Цифровой измеритель величины отклонения скорости от заданной Советский патент 1982 года по МПК G01P3/56 

управления, второй выход которого соединен с управляющими входами разрядных кшочей, третий выход - с шиной сброса счетчика импульсов и управляющими входами второго ключа и схемы И, через . второй вход которой выход генератора эталонной частоты подключен к счетному входу счетчика импупьсов, и блок дешифрации и цифровой индикации sj, Данное устройство может измерять лишь относитепь 1ую разность лийейных и угловых скоростей. Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет определять величину относительного отклонения скорости от заданной. В то же время очень часто на пракФике требуется проводить измерения, связанные с получением информации о величине относительного отклонения ск;орости от заданного значения. При исследовании прокатных станов не обходимо с достаточной степенью точности измерять величины относительных от-кпонений скоростей вращения валков или двигатепей клетей относительно заданных в каждом конкретном случае .номинальных зна юний, Цепь изобретения - многоточечное измерение величины относительного отклонения скорости от заданной. Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены сумматор, нупь-орган, управляемый инвертор, управляемый делитель, программное устройство, три группы кпючей, два блока запоминания и блок индикации знака, . .причем выход первого интегратора соединен с входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу управляемого делителя, а выход - к входу нуль-орган и сигнальному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, а выход - с вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения под ключен к сигнальному входу управляемого делителя, первые управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами программного устройства, вход которого подключен к четвертому выходу блока управления, а вторые управляющие входы делителя объединены с управляющими входами ключей первой группы, соединяющих выходы импульсных датчиков с информационным входом блока выделения периода, и подключен к соответствующим тактирующим выходам блока управления, управляющие входы ключей второй группы, соединяющих выходы счетчика импульсов с входом первого: блока запоминания, подключенного Bbikoдом к блоку дешифрации и цифровой индикации, соединены с пятым считывающим выходом блока управления, который также подключен к управляющим входам третьей группы ключей, соединящих выход нуль-органа с входом второго блока запоминания, выход которого подключен к бло1су индикации знака, а щины сброса блоков запоминания соединены с шестым выходом блока управления. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. 5 стройство содержит импульсные датчики 1, 2 и 3, первую группу ключей 4, блок 5 выделения периода, источник 6 опорного напряжения, первый ключ7, первый интеграторе, первый разрядный ключ 10, второй ключ 1О, второй интегратор 11, второй разрйдный ключ 12,генератор . эталонной частоты 13, компаратор 14, счетчик 15 импульсов, логическую схему И 16, вторую группу ключей 17, первый блок 18 запоминания, блок 19 управления, управ1Шемый делитель 20, программное устройство 21, сумматор 22, нуль-орган 23, управляемый инвертор 24, третью группу ключей 25, блок 26 дешифрации и цифровой индикации, второй блок 27 запоминания и блок 28 индикации знака. Выходы импульсных датчиков 1, 2 и 3, через первую группу кпшэчей 4 соединены с информационным входом блока 5 выделения периода, выход которого подключен к сигнальному входу первого ин-.. тегратора 8 через первый ключ 7, управляющий вход которого соединен с выходом блока 5 вьщеления периода и подключен одновременно к первому входу f блока 19 управления. Первый выход К блока 19 управления соединен с управляющим входом блока 5 выделения периода. А выход первого интегратора 8 через второй ключ 10 подключен к входу второго интегратора 11, выход которого подключен И одному из входов компаратора 14, выход которого подсоединен к второму входу, Ъ блока 19 управления, второй выход которого через разрядные ключи 9 и 12 подключен соответственно к управляющим входам интеграторов 8 и 11, Третий выход С блока 19 управления подсоединен к управляющем) входу второго ключа 10, объединенному с вторым входом логической схемы И 16 и шиной сброса счетчика 15 импупьсов. 