Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения сколь-. жения. Устр-во содержит датчик 1 скорости , формирователи 2, 11, 17 и 18, триггеры 3, 14, схемы 4 и 5 логического умножения, счетчики 6 и 7, блоки 8 и 9 выделения положительного перепада, схему 10 логического сложения , умножитель 12 частоты, делитель 13 частоты, делитель 15 напряжения , аналого-цифровой преобразователь 16, интерфейсы 19 и 20, программируемьш таймер 21, блок 22 приоритетных прерываний, шину 23, процессор 24, запоминающее устр-во 25 и i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (Sue 6 01 Р 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4007556/24-10 (22) 14.01.86 (46) 15.10.87. Вюл. ¹ 38 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Т.Маликов, Ю.Ф.Панов, А.П.Шаповалов, В.А.Поджаренко, А.Я.Кулик и В.В.Кухарчук (53) 531.767(088.8) (56) Dunnwald Johannes. Diditàiå

Drehzah lerfassung elektrischer

Autriebe mit Mikrorechnår "Techn.

Mess ° tm." 1981, 48, 3, 83-88.

Ковалев А.M. Цифроаналоговый измеритель скольжения электрических машин. — Известия высших учебных завсдений. Приборостроение, 1978, т. XXI № 2, с. 22-26. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности измерения сколь-. жения. Устр-во содержит датчик 1 скорости, формирователи 2, 11 17 и 18, триггеры 3, 14 схемы 4 и 5 логического умножения, счетчики 6 и 7, блоки 8 и 9 выделения положительного перепада, схему 10 логического сложения, умножитель 12 частоты, делитель 13 частоты, делитель 15 напряжения, аналого-цифровой преобразователь 16, интерфейсы 19 и 20, программируемый таймер 21, блок 22 прио- с ритетных прерываний, шину 23, процессор 24, запоминающее устр-во 25 и

1345121 устройство 27 отображения информации.

Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устр-ва позволяют компенсировать сис- .

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в заводских и научно-исследовательских лабораториях для измерения скольжения. 5

Целью изобретения является повышение точности измерения скольжения за счет компенсации систематической составляющей погрешности, вызванной нестабильностью питающего напряжения и уменьшения ее динамической .составляющей.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения сколь жения асинхронных электродвигателей, на фиг. 2 — алгоритм его работы,, на фиг. 3 — временные диаграммы работы скользиметра.

Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей содержит фотоэлектрический датчик скорости, который механически связан с валом контролируемого электродвигателя, первый формирователь 2, вход которого подключен к выходу фотоэлектрического датчика, а выход к тактовому входу С первого триггера 3, прямой выход которого подклю-. чен к первому входу первой схемы 4 логического умножения, а инверсный к первому входу второй схемы 5 логического умножения и к информационному входу D первого триггера 3, выход первой схемы 4 логического умножения

35 соединен со входом четвертого счетчика 6, а выход второй схемы логического умножения 5 — со входом пятого счетчика 7, первый блок 8 выделения положительного перепада, вход которого подключен к прямому выходу первого триггера 3, второй блок 9 выделения положительного перепада, вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 3, схему 10 логического сложения,. первый вход . тематическую составляющую погрешности, вызванную нестабильностью питающего напряжения, а также уменьшить ее динамическую составляющую. 6 ил. которой подключен к выходу первого блока 8 выделения положительного перепада и к входу обнуления первого счетчика 6, а второй вход — к выходу второго блока 9 выделения положительного перепада и к входу обнуления пятого счетчика 7, второй формирователь 11, вход которого подключен к промышленной электрической сети, а выход — ко входу дискретного умножителя 12 частоты, управляемый делитель

13 частоты, вход которого соединен с выходом дискретного умножителя 12 частоты, а выход — с тактовым входом второго триггера 14, масштабный делитель 15 напряжения, вход которого подключен к входу втсрого формирователя 11, а выход — к входу аналогоцифрового преобразователя 16, первый шинный формирователь 17, информационный вход которого соединен с выходом четвертого счетчика 6, а вход "Выборка кристалла — с выходом второго блока 9 выделения положительного перепада, второй шинный формирователь

18, информационный вход которого под- . ключен к выходу пятого счетчика 7, а вход "Выборка кристалла" — к выходу первой схемы выделения положительного перепада„ информационный выход аналого-цифрового преобразователя 16 соединен с каналом А, а сигнальный — :

"Конец преоб>разования" — с четвертым разрядом канала С первого параллельного интерфейса 19, выходы первого

