BR202019019537U2 - INSTANT INSTANT ANGLE SPEED MEASUREMENT EQUIPMENT - Google Patents
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Abstract
aparelho para medição de velocidade angular instantânea. novo modelo de aparelho para medição de velocidade angular instantânea com alta resolução por meio de utilização de encoders e tdc (time-to-digital converters), o qual é destinado para ser utilizado para realizar medições da velocidade angular instantânea em motores de combustão e motores elétricos, facilitando a avaliação da condição desses motores, o que permite detectar e diagnosticar possíveis problemas com os motores, por meio de variações da velocidade angular de cada ângulo no ciclo rotativo do funcionamento dos mesmos.apparatus for measuring instantaneous angular velocity. new model of apparatus for instantaneous angular velocity measurement with high resolution using encoders and tdc (time-to-digital converters), which is intended to be used to perform instantaneous angular velocity measurements in combustion engines and engines electrical, facilitating the evaluation of the condition of these motors, which allows detecting and diagnosing possible problems with the motors, by means of variations in the angular speed of each angle in the rotating cycle of their operation.
Description
[001] Trata o presente relatório da descrição detalhada, acompanhada de figuras ilustrativas de um novo modelo de aparelho para medição de velocidade angular instantânea com alta resolução, por meio de utilização de encoders e TDC (Time-toDigital Converters), o qual é destinado para ser utilizado para realizar medições da velocidade angular instantânea em motores de combustão e motores elétricos, facilitando a avaliação da condição desses motores, o que permite detectar e diagnosticar possíveis problemas com os motores, por meio de variações da velocidade angular de cada ângulo no ciclo rotativo do funcionamento dos mesmos.[001] This report deals with the detailed description, accompanied by illustrative figures of a new model of apparatus for measuring instantaneous angular velocity with high resolution, through the use of encoders and TDC (Time-toDigital Converters), which is intended to be used to perform instantaneous angular velocity measurements in combustion engines and electric motors, facilitating the assessment of the condition of these engines, which allows detecting and diagnosing possible problems with the engines, through variations in the angular speed of each angle in the cycle rotation of their operation.
[002] O aparelho para medição de velocidade angular instantânea, objeto do novo modelo, é destinado para realizar medições da velocidade angular instantânea em motores de combustão e motores elétricos, facilitando a avaliação da condição de funcionamento e estado de conservação desses motores.[002] The apparatus for measuring instantaneous angular velocity, object of the new model, is intended to perform measurements of instantaneous angular velocity in combustion engines and electric motors, facilitating the assessment of the operating condition and state of conservation of these engines.
[003] O aparelho para medição de velocidade angular instantânea, objeto dO presente modelo, tem por principal objetivo, possibilitar a medida de velocidade angular com encoderes de alta precisão medindo o tempo entre os ângulos por meio de Time-to-Digital Converters (TDC), com as vantagens de prover maior precisão de pico segundos na medida do tempo entre os ângulos de um encoder rotatório; oferecer baixo custo, pois não se utilizam processadores para a tarefa de coleta dos tempos e redução de erros de quantificação, pois possibilita a utilização de encoders de alta precisão sem a necessidade de investimentos elevados nos processadores.[003] The apparatus for measuring instantaneous angular velocity, object of the present model, has as main objective, to enable the measurement of angular velocity with high precision encoders measuring the time between the angles by means of Time-to-Digital Converters (TDC ), with the advantages of providing greater peak accuracy seconds in the measure of the time between the angles of a rotary encoder; offer low cost, since processors are not used for the task of collecting time and reducing quantification errors, as it allows the use of high-precision encoders without the need for high investments in processors.
[004] Com o aumento da resolução dos encoders, a tarefa para realizar a medida do intervalo de tempo entre cada sinal enviado pelo dispositivo torna-se cada vez mais complexa, assim como, o fato de reduzir a resolução do encoder, onde se perdem informações que possam existir em intervalos de ângulos menores. Em ambos os casos são aumentados os erros de quantificação que podem causar sérios problemas em diversas áreas.[004] With the increase in the resolution of the encoders, the task of measuring the time interval between each signal sent by the device becomes increasingly complex, as well as the fact of reducing the resolution of the encoder, where they are lost information that may exist at smaller angle intervals. In both cases, the quantification errors are increased, which can cause serious problems in several areas.
