Способ определения частоты и направления вращения вала
О П И С А Н И Е ()924576
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
Союз Советскик
Социалистические
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (5l)M. Кл.
{22) Заявлено 29. 10.80 (21) 2997630/18-10 с присоединением заявки М (23) Приорит.ет
Гт 01 Р 3/481
93вуАэрстаеммый KoNNTof
СССР
Опубликовано 30 . 04 .82 Бюллетень Рй 16
Дата опубликования описания 30.04.82 во делаи маабретемей и открытей (53) УДК621.317.
39:531.7 (088.8) (72) Авторы изобретения
Ю.К. Тараненко и В.И. Снегур
-;;:1
I нского-
Днепропетровский ордена Трудового химико-технологический институт иь . (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ И НАПРАВЛЕНИЯ
ВРАЩЕНИЯ BAllA
Изобретение относится к способам определения фазовых сдвигов и производных от них и может быть использовано при построении автоматических и вычислительных устройств.
Известен способ определения величины и направления скорости вращения вала, состоящий в формировании сигнала стабильной частоты, которым модулируют выходное напряжение и питаюlO щее напряжение фазовращателя, вЫделяют напряжение разности частот, сравнивают между собой их периоды и йо разности и знаку определяют величину и направление скорости вращения
tS вала 11 .
Недостаток способа — его сложная аппаратурная реализация, обусловленная необходимостью применения модуляторов выходного и питающего напряжения фазовращателя и низкая точность при измерении малых скоростей вращения, обусловленная малой величиной разности периодов, выделенных из модулированных напряжений.
Известен способ определения величины и направления скорости вращения вала, основанный на сравнении периодов питающего напряжения и выходного напряжения фазовращателя 21 .
Недостаток способа заключается в том, что при малых скоростях из-за нестабильности фронтов импульсов сравниваемых напряжений значительно снижается разрешающая способность и точность измерений, а также трудно определить направление вращения вала. Таким образом, известный способ имеет узкий динамический диапазон измерений, представляющий собой отношение максимальной скорости вращения вала к минимальной, измеряемых с заданной точностью.
Цель изобретения — расширение диапазона измерений и увеличение точности измерений в области малых скоростей.
924576
ЛТ
Т вЂ” AT (5) ЛТ
T -ДТ (6) Поставленная цель достигается тем, что формируют три последовательности коротких импульсов, период первой из которых равен периоду питающего напряжения, период второй последовательности больше периода первой последовательности, причем их разность меньше периода первой последовательности, а период третьей последовательности равен периоду выходного напря- 1р жения фазовращателя, затем определяют интервал времени, между моментами совпадения фаз импульсов первой и второй последовательностей и интервал времечки между моментами совпадения фаэ импульсов второй и третьей последовательностей, по величине которого определяют скорость вращения, а направление вращения определяют по знаку разности измеренных временных интервалов.
На фиг . 1 представлены временные диаграммы последовательности коротких импульсов; на фиг. 2 — схема устройства, реализующего способ определения величины и направления скорости вращения вала.
Способ определения величины и направления скорости вращения вала реа- . лизуется следующим образом.
Из напряжения, питающего фазовращатель, формируют две последовательности коротких импульсов (фиг.1 а, 1б). Первая из указанных последовательностей (фиг.16) имеет период, равный периоду питающего фазовращатель напряжения. Вторую последовательность получают иэ первой путем увеличения периода следования им40 пульсов на величину AT, равную части периода второй последовательности (фиг. 1а). Определяют интервал времени между моментами совпадения фаз импульсов второй и первой последовательностей. При этом совпадение фаз импульсов происходит через интервал времени 1, определяемый из соотношений:
Т вЂ” период второй последовательности, ЛТ вЂ” разность периодов второй и первой последовательностей.
Необходимо отметить, что совпадение импульсов второй и первой последовательностей наступает при условии, что в периоде Т второй последовательности укладывается целое число и разностей AT длительностей периодов второй и первой последовательностей.
Напряжение, снимаемое с фаэовращателя, формируется в виде коротких импульсов, смешающихся относительно второй последовательности со скоростью сд влево. Таким образом, форми-. руется третья последовательность (фиг.1 8 ), фаза импульсов которой совпадает с фазой импульсов второй последовательности через интервал времени t2 определяемый из соотношений;
Т nAT + сд12 (3)
t, = n(T — ЛТ) (4) При вращении вправо интервал времени между моментами совпадения фаз второй и третьей сформированных последовательностей определяется соотношением с где t — интервал времени между дву3 мя ближайшими моментами совпадения фаэ второй и третьей сформированных последовательностей при движении вправо.
Из соотношения (5) следует, что оно имеет физический смысл при выполнении неравенства вида где — — (Т вЂ” АТ), (2)
n — число импульсов первой последовательности, прошедших от совпадения до следующего совпадения фаз второй и первой последовательностей;
Из неравенства (6) следует,что диапазон измерения скорости определяется периодами Т и AT. Как следует из соотношений (4) и (5),,скорость изменения фазы напряжения с фазовращателя однозначно определяет длительность интервала времени и t>, которые могут быть выбраны
5 924 необходимыми для обеспечения требуемой точности измерения при минимальной скорости изменения фазы напряжения с фаэовращателя.