5.95357 Выход первого интегратора 8 подсоединен к одному из входов сумматора 22, другой вход которого соединен с выходом управляемого делителя 20, а выход сумматора 22 подключен одно еменно к5 входу нуль-органа 23, и сигнапьнрму входу управляемого инвертора 24, управляюший вход которого соединен с выходом нуль-органа 23,- а выход сумматора 24 подсоединен к второму входу компаратора Ю 14. При этом сигнальный вход управляемого делителя 20 подключен к источнйку 6 опорного напряжения, а первые управляющие входы делителя подключены к соответствующим выходам программного 15 устройства 21, вход которого соединен .с четвертым выходом С блока 19 управления, а вторые управляющие входы делителя 2О объединены с управляющими входами ключей первой группы и подсое- зо дянены к тактирующим выходом б, В, ки блока 19 управления. Управляющие входы ключей 17 второй группы, подсоединяющих выходы счетчика 15 импульсов к входам запоминающих элементов 18, сое- 25 диненных выходами с блоком 26 дещифрации и цифровой индикации, подключены к соответствующим считывающим выходам а блока 19 управления. Одновременно считывающие выходы О блока 19 уп- зо равления подключены к управляющим входам третьей группы ключей 25, подключающих выход нуль-органа 23 к входу Второго блока 27 запоминания, выход которого соединен с блоком индикации знака 28. Шестой выход Р блока 19 уп- равления соединен с шиной сброса бпо- ков 18 и 27 запоминания. Полный цикл измерения TQ (фиг. 2) включает-и тактирующих импульсов по числу имеющихся м точек контроля, которые последовательно во времени посту-; пают в течение импульсов TH-I,lи2,, (фиг. 2, 3; 2.11 и 2.18) соответственно с тактирующих выходов S, 6, ж на соответствующие управляющие входы ключей К, Ki,-. Кц первой группы ключей 4. Каждый тактирующий импульсТу,.. Ту, предназначен для измерения вепичинь относительного отклонения скорости от заданной соответственно в 1, 2 ..., и-ой точках контроля и состоит из двух этапов. В течение первого этапа формируется напряжение на выходе интегратора Vyj, которое пропорцибнально длительности периода следования импульсов соответственно с выходов 1, 2, ... и-го датчиков. 06 Рассмотрим процесс измерения вепичины относительного отклонения скорости от заданной в первой точке контропя. В начальный момент t блока 19 управления по сигналу запуска (фиг. 2.0) Формирует по ы,1ходу а блока 19 (фиг. 2.1) импульс считывания длитепьностью-t сч, который поступает на управляющие входы ключей 17 второй группы, По заднему фронту импульса -Ьсч формируется импульс сброса, длительностью j:.c.e 2.2), который поступает на управляющие входы разрядных ключей 9 и 12 для осуществления разряда первого и второго интеграторов 8 и 11, а также сброса преяьщущего состояния счет-чика 15. По команде, поступающей с первого выхода К блока 19 управления на управ- ляющий вход блока 5 выделения периода, начиная с момента -Ь блок 19 управления выдает первый тактирующий импульс, длительностью Т, (фиг. 2.3), в течение которого осуществляется процесс измере- ния относительного отклонения скорбсти от заданной для первой точки контроля, Блок 5 выделения периода устроен так, что после прихода на его управляющий вход разрещающего импупьса, первый импульс, поступивщий на информаци- онный вход, устанавливает на его выходе потенциал , а второй восстанавливает исходное нулевое состояние, после чего повторное срабатывание становится возможным только с приходом на управляющий вход следующего разрещающего импупьса. Таким образом, за один цикл мерения Ту, с выхода блока 5 выделения периода на управляющий вход ключа. 7 подается всего один импульс длительностью, равной периоду Ti следования импульсов от датчика 1 (фиг. 25). За время действия управляющего импульса ключ 7 открывается и происходит интегрирование опорного напряжения VQO источника 6 первым аналоговым интегратором 8. С исчезновением выходного импупьса блока 5 выделения периода ключ 7 размыкается и на выходах первого инверто1 а 8 к концу первого этапа устанавливается постоянное напряжение, равное: V где V - выходное напряжение первого . интегратора; f - постоянная времени первого ин- тегратора; . моменты, соответствуюШие начацу и концу процесса интегрирования в первом интегратор Начиная с момента Ь (фиг. 2.7) по команде, поступающей с третьего выхода О блока 19 управления, осуществляется открывание ключей 1О и 16. ; Ключ 10 пропускает сигнал с выхода первого интегратора на вход второго интегратора 11 до тех пор, пока выходное напряжение второго интегратора Vy которое поступает на один из входов компаратора 14, не сравняется с пороговым напряжением дпя первой точки контроля, которое поступает на другой вход компаратора 14 В общем виде обозначим через Уу.; по роговое напряжение компаратора 14 для Т -ой точки контроля. Можно показать, что