-B этом случае в момент окончания периода Т (2 ёудет разрешена подача сигнала Авария из блока 5 на счетный вход формирователя 9 и в последнем может быть записана логическая 1. Однако в момент окончания периода информация будет стерта, так как , при этом I TYfliyf будет произведена установка формирователя 9 в исходное состояние. Таким образом, в предлагаемом устройртве для контроля параметров вращения полностью исключено-ложное срабатывание при работе устройства в условиях помех и прерываний сигналов датчика оборотов. При этом устройство работает в относительно диапазоне скорости вращения (jaiil- o,5) и обеспечивает высокое fflwiQx быстродействие контроля. Формула изобретения Устройство для контроля скорости изменения частоты по основному авт. св. № 811156, отличающееся тем, что, с целью повышения

помехоустойчивости, в него дополнительно введены два блока сравнения, два конъюнктора, два диэъюнктора, и формирователь блокируищих импульсов, причем выход счетчика через первый блок сравнения соединен с первыми входами дизъюнкторов и непосредственно со входом второго блока сравнения, первый выход которого соединен с третьим входом основного конъ юнктора, второй выход второго блока сравнения подключен ко второму входу- первого дизъюнктора, выход которого соединен с.первым входом первого дополнительного конъюнктора, второй вход которого подключен ко

8588410

второму выходу блока управления и первому входу второго дополнительного конъюнктора, второй вход которого соединен с выходом блока обработки коJ да, а выход - со вторым входом второго дизъюнктора, третий вход которого через формирователь блокирукхцих импульсов подключен к выходу первого . конъюнктора, выход второго дизъюнкто10 РЗ соединен со вторым входом формирователя выхопйых-сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ., 1. Авторское свидетельство-СССР № 8П156, 28.03.79.