[005] Atualmente são utilizados processadores para realizar a coleta dos dados e realizar o cálculo do intervalo de tempo entre os ângulos durante o funcionamento de um motor. Os processadores mais modernos utilizados para essa tarefa podem atingir taxas de até 1GHz para realizar as coletas e cálculos desse tipo de aplicação, contudo são dispositivos extremamente caros e de difícil aplicação em ambientes industriais e embarcados.[005] Currently, processors are used to collect data and calculate the time interval between angles during the operation of an engine. The most modern processors used for this task can reach rates of up to 1GHz to perform the collections and calculations of this type of application, however they are extremely expensive devices and difficult to apply in industrial and embedded environments.
[006] O aparelho para medição de velocidade angular instantânea, objeto do presente modelo, possibilita a utilização de TDC (Time-to-Digital Converters) juntamente com encoders de alta precisão, medindo o tempo entre pulsos com resolução em pico segundos. Aumentando a precisão e resolução da medida de velocidade angular de motores a combustão e elétricos, comparado a equipamentos já existentes no mercado. Os TDC’s (Time-to-Digital Converters) são circuitos integrados que são exclusivamente desenvolvidos para medir o tempo entre eventos digitais, esses dispositivos são frequentemente usados para medir ecos ultrasônicos já tratados ou reflexão de luz, possibilitando medir distâncias e níveis.[006] The device for instantaneous angular velocity measurement, object of the present model, allows the use of TDC (Time-to-Digital Converters) together with high precision encoders, measuring the time between pulses with resolution in peak seconds. Increasing the accuracy and resolution of the angular speed measurement of combustion and electric engines, compared to equipment already on the market. TDC’s (Time-to-Digital Converters) are integrated circuits that are exclusively developed to measure the time between digital events, these devices are often used to measure already treated ultrasonic echoes or light reflection, making it possible to measure distances and levels.
[007] Atualmente a utilização dos mesmos no mercado, não é aplicada para medir a velocidade angular entre pulsos de um encoder.[007] Currently the use of the same in the market, is not applied to measure the angular speed between pulses of an encoder.
[008] Atualmente existem no mercado equipamentos que possibilitam a leitura da velocidade angular instantânea de motores a combustão e elétricos. Com a leitura da velocidade angular é possível detectar e diagnosticar possíveis problemas com os motores, por meio de variações da velocidade angular de cada ângulo no ciclo rotativo. Para que isso seja possível é necessária a instalação de encoders dos mais variados tipos, indutivos, ópticos, efeito hall e etc., absolutos ou incrementais, e com eles, são utilizados equipamentos que possibilitam a medida do tempo existente entre cada sinal enviado do encoder. E com os devidos tratamentos matemáticos são obtidas as variações das velocidades angulares.[008] Currently, there are devices on the market that make it possible to read the instantaneous angular speed of combustion and electric engines. With the reading of the angular velocity it is possible to detect and diagnose possible problems with the motors, through variations of the angular velocity of each angle in the rotating cycle. For this to be possible, it is necessary to install encoders of the most varied types, inductive, optical, hall effect, etc., absolute or incremental, and with them, equipment is used that allows the measurement of the time between each signal sent from the encoder. . And with the appropriate mathematical treatments, variations in angular velocities are obtained.
