Способ преобразования частоты вращения и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство для его осуществления относятся к измерительной технике и могут использоваться для контроля параметров вращения вала , например, при задании режима работы гидроагрегата. Цель изобретения - повышение точности и.быстродействия . Частотно-модулированный сигнал преобразуют в знакопеременный относительно заданного уровня сигнал, вьделяют моменты пересечения заданного уровня одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала и по вьделенным моментам формируют импульсы стандартной формы, а измерение частоты вращения производят по фронтам полученных стандартных импульсов. В описании представлены варианты схемы . преобразования частотно-модулированного сигнала датчика по переднему и заднему фронтам входного импульса . 2 с.п.ф-лы, 2 з.п.ф-лы, 12 ил. % (Л ю СП о ю

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„1215027 A уО 4 G 01 P 3/54, 3/481

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР /»

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,/,::,:С/.,Т

f; (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Способ и устройство для его осуществления относятся к измерительной технике и могут использоваться для контроля параметров вращения вала, например, при задании puma

Н АВТОССНОВУ СВНВВТВВЬСТВУ (21) 3771480/24-10 (22) 27.07.84 (46) 28.02.86. Бюл. Б".- 8 (72) Ю.М. Романенко (53) 621.224-587 ° 7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 353200, кл. G 01 Р 3/44, 1972.

Авторское свидетельство СССР

И 1076834, кл. G 01 Р 3/48, 1982. работы гидроагрегата. Цель изобретения — повьпцЕние точности и.быстродействия. Частотно-модулированный сигнал преобразуют в знакопеременный относительно заданного уровня сигнал, выделяют моменты пересечения заданного уровня одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала и по выделенным моментам формируют импульсы стандартной формы, а измерение частоты вращения производят по фронтам полученных стандартных импульсов. В описании представлены варианты схемы . преобразования частотно-модулированФ ного сигнала датчика по переднему Е и заднему фронтам входного импульса. 2 с.п.ф-лы, 2 з.п.ф-лы, 12 ил.

1215027 2

55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров вращения вала, например, при задании режима работы гидроагрегата.

Цель изобретения — упрощение и повьппение точности и быстродействия.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа в режиме выделения одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала, на фиг. 2— временные диаграммы его работы, на фиг. 3 — вариант схемы преобразования частотно-модулированного сигнала датчика при выделении одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала, на фнг. 4 и 5— варианты схем формирователей импульсов по передним фронтам входных импульсов; на фиг. 6 — вариант, схемы формирователя импульсов по заднему фронту входных импульсов ; на фиг.7— блок-схема устройства для осуществления способа в режиме выделения разноименных направлений изменения знакопеременного сигнала, на фиг. 8— временные диаграммы работы устройства по фиг. 7; на фиг. 9 — вариант схемы формирования импульсов по переднему и заднему фронтам входного импульса на фиг. 10 и 11 — схемы формирователей переднего и заднего фронтов с объединенными выходами, на фиг. 12 — схема логического суммирования результатов.

Устройство (фиг. 1) содержит периодический реактивный, например, емкостный датчик 1, включенный в резонансную систему автогенераторного преобразования (АГП) 2, выход которого подключен к входу частотного детектора 3. Выход частотного детектора 3 подключен к одному из входов комларатора 4, второй вход которого связан с источником 5 опорного напряжения, величина которого в частном случае может быть равна, кулю. Выход компаратора 4 подключен к схеме формирователя 6 импульса по переднему {заднему) фронту выходного импульса ком-, паратора. Выход формирователя 6 соеди- нен с входом измерительного блока 7 °

Согласно варианту, представленному на фиг. 7 в устройстве выход компаратора 4 соединен через формирователь .

8 импульсов по переднему и заднему фронтам выходного импульса компаратора и элемент ИЛИ 9 к измерительному блоку. . Схема логического суммирования временных интервалов содержит два динамических триггера 10 и 11, выходы которых связаны с управляющими входами коммутатора генератора 12 эталонных импульсов. Коммутатор выполнен на элементах И 13 и 14, выходы которых подключены к счетным входам С суммирующих счетчиков 15 и 16, входы R которых через злементы задержки 17 и 18, а также через дополнительные формирователи 19 и 20 задних фронтов сигналов подключены к выходам триггеров 10 и 11. Выходы формирователей

19 и 20 подключены непосредственно к тактирующим входам группового мультиплексора 21 и через элементы задержки 22 и 23 к таким же входам преобразователя 24 периода импульсов в частоту вращения, причем входы

С как мультиплексора, так и преобразователя организованы по схеме ИЛИ, а связь разрядных выходов регистров

15 и 16 с информационными входами f) преобразователя 24 осуществлена посредством этого мультиплексора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Вращение вала вызывает периодическое изменение параметра датчика 1, например его емкости. Данное изменение параметра вызывает частичную модуляцию выходного сигнала АГП 2 (фиг. 2а), который преобразуется в знакопеременное напряжение при помощи частотного детектора 3 (фиг.2а ).