выражение дпя Vpj имеет следующий вид: г-(.,1 -коэффициент передачи управляемого инвертора для -i -ой точки контроля; -выходное напряжение первого интегратора для -i-ой точки контроля;-напряжение уставки для i -ой точки контроля В зависимости от полярности суммарного значения напряжений Vyi и Vg - коэффициент передачи Куй-может принимать значения +1 или -1. Сумматор 22 образует сигнал, равный алгебраической сумме значений + Vg Нуль-орган 23 фиксирует знак суммы i-ой точки контроля и осуществляет управление инвертором 24. Так, при . v,I,0bv,, Нетрудно показать, что в общем виде для -i -го датчика имеем с вь:ходй уп- равляемого делителя 2О напряжение V которое определяется следующим образом V -V Э Оп коэффициент Деления управляемого делителя 2О для 1 -ой точки контроля, определяемый АГ-V.,. - значение частоты импульсов, соответствующее заданному значению скорости для -ой 5чки контроля, причем ., J(5) де Та. - длительность периода следова- ния импульсов от -го датчика. ля импульсного датчика скорости мо ем записать, что , где К - коэффициент пропорциональности ддя л-го Датчика скорости; - линейная скорость в 1 -ой точке контроля. ГГ ч 1J Зная величину постоянной т. а также требуемые значения скоростей вращения ля 1, 2, ..., И-ой точек контроля соответственно V, V2,...Vn,a также веггачины соответствующих коэффициентов ,.-( из выражений (4) и (6), можно определить необходимые значения .коэффициентов /деления ...1 д ксторые следует установить в управляемом делителе 2О для соответствующих точек контроля. Управляемый делитель 20, на информационный вход которого подается опорное напряжение VQ,, с выхода источника питания 6, позволяет реализовать набор уставок V,. .--V- для 1,2,..., h -ой точек ii 9и контроля. Перед началом полного цикла измере™ программное устройство 21 по своим первым управляющим выходам вводит в управляемый делитель 20 соответствуюЩие коэффициенты деления. На фиг. 2,6 представлена величина Уставки Vg ДПя первой точки контроля. на фиг. 2.7 в интервале -t и выхоДное напряжение первого интегратораV Поскольку величины Vyj ИУд выбраны таким образом, что выполняется следующее неравенство: , .V --MLL и. TI то значение коэффициента 1 ередачи инвертора Ку(-- 1. На фиг. 2.8 представлено пороговое напряжение компаратора 14, bHt-Von-T,-4;.,)--VonV4;-. подставляя значение Yg нз выражения (3) и (4) получим: УОЛ-ТЭ Ci 99 Нетрудно показать, что дпя момента -t i и -tij (фиг. 2.8) справедливо следую щее равенство: 1 Ъ--1.ч.Ти V--C J J.dt-.Vn. (8) 2 где - выходное напряжение второго интегратора; TX - постоянная второго интегратор n-t-i моменты, соответствующие на чапу и концу процесса интегри рования во втором интеграторе Tj - время измерения для первого датчика. V Подставляя в уравнение (8) выражения (1) и (7) получаем .) OvlllПоскольку на основании выражения (5) можем записать, что , , тогда уравнение (9) примет вид: jt,4Vf /4Откуда выражение для (1о Поскольку, с учетом выражения (6) значение . -K,V, f Vg, . V ., где v.Vp-i - соответственно текущее и ..заданное значение скоростей в первой точке контроля, причем/Vg/i/ /V-f/, тогда окончательное выражение для Tj примет вид: Tv,,.cfV,, где (fVj- относительное отклонение величины скорости от заданной для первой точки контроля, tfv. у.- . причем V., v В устройстве предусмотрено заполнение интервала Т- импульсами опорной час тоты, длительностью TO (фиг. 2.10). Тогда число импульсов N.), зафиксированное в счетчике 15 за время Ту,, равно: ... (13) Далее, после заверщения процесса интегрирования в интеграторе 11, происходит срабатывание компаратора 14, выход t 0 ной сигнал с которого поступает на вход о блока управления 19 и вызывает завершение тактирующего импульса Tjj по заднему фронту которого формируется импульс считывания (фиг. 2.2), который поступает на управггающие входы второй группы ключей 17, осуществляя подключение выходов счетчика 15 к входам соответствующего запоминающего элемента блока 18, выходная информация с которого дещифруется и индицируется в бпоке 26. Далее, по заднему фронту импульса t, формируется импупьс сброса teg, который устанавливает счетчик 15 в нулевое состояние, а также производит р 13ряд интеграторов 8 и 11. Осуществляется подготовка к второму такту измерения Тр в течение которого измеряется веггачина относительного отклонения скорости от заданной во второй точке контроля. В течение такта Tp-j осуществляется подкппо.чение выхода датчика 2 через ключ kz. первой группы ключей 4 к входу блока 5 выделения периода. Дальнейшая работа происходит аналогичным образом. Поскольку для второй точки KOHTJDO-1я /Vi/ V / Vg./ ч следовательно, выраже™ . (фиг. 2.14. 