Цифровой тахометр

 

Изобретение относится к средствам измерения угловых скоростей. Цель изобретения - расширение верхнего предела измерений и уменьшение динамической погрешности. Устройство содержит контактор 1, электродвигатель 2, растровый датчик 3 угловых перемещений, компаратор 4, схему 5 управления, устройство 6 квантования периода, микроЭВМ 7, схему 8 совпадения , триггер 9, счетчик 10 адреса, постоянное запоминающее устройство II, преобразователь 12 код-напряжение, делитель 13 частоты, регистр 14, вычислительное устройство 15, переключатель 16 сигнала запуска, регистр 17 запросов и контроллер 18 прямого доступа к памяти. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет производить запись информации об одном периоде информативного сигнала с вькода устройства 6 квантования периода и кода с выхода буферного регистра 14 в оперативное запоминающем устройство микроэвм 7 по каждому сигналу компаратора 4. 1 з.п. флы,3 шт.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,Я0„„1352371 (51) 4 G 01 Р 3/489. СЕСйЮЗЩу

7=, П 13

ИЬ.1К;гг " "„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (61) 1151888 (21) 4007554/24-40, (22) 14.01 ° 86 (46) 15.11.87. Бюл. У 42 (71) Винницкий политехнический институт и Специальное конструкторское бюро Объединения "Укрэлектромаш", r. Харьков. (72) В.Т.Маликов, Ю.Ф.Панов,. B.À.Ïoäжаренко, П.Л.Мельничук,, В.В.Кухарчук и А.Г.Кобзев (53) 531. 767 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1151888, кл. G 01 P 3/489, 1982. .(54) ЦИФРОВОЙ ТАХОМЕТР (57) Изобретение относится к средствам измерения угловых скоростей. Цель изобретения — расширение верхнего предела измерений и уменьшение динамической погрешности: Устройство содержит контактор 1, электродвигатель 2, растровый датчик 3 угловых перемещений, компаратор 4, схему 5 управления, устройство 6 квантования периода, микроЭВМ 7, схему 8 совпадения, триггер 9, счетчик 10 адреса, постоянное запоминающее устройство 11, преобразователь 12 код-r.àïðÿæåíèå, делитель 13 частоты, регистр 14, вычислительное устройство 15, переключатель 16 сигнала запуска, регистр 17 запросов и контроллер 18 прямого доступа к памяти, Введение новых эле— ментов и образование новых связей между элементами устройства позволяет производить запись информации об одном периоде информативного сигнала с выхода устройства б квантования периода и кода с выхода буферного регистра 14 в оперативное запоминающем 5gФ устройство микроЭВМ 7 по каждому сиг- ф налу компаратора 4. 1 s.ï. ф-лы,3 ип.. вому выходу 1 схемы 5 управления.

Кроме того, вторые входы микроЭВМ 7, вычислительного устройства 15, а также кодовый вход управляемого делителя 13 частоты подключены к выходу буферного регистра 14. Второй вход управляемого делителя 13 частоты, а также вход счетчика 10 адреса подключены к выходу схемы 8 совпадения, один вход которой подключен к второму выходу схемы управления 5, а второй вход схемы 8 совпадения соединен с выходом первого триггера 9, входами подключенного к третьему и четвертому выходам схемы 5 управления.

Выход управляемого делителя 13 частоты соединен с третьим входом схемы 5 управления. Счетчик 10 адреса, ПЗУ 11 и ПКН 12 соединены последовательно, а выход последнего подключен к второму входу компаратора 4.

Регистр 17 запросов состоит из трех триггеров: второго 19, третьего 20 и четвертого триггера 21, Rвходы которых подключены к трем инверсным выходам (РДП О, РГД1, РПД2) контроллера 18 прямого доступа к памяти, а прямые выходы (ЗПДО, ЗПД1, ЗПД2) триггеров 19, 20 и 21 соединены с тремя управляющими входами контроллера 18 прямого доступа к памяти

Счетный вход второго триггера 19 .подключен к выходу компаратора 4, соеди-. ненного с третьим входом схемы 5 управления, а его инверсный выход соединен со счетным входом третьего триггера 20, инверсный выход которого подключен к счетному входу четвертого триггера 21. Информационные (D-входы) и установочные (S-входы) триггеров 19, 20 и 21 объединены и подключены к источнику уровня "1".

Двунаправленный вход-выход контроллера 18 прямого доступа -к памяти подключен к четвертому входу микроЭВМ 7.

Устройство работает в два такта.

В первом такте происходит квантование периодов информационного сигнала с выхода датчика 3 и запись информации в ОЗУ микроЭВМ 7. Квантование начинается по получению сигнала от схемы 6 одновременно с включением электродвигателя 2. Счетчик переключателя 16 сигнала запуска считает число периодов на втором выходе- растрового датчика 3. Импульс переполнения счет1 1352371 2

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения угловых скоростей, и может найти применение в машиностроении и приборостроении. 5

Целью изобретения является расширение верхнего предела измерений и уменьшение динамической погрешности.