Компаратор 4 сравнивает текущее значение выходного напряжения частотного детектора 3 с опорным напряжением источника 5 (в данном случае оно равно нулю) и формирует импульсный сигнал (фиг. 2в). Формирователь 6 в схеме по фиг. 1 обеспечивает формирование стандартных импульсов по переднему фронту выходного сигнала компаратора 4. Измерение временного интервала, пропорционального частоте вращения, осуществляется измерительным блоком 7 по передним фронтам выходных импульсов формирователя 6. Как следует из временных диа- грамм, приведенных на фиг. 2, случаи

Ц и Ш, временной дрейф средней частоты частотно-модулированного выходного сигнала АГП не вызывает измене ния контролируемого периода Т.

5

3

Согласно варианту по фиг. 3 в качестве формирователя 6 импульса по переднему фронту выходного импульса компаратора 4 использована схема, содержащая элемент И и R S -триггер.

По переднему фронту выходного импульса компаратора 4 выходной сигнал элемента И ("0") опрокидывает RS— триггер, который, в свою очередь, запирает элемент И по второму входу до появления следующего импульса с выхода компаратора.

На фиг. 4 приведен вариант выполнения формирователя 6 на основе дифференцирующего звена, а на фиг. 5 — на элементах цифровой логики с использованием времени задержки распространения сигнала. На фиг. 6 представлена схема формирователя 6 импульса по заднему фронту выходного импульса компаратора 4, у которого входной сигнал подается одновременно на тактирующий вход динамического триггера и на элемент НЕ, выходы которых через элемент И подключены к входу R динамического триггера. После спада входного импульса, подаваемого на тактирующий вход, триггер изменяет свое состояние, на его выходе Q устанавли-. вается "1". После этого на выходе элемента И устанавливается уровень

"0" и триггер возвращается в исходное состояние до момента следующего спада входного импульса.

На фиг. 7 приведена блок-схема варианта устройства, обеспечивающего повышение быстродействия путем вьщеления суммарной импульсной последовательности, получаемой по переднему и заднему фронтам выходного импульса компаратора 4. В устройстве формирователь 6 по импульсам входной последовательности (фиг.8е) формирует стандартные импульсы по их переднему (фиг. 8ж) и заднему (фиг.8к) фронтам. Полученные импульсные последовательности складываются на элементе ИЛИ 9 и поступают в измеритель 7 временных интервалов.

Формирователь 8, выполненный по схеме, приведенной на фиг. 9, обеспечивает формирование импульсов по переднему и заднему фронтам входной импульсной последовательности (фиг.

8е). В данной схеме в каскаде выделения заднего фронта использован транзисторный детектирующий. касЙ кад, нагруженный на инвертор. Вари15027 4 анты выполнения формирователей перед них и задних фронтов входной импульсной последовательности приведены на фиг. 10 (формирователь на элементах цифровой техники) и 11 (формирователь с применением линии задержки и логического элемента И-HJIH или

ИСКЛЮЧАЮП!ЕЕ ИЛИ) .

Устройство, приведенное на фиг.!2, позволяет реализовать способ в режиме измерения периодов как между импульсами, соответствующими передним фронтам преобразованных .сигналов, так и импульсам, соответствующими задним фронтам этих сигналов. В данной схеме логическое суммирование результатов обработки вьщеляемых фронтов импульсных сигналов измерения происходит в обоих регистрах 15 и 16 при наличии на выходах триггеров 10 и 11 уровней - 1" (фиг.8и,л) соответственно, что обеспечивает не только повышение быстродействия, но и точность измерения при высокой скорости изменения входной частоты.

Формула изобретения

1. Способ преобразования частоты вращения вала в пропорциональную ей частоту импульсов, включающий преобразование частоты вращения в частотно-модулированный сигнал, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, частотно-модулированный сигнал преобразуют в знакопеременный относительно заданного уровня сигнал, вьщеляют моменты пересечения заданного уровня одноименных направлений изменения знакопеременного сигнала и по вьщеленным моментам формируют импульсы стандартной формы, а измерение частоты вращения производят по фронтам полученных стандартных импульсов.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения его быстродействия, дополнительно выделяют моменты пересечения заданного уровня в противоположных направлениях изменения знакопеременного сигнала, формируют по вьщеленным моментам импульсы стандартной формы, суммируют полученную импульсную последовательность с импульсной последовательностью, вьделенной при одноименных прямых направлениях изменения знакопеременного сигнала, а из1215027 мерение частоты вращения производят по фронтам полученной суммарной последовательности импульсов.

3. Устройство для преобразования частоты вращения, содержащее сопряженный с валом датчик с периодическим выходным сигналам,- включенный в автогенераторный преобразователь, н измеритель временных интервалов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены последовательно включенные на

;выходе автогенераторного преобразователя частотный детектор, компаратор и формирователь переднего фронта импульсов, выход которого подключен к измерительному блоку.

4, Устройство по и. 3, о т л и5 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены формирователь заднего фронта импульса и элемент

ИЛИ, причем вход формирователя заднего фронта импульса подключен к вьгходу компаратора, выходы формирователей переднего и заднего фронтов импульсов подключены соответственно к первому и второму входам элемента

ИЛИ, выход которого подключен к измерительному блоку.

) 215027

1215027 фиЕЯ

Составитель 1О. Мру ко

Текред Ж. Кастелевич

Корректор H- Эрдейи

Редактор А. Огар

Подписное

Заказ 902/52 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4