[009] Por outro lado podem ser encontrados alguns documentos de patente que descrevem medidores de ciclos e velocidades angulares de motores destinados para diversas aplicações, porém nenhum desses aparelhos ou dispositivos possui a configuração e funcionamento conforme descritos nesta inovação. Dentre esses documentos podem-se destacar os seguintes:[009] On the other hand, some patent documents can be found that describe engine cycles and angular speed meters intended for different applications, but none of these devices or devices have the configuration and operation as described in this innovation. Among these documents, the following can be highlighted:
[010] O documento de patente PI9408119-0, APARELHO PARA MEDIR UM OU MAIS PARÂMETROS CINEMÁTICOS, GEOMÉTRICOS E POSICIONAIS DE UM DISPOSITIVO DE ROTAÇÃO; APARELHO PARA MEDIR QUALQUER DESLOCAMENTO LATERAL DE UM CENTRO GEOMÉTRICO DE UM DISPOSITIVO DE ROTAÇÃO; APARELHO PARA MEDIR SUBSTANCIALMENTE A POSIÇÃO ANGULAR INSTANTÂNEA DE UM DISPOSITIVO DE ROTAÇÃO PARA UM PONTO DE REFERÊNCIA FIXADO DO DISPOSITIVO; APARELHO PARA MEDIR SUBSTANCIALMENTE A VELOCIDADE ANGULAR INSTANTÂNEA DE UM DISPOSITIVO DE ROTAÇÃO À MEDIDA QUE UM DISPOSITIVO DE ROTAÇÃO GIRA EM TORNO DE UM EIXO DE ROTAÇÃO; APARELHO INCLUINDO UM OBJETO DE ROTAÇÃO MONTADO NOS DISPOSITIVOS DE SUPORTE PARA GIRAR EM TORNO DE UM EIXO ROTACIONAL; SISTEMA DE TOMOGRAFIA DE RAIO-X; MÉTODO DE DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS ASSOCIADOS COM O MOVIMENTO DE UM DISCO CIRCULAR MONTADO NOS DISPOSITIVOS DE SUPORTE PARA ROTAÇÃO EM UM PLANO DE ROTAÇÃO EM TORNO DE UM EIXO ROTACIONAL, que trata de um sistema e método de medição de parâmetros cinemáticos, posicionais e geométricos de um sistema de rotação é descrito. O sistema inclui uma pluralidade de marcadores de intervalo espaçados (40) distribuídos em torno da periferia do dispositivo de rotação, tal como um disco (28), em torno de um círculo de raio conhecido concêntrico com um centro geométrico (31) do disco. Pelo menos três, e preferivelmente quatro sensores (42, 44, 50 e 52) para detectar os marcadores são posicionados para perceberem os marcadores como eles giram com o dispositivo de rotação. Os sensores são angularmente espaçados em relação um ao outro em torno do disco. Dispositivos são também fornecidos para interpolar localizações entre os marcadores selecionados pela medição do tempo desde que cada sensor percebe um marcador. Um marcador de referência (40A) é fornecido de forma a estabelecer um ponto de referência do dispositivo de rotação relativo a um ponto fixado aos sensores. Um circuito é fornecido determinando qualquer deslocamento lateral do centro geométrico do dispositivo de rotação, qualquer fuga de circunferência do dispositivo de rotação se desejado, a posição angular do dispositivo de rotação relativo ao ponto fixado relativo aos sensores, e a velocidade angular do dispositivo de rotação durante sua rotação. O aparelho tem particular aplicação em sistemas de tomografia de raio-X;[010] Patent document PI9408119-0, APPARATUS FOR MEASURING ONE OR MORE KINEMATIC, GEOMETRIC AND POSITIONING PARAMETERS OF A ROTATION DEVICE; APPLIANCE FOR MEASURING ANY SIDE DISPLACEMENT OF A GEOMETRIC CENTER FROM A ROTATION DEVICE; APPLIANCE FOR SUBSTANTIALLY MEASURING THE INSTANT ANGULAR POSITION OF A ROTATION DEVICE TO A FIXED REFERENCE POINT OF THE DEVICE; APPLIANCE TO SUBSTANTIALLY MEASURE THE INSTANT ANGULAR SPEED OF A ROTATION DEVICE AS A ROTATION DEVICE SPINS AROUND A ROTATION AXIS; APPLIANCE INCLUDING A ROTATION OBJECT MOUNTED ON THE SUPPORT DEVICES TO SPIN AROUND A ROTATIONAL AXIS; X-RAY TOMOGRAPHY SYSTEM; METHOD OF DETERMINING PARAMETERS ASSOCIATED WITH THE MOVEMENT OF A CIRCULAR DISC MOUNTED IN THE SUPPORT DEVICES FOR ROTATION IN A ROTATION PLANE AROUND A ROTATING AXIS, which deals with a system and method of measuring kinematic, positional and geometric parameters of a rotation system is described. The system includes a plurality of spaced gap markers (40) distributed around the periphery of the rotation device, such as a disc (28), around a circle of known radius concentric with a geometric center (31) of the disc. At least three, and preferably four sensors (42, 44, 50 and 52) to detect the markers are positioned to perceive the markers as they rotate with the rotation device. The sensors are angularly spaced in relation to each other around the disk. Devices are also provided to interpolate locations between the selected markers by measuring the time since each sensor perceives a marker. A reference marker (40A) is provided in order to establish a reference point of the rotation device relative to a point fixed to the sensors. A circuit is provided determining any lateral displacement of the geometric center of the rotation device, any circumference leak from the rotation device if desired, the angular position of the rotation device relative to the fixed point relative to the sensors, and the angular speed of the rotation device during its rotation. The device has particular application in X-ray tomography systems;