На фиг.! представлена структурная

10 схема предлагаемого цифрового тахометра; на фиг.2 — структурная схема регистра запросов; на фиг.3 — временная диаграмма работы регистра запро-. сов.

Цифровой тахометр содержит контактор 1, электродвигатель 2, растровый датчик 3 угловых перемещений, компаратор 4, схему 5 управления,устройство б квантования периода, микро,3ВМ 7, схему 8 совпадения, первый

20 триггер 9, счетчик 10 адреса, постоянное запоминающие устройство (ПЗУ) 11, преобразователь 12 код — напряжение (ПКН) управляемый делитель 13 частоты, буферный регистр 14, вычислительное устройство 15, переключатель 16 сигнала запуска, регистр 17 запросов и контроллер 18 прямого доступа.к памяти.

Контактор 1 вторым выходом подклю30 чен к переключателю сигнала запуска,выход которого соединен со схемой 5 . управления и микроЭВМ 7, а первым выходом — к электродвигателю 2, вал ко- торого сочленен с осью модулятора растрового датчика 3 угловых перемещений, имеющего два выхода. Основной информативный выход датчика 3 (выход

sin-сигнала) соединен с одним из входов компаратора 4, выход. которого 40 подключен к основному входу (второму) схемы 5 управления и к счетному входу регистра 17 запросов. Выход растрового датчика 3 (выход соз-сигнала) под" ключен к переключателю 16 сигнала за- 45 пуска и к первому входу схемы 5 уп- . равления. Первый выход схемы управления является информативным ее выходом и подключен к одному из входов устройства 6 квантования периода, к входу которого подключен второй выход (выход опорного сигнала) схемы 5 управления. Устройство 6 квантования периода своим выходом подключено к одному из входов микроЭВМ, а также к 55 одному из входов вычислительного устройства 15, выход которого соединен с вторым входом буферного регистра 14, первый вход которого подключен к пер-

1352371 чика 16 переключателя сигналов запуска поступает на схему 5 управления и прекращает квантование периодов сигнала датчика 3, а также, поступая на микроЭВМ 7, дает команду на обработ5 ку информации, вычисление по заданному алгоритму значений угловой скорости, динамического момента, т.е. разрешение на начало второго такта.

Первый такт работы цифрового тахометра.

Информативный сигнал синусоидальной формы с второго выхода датчика 3 поступает на один из входов компаратора 4, где осуществляется его неравномерное квантование с целью преобразования крутизны синусоиды, которая изменяется с изменением измеряемой скорости, в частоту следования импульсов. Это позволяет повысить разрешающую способность цифрового тахометра. Напряжение с выхода датчика 3 сравнивается с выходным напряжением

ПКН 12 при помощи компаратора 4.

Уровни напряжения ПКН соответствуют значениям сигнала U sin q через TI/9, т.е.

П11 csin > /9; Цz и т.д. Выходные коды ПКН, обеспечиВающие значения U„„ U и 1 задаются при помощи ПЗУ 11 ° Адресные входы ПЗУ подключены к счетчику 10 адреса.Для реализации непрерывного квантования сигнала с выхода компаратора 4 на вход счетчика 10 адреса через схему 5 управления заведена цифровая положительная обратная связь. При совпадении каждого уровня ПКН с напряжением 40

1 на выходе компаратора 4 появляется импульс, т. е. происходит преобразование крутизны синусоидального сигнала в частоту. Это последовательность им- . пульсов поступает на второй вход схе- 45 мы 5 управления и, проходя ее, подается на устройство 6 квантования периода, а на первьпi вход схемы 5 уп-. равления с второго выхода датчика 3 подается сигнал прямоугольной формы,сдвинутый относительно U на Н/2.Это необходимо для различия четвертей периода сигнала U„, Кроме того, перепад напряжений на выходе компаратора 4 формируется формирователями, входящими в схему 5 управления, в зависимости от значения U = U ñîs Ч и управляет работой триггера 9. Последний устанавливается в состоянйе

"1", открывая схему 8 совпадения, и импульсы от генератора опорной частоты, входящего в схему 5 управления, с второго ее выхода поступают на счетчик 10 адреса.. Каждый прошедший через схему 8 совпадения импульс устанавливает счетчик 10 в новое состояние, а триггер 9 — в состояние

"0". Таким образом, замыкая цепь обратной связи, производят умножение информативного сигнала в 18 раэ. Периоды этого сигнала квантуются опорной частотой fo (второй выход схемы 5 управления) в схеме 6 квантования периода, и коды подаются в микроЭВМ 7,. а также в вычислительное устройство 15, в котором осуществляется определение разрешающей способности датчика 3 на основе информации о динамических характеристиках объекта измерения. Алгоритм выбора Z представляется соотношением

Z °

1 + 1 где Z;+„ — значение разрешающей способности в последующем такте;

Z. — значение разрешающей спо1 собности предшествующего такта;

N т,лт

a = — — — -, Nq. где N . — код i-ro периода;

