Преобразователь угловой скорости вала в код

 

.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВАЛА В КОД, содержащий датчик скорости, выход которого соединен с входом формирователя импульсов , триггер, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго ключа соединен с суммирующим входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого регистра, генератор импульсов, выход которого соединен с вторыми входами первого и вто . рого 1спючей, второй регистр, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия и точности преобразователя, в него введены третий и четвертый ключи, второй, третий и четвертый счетчики импульсов , блок задания начатьного кода, дешифратор, элемент И, выход формирователя импульсов соединен с входом сброса второго счетчика импульсов и первым управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов , выходы которого соединены с входами дешифратора, первый выход которого соединен с входом записи третьего счетчика импульсов, второй выход - с первым входом триггера, третий выход - с входами записи первого и второго регистров,.четвертый выход -.с входами записи первого и четвертого счетчиков импульсов, пятый выход - с вторым управляющим входом третьего ключа, выход генератора импульсов соединен с информа (Л ционным входом третьего ключа и первым входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторым входом триггера,, выход первого ключа соединен с вычитающим входом третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, первая и группы выходов блока задания начального кода соединены с информационными входами первого и третьего счетчиков импульсов соотРетственно, выходы первого регистра соединены с информационными входами четвертого счетчика импульсо выходы которого соединены с входами второго регистра, выход второго ключа соединен с вычитающим входом четвертого счетчика импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (и) 4(51 Н 03 И 1 00

1

1 у r

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -" (21 ) 3638909/24-24 (22) 02.09.83 (46) 23. 01.85. Бкя. N - 3 (72 ) П.M. Коваль, P .3 . .Милько и В. К. Стеклов (53) 681.325(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56 ) 1. Андреев В. А. и др. Цифровой измеритель динамической нестабильности скорости вращения механизмов.-"Измерительная техника", 1978, У 8, с. 69-74.

2. Авторокое свидетельство СССР

У 949673, кл. G 08 С 9/00, 1981 (прототип). (54) (») .ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОЙ

СКОРОСТИ ВАЛА В КОД, содержащий датчик скорости, выход которого соединен с входом формирователя ива. пульсов, триггер, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго ключа соединен с суммирующим входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого регистра, генератор импульсов, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей, второй регистр, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точ-. ности преобразователя, в него введены третий и четвертый ключи, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, блок задания начального кода, дешифратор, элемент И, выход форми— рователя импульсов соединен с входом сброса второго счетчика импульсов и первым управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов,, выходы которого соединены с входами дешифратора, первый выход которого соединен с входом записи третьего счетчика импульсов, второй выход — с первым входом триггера, третий выход — с входами записи первогоо и второго р мистров, . четвертый выход — с входами записи первого и четвертого счетчиков импульсов, пятый выход — с вторым управляющим входом третьего ключа, выход генератора импульсов соединен с информа— ционным входом третьего ключа и первым входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход первого ключа соединен с вычитающим входом третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, первая и вторая группы выходов блока задания начального кода соединены с информационнымй входами первого и третьего счетчиков импульсов соответственно, выходы первого регистра соединены с информационными входами четвертого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами второго регистра, выход второго ключа соединен с вычитающим входом четвертого счетчика импульсов.

1136312 Кроме того, измеритель имеет невысокую точность, так как измерение угловой скорости производится только за первый временной интервал и эти данные измерения распространяются и на второй временной интервал несмотря на то, что за время второго временного интервала скорость не измеряется.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угловой скорости вала в код, содержащий датчик скорости, соединенный с входом первого форми- Ç5 рователя импульсов, элементы И, первый вход первого из которых соединен с прямым выходом триггера, генератор импульсов и первый регистр,второй регистр, элемент ИЛИ-НЕ,. счетчик 4О импульсов, три элемента НЕ, второй, третий.и четвертый формирователи им-пульсов и два делителя частоты, вход первого из которых соединен с выходом первого формирователя импульсов, кото-45 рый соединен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом первого элемента И и выходом генератора импульсов, третий вход второго элемента И соединен с инверсным выходом тригге- ра, выход первого элемента И соеди- нен с суммирующим входом, а выход второго элемента И вЂ” с вычитающим 55 входом счетчика импульсов, . вход сброса которого через второй формирователь импульсов подключен к выходу

Изобретение относится к автоматическому управлению и измерительной цифровой технике, в частности к устройствам, преобразующим угловую сКо рость в цифровой код, и может быть применено в радиотехнических системах, приборостроении и станкостроении .

Известен преобразователь угловой скорости вала в код, содержащий дат- 10 чик скорости, формирователь импульсов, триггер, генератор импульсов, делитель частоты, селектор, блок уп-. равления, счетчик, блоки ключей и регистр памяти Pl) .