)7 и второго 18 О:инных формирователей подключены к управляющему входу управляемого делителя 13 частоты,а также к каналам А и В второго параллельного интерфейса 20, а второй и четвертый разделы канала с этого ин- терфейса соединены с выходом схемы

10 логического сложения, прямой выход второго триггера !4 подключен к разрешающему входу второго счетчика программируемого таймера 21 и к вто1345121 рому входу блока 22 приоритетных прерываний, а инверсный — к разрешающему входу первого счетчика программируемого таймера 21 и к первому входу блока 22 приоритетных прерываний, нулевой вход соединен с выходом схемы 10 логического сложения, системную шину 23, посредством которой центральный процессор 24 связан с запоминающим блоком 25, блоком 26 отображения информации и другими блоками, входящими в состав микроЭВМ

27, и генератор 28 импульсов, выход которого подключен к вторым входам первой 4 и второй 5 схем логического умножения, а также к тактовым входам счетчиков программируемого таймера 21.

Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей работает в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 2, и временными диаграммами, представленными на фиг. 3.

При подаче напряжения питания на устройство. центральный процессор 24 согласно программе инициализации дает команду 113апрещение прерываний" и осуществляет программирование внешних устройств, так что канал А первого параллельного интерфейса. 19 работает на стробируемый ввод, каналы

А и В второго параллельного интерфейса 20 работают на стробируемый ,ввод. Счетчики СТ1 и СТ2 программируемого таймера 21 работают в режиме счета импульсов тактовой частоты.

При работе каналов параллельного интерфейса в стробируемом режиме (режим 1) разделы канала С играют роль шин управления. Четвертый разряд является входом строба записи канала А, второй разряд — входом строба записи канала В. При записи информации в буферы каналов параллельным интерфейсом формируются сигналы

"Подтверждение записи" и "Запрос прерывания

Напряжение питания контролируемого электродвигателя, преобразуясь масштабным делителем 15 напряжения и аналого-цифровым преобразователем

16 в цифровой код, по сигналу "Конец преобразования", формируемому аналого-цифровым. преобразователем 16 и поступающему на вход четвертого разряда канала С первого параллельного интерфейса, переписывается в

55 Второй импульс поступивший на тактовый вход С первого триггера 3, переводит его в нулевое состояние.

Фронтом этого импульса выделенным вторым блоком 9 выделения положитель5

50 буфер канала А первого параллельного . интерфейса 19, стирая предыдущее записанное в нем значение. Циклы измерения напряжения промьпиленной электрической сети идут непрерывно, следовательно, буфер канала А первого параллельного интерфейса 19 хранит последнее зарегистрированное значение реального напряжения питания контролируемого электродвигателя. В одной из ячеек вспомогательного буфера запоминающего блока 25 хранится код номинального напряжения питания контролируемого электродвигателя.

Дискретный умножитель 12. частоты настроен на умножение частоты сети с коэффициентом, равным Е /50, таким образом на вход управляемого делителя 13 поступают импульсы частотой

f, f,/50.

Подпрограмма инициализации завершается выводом сообщения "Включите контролируемый электродвигатель" и командой Разрешение прерываний", после чего центральный процессор 24 переходит в режим ожидания.

Первый импульс, поступивший на тактовый вход С первого триггера 3, переводит его в состояние, противоположное исходному, например, из "Он

11 11 в 1 . Фронт этого импульса, выделенный первой схемой 8 выделения положительного перепада, обнуляет четвертый счетчик 6, Установившийся уровень высокого напряжения на первом входе первой схемы логического умножения 4 разрешает прохождение импульсов тактовой частоты на вход четвертого счетчика 6 в течение времени, определяемого периодом первого импульса, сформированного фотоэлектрическим датчиком 1 угловой скорости.

Первый импульс, поступивший на тактовый вход второго триггера 14,также переводит его в состояние, противоположное исходному, например из "0" в "1". Установившийся высокий уровень напряжения на прямом выходе второго триггера дает разрешение на работу второму счетчику программируемого таймера 21 в течение периода первого импульса, поступившего на вход второго триггера 14.