N = 2000. т опт

По приведенному соотношению в вычислительном устройстве.15 происходит экстраполяция разрешающей способности датчика 3 угловых перемещений на основе известного значения разрешающей способности предшествующего такта» а также на основе информации, которую несет код Н . После поступления кода

Н с выхода устройства 6 квантования периода в устройство 15» где вычисляется Z, происходит запись кода, 1+1 Э соответствующего Z, в буферный ре Ф1 3 гистр 14 ° Каждый новый импульс, который подается с первого выхода схемы 5 управления на вход устройства 6 квантования периода, тактирует буферный регистр 14, и значение Z. (прошедшего такта) с его выхода подается на второй вход вычислительного устройства 15 для вычисления разрешающей способности Z;„, подается в микроЭВМ 7 для дальнейшей обработки информации, а также на второй вход управляемого делителя 13 частоты.

1352371

Делитель 13 построен так, что в зависимости от управляющего кода, поступающего с выхода буферного регистра 14, делитель выдает j импульсов.

Таким образом осуществляется иэменеГ ние разрешающей способности устройства.

Для уменьшения времени обмена Т, между устройством 6 квантования пе-.

10 риода, буферным регистром 14 и ОЗУ микроЭВМ 7 в тахометр дополнительно введен контроллер 18 прямого доступа к памяти.

Функцию формирователя управляющих сигналов ЗПДО, ЗПД1, ЗПД2 для правильной работы контроллера 18 прямого доступа к памяти выполняет регистр 17 запросов (фиг-2). Временная диаграмма работы регистра запросов 17 представ20 лена на фиг.3.

При поступлении импульса с выхода компаратора 4. по его переднему фронту устанавливается в единичное состояние триггер 19, формируя таким об- 25 разом сигнал запроса прямого доступа (3?ЩО) по нулевому каналу контроллера 18. Последний на выходе РПДО вырабатывает сигнал разрешения прямого доступа, по которому снимается запрос прямого доступа (ЗПДО) нулевого .канала контроллера 18 (триггер 19 по

R-входу обнуляется). В это же время контроллер 18 прямого доступа K памя-ти формирует по четвертому входу микроЭВМ все необходимые управляющие сигналы для записи младшего байта кода М,,(0-7 ) в ОЗУ микроЭВМ 7. Затем

1 формируется запрос прямого доступа (ЗПД1) по первому каналу контролле40 ра 18. В то время как триг "åð 19 ус=. танавливается в нулевое состояние, на его инверсном выходе формирустся положительный фронт, который устанавливает в единичное состояние триг45

rep 20.

Сигнал запроса прямого доступа (ЗПД1) поступает на соответствующий вход контроллера 18. Последний выра-. батывает сигнал разрешения прямого

50 доступа (РПД1) по первому каналу, который снимает запрос прямого доступа (3?Щ1), вырабатывает управляющие сигналы, необходимые для правильной записи кода М (8-151 в ОЗУ микроЭВМ 7 т, 55 и формирует запрос прямого доступа (ЗПД2) по второму его каналу, В результате старший байт Ж, 8-15) с выТ; хода устройства 6 квантования периода поступает в ОЗУ микроЭВМ 7.. Контроллер 18 формирует сигнал разрешения прямого доступа (РПД2) по второму каналу, которьй снимает сигнал

ЗПД2 и передает байт данных кода АПД с выхода буферного регистра 14 в ОЗУ микроЭВМ 7.

Таким образом происходит запись информации об одном периоде информа-.èâíoão сигнала с выхода устройства 6 квантования периода и кода АПД с вы-: хода буферного регистра 14 в ОЗУ микpo3BN 7 по каждому выходному сигналу компаратора

Формула изобретения

1. Цифровой тахометр по авт. св.

Р 1151888, о т л и ч à о шийся тем, что, с целью расширения верхнего диапазона измерений и уменьшения динамической погрешности, в него дополнительно введены регистр запросов и контроллер прямого доступа к памяти, причем счетньй вход регистра запросов подключен к выходу компаратора, соединенного с третьим входом схемы управления, а прямые выходы регистра запросов соединены с тремя управляющими входами контроллера прямого доступа к памяти, три кнверсньгх выхода которого подключены к трем инверсным входам регистра запросов, двунаправленньй вход-выход контроллера прямого доступа к памяти подклю чен к четвертому входу микроЭВМ.2. Тахометр по п,1, о т л и = ч а ю шийся тем, что регистр запросов состоит из трех триггеров, R-входы которых подключены к трем инверсным выходам контроллера UpHMQI î доступа к памяти, а прямые выходы этих триггеров соединены с тремя управляющими входами контроллера прямого доступа к памяти, счетный вход второго триггера подключен к выходу компаратора, соединенного с третьим входом схемы управления, а его инверсный выход соединен со счетным входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к счетному входу четвертого триггера, информационные и установочные входы второго, третьего и четвертого триггеров объединены и подключены к источнику уровня г логической един щы.

1352371

Составитель Ю. Мручко

Техред А. Кравчук Корректор, М-Максимншннед

Редактор И. Рыбченко

Заказ 55á0/43 Тираж 776, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4