2.15) в течение первого этапа Ту,, то значение Кум 1. Тогда значение порогового иапряже- нйя компаратора 14 Ми - ./ л/ -, J Kyj,,J04TO и представленот1а фиг. 2.16, В течение второго этапа Тпт.г - время Ту{2. произойдет подсчет импульсов Ц причем ..L/To,(14) - .V- H величинаотноситель огб отклонения скорости от заданной во второй точке контроля. По аналогии для i-ой точки контроля имеем: ы -i: - Т, где (f - величина относительного отклонения скорости от заданной в 1-ой точке контроля, Следоватепьно, в течение интервалов TH,(,... Дим счетчик 15 поочередно во времени подсчитывает соотвеаствующие числа импульсов N, NT.... Ny, Дающие информацию лищь о самой вепичине относительного отклонения скорости от заданной в 1, 2, ..., VI точках контроля. Знак относитепьного отклонения фиксируется для каждой иэ точек контрогш нупь-органом 23, выход которогб через кточи 25 третьей группы, управляющие входы которых соединены со считывающими выходами блока 19 управления, подкйочен к входам блока 27 запоминания знака, выход ко торого соединен с блоком 28 индикации знака. Поспе завершения полного цикпа измерения формируется с шее тог о. вы хода блока 19 управления импульс сброса, который устанавливает запоминающие элементы блока 18 и блока запоминания ана ка в исходное состояние.. После сброса предыдущего показания 6 счетчике 15 и установка интеграторо: 8 и 11 в исходные состояния начинается новый цикл измерения. Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается многоточечное измерение величины и знака относительного отклонения скорости от заданной. Окончательный результат измерения представлен в цифровом виде и не зависит от стабильности источника питания. Формула изобретения Цифровой измеритель величины откпо|Нения скорости от заданной, содержащий импульсные датчики скорости, блок выделения периода, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый вход которого подключен к выходу блока выделения периода и к управляющему входу первого ключа, через который выход источника опорного напряжения соединен с входом первого ин тегратора, второй вход которого подключен к выходу первого разрядного кпюча, а выход через второй кшоч к первому входу второго интегратора, второй вход которого соединен с выходом второго раз рядного ключа, а выход - с первым входом компаратора, выход которого подкпю чен к второму входу блока управления, второй выход которого соединен с управляющими входами разрядных ключей, третий выход - с щиной сброса счетчика им пупьсов и управляющими входами второго ключа и схемы И, через второй вход которо выход генератора эталонной частоты подключен к счетному входу счетчика импульсов, и блок дешифрации и цифровой индикации, отличаюшийс я тем, что, с целью многоточечного измерения величины относительного отклонения скорости от заданной, в устройство введены сумматор, нуль-орган, управляемый инвертор, управляемый делитель, программное устройство, три группы ключей, два блока запоминания и блок индикации знака, причем выход первого интегратора соединен с входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу управляемого делителя, -а выход к входу нуль-органа и сигнальному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом нульоргана, а выход - с вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения подкшочен к сигнальному входу управляемого делителя, первые управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами программного устройства, вход которого подключен к четвертому выходу блока управления, а вторые управляющие входы делителя объединены с управляющими входами ключей, первой группы, соединяющих выходы импупьсных датчиков с информационным вхо; дом блока выделения периода, и подключены к соответствующим тактирующим выходам блока управления, управляющие входы ключей второй группы, соединяющих выходы счетчика импульсов с входами первого блока запоминания, подключенно го выходом к блоку дешифрации и цифровой индикации, соединены с пятым считывающим выходом блока управления, который также подключен к управляющим входам третьей группы ключей, соединяю-; щих выход нуль-органа с входом второго блока запоминания, выход которого подключен к бло1су индикации знака, а щины сброса блоком запоминания соединены с щестым выходом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 330388, кл. G 01 Р 3/48, 197О. 2.Авторское свидетельство СССР № 620891, кл. е 01 Р 3/4€, 1979. 3.Авторское свидетельство СССР № 717657, кп. О 01 Р 3/56, 25,08.60 (прототип).

м

5J

е