[011] O documento de patente PI 0501481-6, COMUTADOR PARA UM MOTOR ELÉTRICO, DISPOSITIVO PARA MEDIR A ROTAÇÃO DO EIXO DE ROTOR DE MOTOR ELÉTRICO E MÉTODO PARA MEDIR A ROTAÇÃO DE UM EIXO DE ROTOR DE MOTOR ELÉTRICO; o qual se trata de um comutador (10) que compreende um anel de suporte (11) e uma pluralidade de segmentos condutores (18) arranjados sobre a circunferência do anel de suporte. Alguns dos segmentos condutores têm uma porção eletricamente isolante. O comutador é empregado com um dispositivo para medir a rotação de um eixo de rotor de motor elétrico. O anel do comutador é acoplado no eixo de rotor (50) e um invólucro do comutador compreende pelo menos três escovas (21, 22, 23) adaptadas para entrar em contato com os segmentos do comutador. Pelo menos uma das escovas (23) é arranjada para entrar em contato com as porções isolantes desses segmentos do comutador adaptados para tal, para obter uma medição elétrica que permite que a velocidade, o sentido da rotação e a posição angular do eixo do rotor sejam determinados;[011] Patent document PI 0501481-6, SWITCH FOR AN ELECTRIC MOTOR, DEVICE FOR MEASURING THE ROTOR SPINDLE OF ELECTRIC MOTOR AND METHOD FOR MEASURING THE ROTATION OF AN ELECTRIC MOTOR ROTOR AXIS; which is a switch (10) comprising a support ring (11) and a plurality of conductive segments (18) arranged on the circumference of the support ring. Some of the conductive segments have an electrically insulating portion. The commutator is employed with a device to measure the rotation of an electric motor rotor shaft. The commutator ring is coupled to the rotor shaft (50) and a commutator housing comprises at least three brushes (21, 22, 23) adapted to contact the segments of the commutator. At least one of the brushes (23) is arranged to contact the insulating portions of these switch segments adapted for this purpose, to obtain an electrical measurement that allows the speed, the direction of rotation and the angular position of the rotor axis to be determined;
[012] O documento de patente PI9502257-0, APARELHAGEM, MÉTODO E SISTEMA PARA FILTRAR EFEITOS DE OSCILAÇÕES E TRANSIENTES DE MEDIÇÕES DE VELOCIDADE ANGULAR, composto de componentes do sistema de tração de um veículo (20). Um filtro (12) determina, com base em medições sucessivas da velocidade angular, qualquer aceleração angular de um componente do sistema de tração. Conjuntos predeterminados de multiplicadores unitários e fracionários são designados a faixas respectivas de aceleração angular. Cada medição sucessiva de velocidade angular é estimada adicionando o produto de um valor modificador selecionado e a diferença entre os valores atualmente detectado e anteriormente estimado da velocidade angular para o valor anteriormente estimado da velocidade angular. Os multiplicadores são avaliados e selecionados de maneira que, quando são detectadas acelerações angulares, porcentagens relativamente grandes das diferenças entre valores atualmente detectados e previamente estimados da velocidade angular são adicionadas um número relativamente pequeno de vezes a valores previamente estimados da velocidade angular quando as diferenças são relativamente pequenas. Por outro lado, porcentagens relativamente pequenas da diferença de valores atualmente detectados e anteriormente estimados da velocidade angular são adicionados um número relativamente grandes de vezes a valores estimados anteriormente da velocidade angular quando as diferenças são relativamente grandes;[012] Patent document PI9502257-0, APPARATUS, METHOD AND SYSTEM FOR FILTERING EFFECTS OF OSCILLATIONS AND TRANSIENTS OF ANGULAR SPEED MEASUREMENTS, composed of components of a vehicle's traction system (20). A filter (12) determines, based on successive measurements of the angular velocity, any angular acceleration of a component of the traction