Недостатком данного преобразователя является то, что измерение скорости производится за два временных интервала между входными импульсами, так как измеритель имеет низкое быст- 2б родействие. первого делителя частоты, выходы счетчика импульсов соединены с входами первого и второго регистров и входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом триггера, выход которого соединен со знаковыми входами второго регистра, выход второго формирователя импульсов соединен через первый элемент НЕ с S-входом триггера, выход первого формирователя импульсов — с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выход которого соединен с входом третьего элемента НЕ и через третий формирователь импульсов с входами синхронизации первого регистра и P-входом триrrера, выход третьего элемента НЕ через четвертый формирователь импульсов соединен с входом синхронизации второго регистра f2j.

Недостатками известного преобразователя являются низкое быстродействие и малая точность.

Цель изобретения — повышение быст. .родействия и точности преобразователя

1 угловой скорости вала в код.

Поставленная цель дос;игается тем, что в преобразователь угловой скорости вала в код, содержащий датчик скорости, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, триггер, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго ключа соединен,с суммирующим входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого регистра, генератор импульсов, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей,. второй регистр, введены третий и четвертый ключи, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, дешифратор блок задания начальногЬ кода, элемент И, выход формирователя импульсов соединен с входом сброса второго счетчика импульсов и первым управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами дешифратора, первый выход которого соединен с входом записи третьего счетчика импуль- сов, второй выход . — с первым входом триггера, третий выход — с входами записи первого и второго регистров, 312 4

Устройство работает следующим об,разом.

1136

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого преобразователя угловой скорости вала в код.

Преобразователь содержит триггер

1, ключи 2 и 3, счетчик 4 импульсов, блок 5 задания начального кода, регистр 6, генератор 7 импульсов, ключ

8, счетчик 9 импульсов, дешифратор

10, регистр 11, формирователь 12 .импульсов, датчик 13 скорости, счетчи- 35 ки 14 и 15 импульсов, ключ 16, эле.мент И 17.

В качестве датчика 13 скорости может применяться любой импульсный или частотный датчик, формирующий 4О необходимое число импульсов за один оборот. Выход этого датчика представляет собой импульсное или синусоидальное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения.45

При применении в преобразователе датчика 13 скорости с импульсным выходным напряжением в качестве формирователя 12 импульсов применяется формирователь коротких импульсов ти- 5О па одновибратора. Формирователь 12 импульсов управляется передним фронтом импульса датчика 13 скорости. При применении в преобразователе датчика 13 скорости с сийусоидальным выход — 55 ным напряжением в качестве формирователя 12 импульсов удобно использовать интегральный компаратор типа 521СА2. четвертый выход — с входами записи первого и четвертого счетчиков импульсов, пятый выход — с вторым уп-равляющим входом третьего ключа, выход генератора импульсов соединен с информационным входом третьего ключа и первым входом четвертого клю-ча,„выход которого, соединен с вторым входом триггера, выход первого ключа соединен с вычитающим входом третье- lð го счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, первая и вторая группы выходов блока задания начального кода соединены с информационными входами перВого и третьего счетчиков импульсов соответственно, выходы первого регистра соединены с информационными входами четвертого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами второго регистра, выход второго ключа соединен с вычитающим входом четвертого счетчика импульсов, 25

Перед началом работы преобразователя на первых выходах блока 5 задания начальных условий устанавливается в виде кода начальное число п1 соответствующее значению временного интервала f Т вак что равно максимальному изменению периода импульсов датчика 13 при максимальном изменении угловой скорости ЬИщ, а на вторых выходах блока 5 — начальное число п, соответствующее значению минимального периода Т„„; (между импульсами датчика 13 скорости при мак. симальной угловой скорости вала Я ра )

При поступлении с датчика 13 скорости на формирователь 12 импульсов выходной импульс с формирователя 12 открывает ключ 8 и разрешает работу счетчика 9.

Счетчик 9 фиксирует пять первых импульсов, приходящих на его вход от генератора 7 импульсов через ключ

8, Дешифратор 10 на соответствующий выход выдает пять команд управления.

Первая команда поступает на вход записи счетчика 14 и записывает в нем начальное число и, подаваемое на входы счетчика 14 с соответствующих выходов блока 5, Вторая команда устанавливает в состояние I триггер 1, который выключает ключ 3, прекр ащая поступление импульсов от генератора

7 импульсов на счетчики 4 и 15, включает ключ 2, через который начинают поступать импульсы генератора

7 на вычитающий вход счетчика 14, и начинается новый цикл измерения угловой скорости .