1345121 ного перепада обнуляется пятый счетчик 7. B счетчике 6 фиксируется число Ид< = Тд (— f» где ТЭ вЂ” период первого импульса, сформированного

5 частотным датчиком 1. Одновременно с описанным сформированный блоком 9 выделения положительного перепада импульс, поступивший на вход "Выборка кристалла первого шинного формирователя 17 переписывает зафиксированное число Ng на вход каналов (А и В второго параллельного интерфейса 20, Этот же импульс через схему 10 логического сложения поступает 15 на стробирующие входы записи и переписывает информацию в буферы каналбв А и В. Это же число поступает

l на информационный вход управляемого делителя 13 частоты. Высокий уро- 20 вень напряжения, установившийся на первом входе схемы 5 логического умножения, разрешает прохождение импульсов тактовой частоты с выхода генератора 28 импульсов на вход вто- 25 рого счетчика 7 в течение периода второго импульса, пришедшего на тактовый вход С второго триггера 14, Обрабатывая прерывание„ вызванное по нулевому входу блока 22 приори- щ тетных прерываний, центральный процессор 24 считывает содержимое буферов каналов А и В .второго параллельного интерфейса в ячейки основного буфера запоминающего блока 25 от35 веденного под регистрируемые значения. В третью ячейку центральный процессор 24 пересылает код реального напряжения электрической сети, хранящийся в буфере канала А первого параллельного интерфейса 19. После этого центральный процессор 24 возвращается в режим ожидания.

Второй импульс, поступивший на вход второго триггера 14, переводит 45 его в состояние "0". Установившийся на инверсном выходе этого триггера высокий потенциал фиксирует во вто ром счетчике программируемого таймера 21 число N, = Т „ 50Z и дает 50 .разрешение на работу первому счетчику программируемого таймера 21 в течение периода второго импудьса, поступившего на вход второго тригге.— ра 14. Обрабатывая вызванное опрокидыванием триггера 14 прерывание по первому входу блока 22 приоритетных прерываний, центральный процессор

24 пересылает в ячейки блока 25 памяти содержимое второго счетчика программируемого таймера 21, Перегрузив счетчик, центральный процессор

24 возвращается к режим ожидания, Третий импульс, поступивший на вход С первого триггера 3, снова переводит его в состояние "1". Фронтом импульса четвертый счетчик 6 обнуляется, а установившийся на первом входе схемы 4 логического умножения высокий уровень напряжения разрешает работу счетчика 6 на период следования третьего импульса, выработанного частотным датчиком 1. В счетчике

7 фиксируется число И,1 = Т;3 f, .

В момент опрокидывания триггера 3 из "0" в 1ч формируется импульс, которьж, поступив на вход "Выборка кристалла" второго шинного.формирователя 18, переписывает зарегистрированное значение на информационный вход управляемого делителя 13 частоты и на входы каналов А и В второго параллельного интерфейса 20, Этот же импульс через схему 10 логического сложения поступает на стробирующие входы каналов, записывает зафиксированное значение Ng в буферы каналов А и В второго параллельного интерфейса 20. Он же вызывает прерывание по нулевому входу блока 22 приоритетных прерываний. Следуя этому сигналу, центральный процессор

24 переносит содержимое буферов каналов А и В второго параллельного интерфейса 20 ячейки основного буфера запоминающего блока 25 в следующую ячейку, считывает содержимое канала А первого параллельного интерфейса 19, после чего возвращается к режиму ожидания.

Третий импульс, поступивший на вход второго триггера 14, переводит его в состояние "1" на время следования третьего импульса, характеризующего период питающего напряжения.

Установившийся на прямом выходе триггера 14 уровень логической "1" фиксирует в первом счетчике програм мируемого таймера 21 число Nz 2 — Т 50 Ng . Обрабатывая прерывание, вызванное по второму входу блока 22 приоритетных прерываний, центральный процессор 24 пересылает зафиксированное значение в основной буфер запоминающего блока 25. Перезагрузив счетчик, центральный процессор 24 возвращается в режим ожидания.

121

1345

111 Z

5 д1 60 (6) Тогда

60 п; Z — — —; (7) 1 Т 1

f; Z Z

100%, (9) 25 fo

50Z (10) fci

1 1 1д1

50 ма;

40 (2) TCi =To Ы,;;

fe TO ИС1 %1

50- И ;

N ci

Р1 50 N (5) 7

Установленный на разрешающем входе второго счетчика высокий потенциал напряжения разрешает работу этому счетчику.

Регистрация данных продолжается до тех пор, пока все ячейки основного буфера запоминающего блока 25 не заполнятся. Объем основного буфера запоминающего устройства выбирается с учетом объема оперативьой памяти микроЭВМ и объема программного обеспечения устройства для.измерения скольжения.

Командой "Запрещение прерываний" центральный процессор 24 запрещает блоку 22 приоритетных прерываний реагировать на внешние воздействия и начинает математическую обработку результатов.

Из условия равенства периодов импульсов, определяющего частоту сети и выработанного частотным датчиком: где Тс; — i-й квантуемый период, характеризующий период напряжения питания, Т . — (i — 1)-й квантуемый периЭъ- 1 од импульса, сформированного фотоэлектрическим датчиком.