Для определения направления вращения сравниваем интервалы времени между моментами совпадения фаз второй и первой последовательностей и второй и третьей последовательностей, при выполнении условия tt > 1 1 движение влево, а при условии t< движение вправо, где t и t5 — интервалы времени между моментами совпадения фаз импульсов второй и третьей последовательностей; Очевидно, что угол поворота вала Ч и фазовый сдвиг oL импульсов напряжения с фазовращателя связаны соотношением
576 6 вторым входом схемы 8 совпадения и с выходом делителя 6 частоты, вход которого подключен к выходу формирователя 3, а первый вход схемы 8 совпадения подключен к выходу формирователя 4, выходы схем 7 и 8 совпадения подключены на входы триггера 9, выход которого подключен на управляемый вход венти0 ля 11, выход которого подключен на счетчик 12, а управляющий вход вентиля 11 подключен к управляющим входам вентилей 15 и 16 и к выходу умножителя 10 частоты, вход которого
15 подключен к блоку питания фазовращателя, выходы схемы 7 и 8 совпадения через делители 13 и 14 частоты на два подключены на управляющие входы вентилей 15 и 16, выходы ко"
20 торых подключены соответственно на отрицательный и положительный входы реверсивного счетчика (РС) 17.
Устройство работает следующим образом.
25 Из напряжения блока 1, питающего фазовращатель 2, с помощью формирователей 3 и 4 образуют две последовательности бесконечно коротких импульсов, периоды следования которых
З0 различаются на ЬТ, одновременно с помощью формирователя 5 формируется последовательность коротких импульсов, фаза которых изменяется со скоростью с-. В момеНт совпадения им35 пульсов второй, поступающей с формирователя 4, последовательностей схема 8 совпадения вырабатывает импульс, опрокидывающий триггер 9, который открывает вентиль 11, пропускающий от умножителя 10 высокочастотные импульсы на счетчик 12, при совпадении импульсов второй и третьей последовательностей схема 7 совпадения вырабатывает импульс, уста45 навливающий триггер 9 в начальное состояние, при этом триггер закрывает ключ ll и в счетчике 12 записывается код, равный интервалу времени t однозначно определяющий
2,3
50 скорость вращения. Затем цикл повторяется. (7) K = q ° Ê, Т
2Ъ Ьт
Т вЂ” дт (9) где К вЂ” коэффициент преобразования угла поворота вала фазовращателя в фазовый сдвиг импульсов напряжения с фазовращателя.
Следовательно, скорость изменения фазового сдвига импульсов напряжения с фазовращателя связана со скоростью вращения вала фазовращателя соотношением с = q К (8) Учитывая (8), интервал времени между моментами совпадения фаз импульсов второй и третьей последовательностей записывается в виде
Из (9) следует, что указанный интервал времени t2 > однозначно оПределяет скорость вращения вала фазовращателя.
Устройство, реализующее способ, содержит: блок 1 питания фазовращателя, фазовращатель 2, формировате-, ли коротких импульсов 3-5, делитель
6 частоты, схемы 7 и 8 совпадения, триггер 9, умножитель 10 частоты, вентиль 11, счетчик 12, делители
13 и 14 частоты на два, вентили 5
1с и 16, реверсивный счетчик 17.
Выход блока питания 1 подключен на входы фазовращателя 2 и формирова телей 3 и 4, а выход фазовращателя через формирователь 5 подключен на один вход схемы 7 совпадения второй вход которой соединен со
Определение скорости вращения осуществляется следующим образом: имп пульсы со схемы 7 и 8 совпадения, и 14 делятся на два делителями 13 и 1 на эти промежутки времени между импульсами с выходов делителей открываются ключи 15 и 16, подавая на "+" и "-" входы PC 17 импульсы с умножителя 10, знак разности на выходе реверсивного счетчика 17 соответствует направлению скорости
"+" влево, "-" вправо.
Формула изобретения
Способ определения частоты и направления вращения вала, основанный на сравнении периодов питающего напряжения и выходного напряжения фазовращателя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и увеличения точности измерений в области малых скоростей, формируют три последовательности коротких импульсов, период первой из которых равен периоду питающего напряжения, период второй последовательности больше периода первой пооледовательности,при924576 чем их разность меньше периода первой последовательности, а период третьей последовательности равен периоду выходного напряжения фазовращателя, затем определяют интервал времени между моментами совпадения фаз импульсов первой и второй последовательностей и интервал времени между моментами совпадения фаз импульсов
10 второй и третьей последовательностей, по величине которого определяют .скорость вращения, а направление вращения определяют по знаку разности измеренных временных ин15 тервалов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР го 1г 525025, кл. G 01 P 3/48, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР 334582, кл. G 08 С 9/03, 1970 (прототип).
92М76
Составитель M. Хаустов
Редактор С. Юско Техред А.Вабинец Корректор B. Синицкая
Заказ 2806/60 Тираж 883 Подписное
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