Третья команда подается на входы записи регистров 6 и 11, в результате чего информация, находящаяся в счетчиках 4 и 15, переписывается в регистры 6 и 11, соответственно четвертая команда, поступая на входы записи счетчиков 4 и 15 записывает в счетчике 4 начальное число п 1, по-, даваемое на его входы с выходов блока 5, и в счетчике 15 — информацию, находящуюся в регистре 6 (значение угловой скорости вала в предыдущем цикле измерения между импуль- сами датчика 13 скорости). Пятая команда выключает ключ 8, прекращая подачу импульсов генератора 7 на вход счетчика 9..

l 136312

После поступления на вычитающий вход счетчика и< импульсов его выходной импульс через элемент И 17 открывает ключ 16 и импульсом генератора 7 триггер 1 устанавливается 5 в состояние О,выключая ключ 2 и включая ключ 3. Через ключ 3 импульсы генератора 7 импульсов поступают на суммирующий вход счетчика 4 и вычитающий вход счетчика 15. По окончании импульса с формирователя 12 импульсов ключ 8 дополнительно блокируется, счетчик 9 по входу сброса устанавливается в нулевое состояние а с выхода дешифратора 10 снимается сигнал, блокирующий ключ 8, и подготавливается счетчик 9 к работе.

При поступлении с датчика 13 скорости через формирователь 12 импульсов очередного импульса дешифратор 20

10 снова выдает пять команд управления в той же последовательности.

После второй команды с дешифратора

10 (начало поступления импульсов с генератора 7 на вход счетчика 14) 2s начинается новый цикл измерения. На выходах регистра 6 записана информация об угловой .скорости вала (код угловой скорости), а на выходах регистра 11 — информация об изменении ЗО угловой скорости (код изменения угловой скорости) в течение временного интервала между импульсами датчика

13 скорости.

Рассмотрим . определение величины и знака приращения угловой скорости

gyjQ$ в преобразователе.

В начале каждого измерительного интервала в счетчике 14 записывается начальное число n, соответствующее 4О временному интервалу 4 Т „. В течеш01 ние первого интервала на счетчик 4 поступает число импульсов генератора 7, пропорциональное временному интервалу Т

Следовательно, в конце первого интервала в счетчике 4 записано число,пропорциональное временному интервалу оТ „+Т;,;), и эта информация импульсом датчика 14 скорости переносится в счетчик 15. В новом интер,вале в счетчики 4 и 15 поступает чис ло импульсов генератора 7, пропорциональное временному интервалу 55

T . ° Так как эти импульсы посту I)1i+ лают на вычитающий вход счетчика !5, то код, записанный в нем по приходу,очередного импульса датчика 13 ско-. рости, равен

m ÄÄ =" t t1 т„„+(т;,, -т;; „)) Г,„ где f ö — частота генератора

Возможны три режима вращения вала.

При постоянной угловой скорости вала временные интервалы между импульсами датчика 13 скорости равны

Т1 (1 =Т(„ Ф!

Следов тельно» mscq =h Tmax AM т.е. при постоянной угловой скорости вала код на выходе регистра 11, соответствующий m> „=АТЬ f принивцх и мается за нулевое изменение скорости вращения вала.

При увеличении угловой скорости вала Т, ъ Т,. а следовательно, ,(»1

1Яэ,„=(Т„„+ьт„.,,Д 1,„»Ьт„„.1„„ где кТ =T -т °

1,8+1 l-1 1,1»! т.е. при вращении вала с увеличивакщейся угловой скоростью код на выходе регистра 11 больше кода нулевого изменения скорости вращения вала.

При уменьшении угловой скорости вала Т; <Т;,, а следовательно, ms =(hT„a„,„+ )kr8 bbTTwox „» ) т.е. при вращении вала с уменьшающейся угловой скоростью код на выходе регистра 11 ме ныне кода нулевого изменения скорости вращения вала. Таким образом, зная код нулевого изменения скорости, всегда можно определить знак и величину приращения угловой скорости.

Применение в преобразователе счетчика 14, измеряющего временной интервал, не входящий в рабочий диапазон, и определение емкостей счетчиков 4 и 15 и регистров 6 и

11 из расчета измерения временных интервалов только рабочего диапазона угловых скоростей позволяет значительно сократить объем преобразователя.

Предлагаемый преобразователь может применяться при снятии характеристик изменения угловой скорости неравномерно вращающихся валов» углового ускорения вращающихся объектов в динамических режимах, в качестве корректирующих звеньев в высокоточных системах автоматического управления .

Экономический эффект от применения изобретения обусловлен его техническими преимуществами.

1136312

Составитель А. Сидоренко

Редактор С, Саенко Техред А.Ач Корректор .Е.Сирохман

Заказ 10301 j44 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5

Филиап ППП "Патент" „г. Ужгород, ул. Проектная, 4