Коэффициент перерасчета управляемого делителя частоты составляет; о

Период квантуемого импульса, опделяемого периодом сети составляет:

ТР„= Ы„"Т„.1 (4) где Tyg — i-й реальный период сети.

Подставив (2) и (3) в (4),получают:

Частота следования импульсов от датчика определяется выражением

Та;

Т„= Та; Z, (8) Подставив (8) и (5) в формулу для скольжения, получают:

Р1 Tci 007 (). 8 .100% = (, К Nci 50 Ng;

Тр " Ne, Na; 1 о

100% = (1-К 1 ) к 1а "а -

В результате процесса регистрации формируется массив данных, каждые четыре значения которого определяют одно значение скольжения. МатематиЗ5 ческая обработка результатов производится по формуле (11) с учетом формулы (.10), где f — частота импульсов генератоо ра 28;

U — номинальное значение напряЯ жения питания контролируемого электродвигателя, Z — разрешающая способность датчика угловой скорости;

N . — i е зарегистрированное знаС1 чение, характеризующее период питающего напряжения,"

N — i-e зарегистрированное знаА1 чение, характеризующее период импульса, выработанного фотоэлектрическим датчиком скорости, На, — предыдущее зарегистрированное значение, характеризующее период импульса, выработанного фотоэлектрическим датчиком скорости, Ц; — i-e значение напряжения питания °

1345121

По окончании математической обработки полученная информация выводится на потребитель.

Ф о р м у л а и з о б.р е т е н и я 5

Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей, содержащее фотоэлектрический датчик, первый формирователь, генератор импульсов, второй формирователь, два 10 вентиля и вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, в него дополнительно введены два триггера, два счетчика, два блока выделения положительного перепада, схема логического сложения, два шинных формирователя, дискретный ум ножитель частоты, управляемый дели.тель частоты, масштабный дели- . 20 тель напряженйя, аналого-цифровой преобразователь, а вычислительный блок выполнен в виде микроЭВМ, причем выход механически связанного с контролируемым электродвигателем фо- 25 тоэлектрического датчика соединен с входом первого формирователя, выход которого подключен к тактовому входу первого триггера, прямой выход первого триггера соединен с входом первого блока выделения положительного перепада и с первым входом первой схемы логического умножения, а инверсный — с входом второго блока выделения положительного перепада, с

35 первым входом второй схемы логического умножения и с информационным входом первого триггера, вход,первого счетчика подключен к выходу первой схемы логического умножения, а выход — к входу первого шинного формирователя, вход второго счетчика соединен с выходом второй схемы логического умножения, а выход с входом второго шинного формирователя, выход первого блока выделения положительного перепада подключен к первому входу схемы логического сложения, к входу обнуления первого счетчика и к входу "Выборка кристалла"

BTopoI о шинного формирователя, а вы- ход второго блока выделения ноложительного перепада — к второму входу схемы логического сложения, к входу обнуления второго счетчика и к входу "Выборка кристалла" первого шинного формирователя, выходь1 шинных формирователей соединены с каналами

А и В второго параллельного интерфейса и с управляющим входом управляемого делителя частоты, вход второго формирователя подключен к входу масштабного делителя напряжения и к промьппленной электрической сети, а выход — к тактовому входу дискретного умножителя частоты, выход которого в свою очередь подключен к тактовому входу управляемого делителя частоты, тактовый вход второго триггера соединен с выходом управляемого делителя частоты, прямой выход — с разрешающим входом второго счетчика программируемого таймера и с вторым входом блока приоритетных прерываний, а инверсный — с разрешающим входом первого счетчика программируемого таймера, с первым входом блока приоритетных прерывателей и с информа- . ционным входом второго триггера, выход схемы логического сложения подключен ко второму и четвертому разрядам кайала С второго параллельного интерфейса и к нулевому входу блока приоритетных прерываний, вход аналого-цифрового преобразователя.соединен с выходом масштабного делителя напряжения, информационный выход — с каналом А первого параллельного интерфейса, а сигнальный "Конец преобразования" — с четвертым разрядом канала С этого же интерфейса, выход генератора импульсов подключен к вторым входам схем логического уиножения, а также к тактовым входам первого и второго счетчиков программируемого таймера, посредством системной шины центральныи процессор связан с запоминающим блоком, блоком отображения информации, параллельными интерфейсами, программируемым таймером и блоком приоритетных прерываний, входящими в состав микро

ЭВМ.

i 345i 21

Составитель Ю,Мручко

Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Редактор Л.Повхан

Тираж 77б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4914/44

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4