system. Predetermined sets of unitary and fractional multipliers are assigned to respective angular acceleration ranges. Each successive angular velocity measurement is estimated by adding the product of a selected modifier value and the difference between the currently detected and previously estimated angular velocity values to the previously estimated angular velocity value. Multipliers are evaluated and selected so that when angular accelerations are detected, relatively large percentages of the differences between currently detected and previously estimated values of angular velocity are added a relatively small number of times to previously estimated values of angular velocity when the differences are relatively small. On the other hand, relatively small percentages of the difference in the currently detected and previously estimated values of the angular velocity are added a relatively large number of times to previously estimated values of the angular velocity when the differences are relatively large;
[013] O documento de patente PI 102013029279-6, MÉTODO DE MEDIÇÃO ANGULAR MAGNÉTICA EM UMA ARTICULAÇÃO TIPO PINO-REI E QUINTARODA, que descreve um método de medição angular magnética em uma articulação tipo pino-rei e quinta-roda trata-se de método para medir o ângulo entre veículos de uma composição a qual possua uma articulação tipo pino- rei (1) e quinta roda (3).[013] The patent document PI 102013029279-6, MAGNETIC ANGLE MEASUREMENT METHOD IN A KING AND PINK TYPE JOINT JOINT, which describes a magnetic angular measurement method in a kingpin and fifth wheel joint is a method for measuring the angle between vehicles of a composition which has a pin-king joint (1) and fifth wheel (3).
[014] Este método trata de um pino-rei (1), o qual possui um ímã (2) e este é detectado por sensores magnéticos de efeito hall (5), os quais estão instalados na quinta roda (3). Desta maneira, com a rotação do pino-rei (1) sob seu eixo vertical, mudará a posição angular do imã (2) e por consequência a leitura de cada sensor (5). Pelos princípios de funcionamento dos sensores (5), através de algoritmo, é possível mensurar, independente da velocidade que o veículo estiver, o angulo formado entre os veículos de uma composição articulada que possua este tipo de articulação;[014] This method deals with a kingpin (1), which has a magnet (2) and this is detected by magnetic hall effect sensors (5), which are installed on the fifth wheel (3). In this way, with the rotation of the kingpin (1) under its vertical axis, the angular position of the magnet (2) will change and, consequently, the reading of each sensor (5). By the operating principles of the sensors (5), through an algorithm, it is possible to measure, regardless of the speed the vehicle is at, the angle formed between the vehicles of an articulated composition that has this type of articulation;
[015] O documento de patente PI 9911338-4, PROCESSOS E APARELHOS PARA MEDIR UMA ROTAÇÃO ANGULAR DE UM EIXO ROTATIVO E PARA TESTAR UM DESEMPENHO DE UMA MÁQUINA ROTATIVA OU DE UM COMPONENTE DA MESMA, sendo este um processo para medir uma rotação angular de um eixo rotativo, compreendendo as etapas de adaptar ao eixo um codificador rotativo digital que gera níveis lógicos, alto e baixo, sucessivos durante respectivos intervalos de tempo sucessivos. O eixo é girado e os respectivos intervalos de tempo de dada sucessivo nível lógico gerado pelo codificador rotativo digital são acumulados, de modo a permitir derivação da rotação angular, ou sua função, do eixo. Tal processo produz resultados precisos a respeito de erros de tolerância no ciclo de trabalho do codificador. Isto pode ser usado para testar um desempenho de uma máquina rotativa ou de um componente, de modo a derivar uma característica de velocidadetempo da máquina rotativa ou de uma função da mesma. Devido à elevada resolução de medição inerente da invenção, o desempenho dinâmico pode ser determinado precisamente, bem como, o desempenho em estado estável sem a necessidade de desacelerar a velocidade das máquinas de rotação pelo uso e um volante;[015] Patent document PI 9911338-4, PROCESSES AND APPARATUS TO MEASURE AN ANGLE ROTATION OF A ROTATING AXIS AND TO TEST A PERFORMANCE OF A ROTATING MACHINE OR A COMPONENT OF THE SAME, this being a process for measuring an angular rotation of a rotary axis, comprising the steps of adapting a digital rotary encoder to the axis that generates logical levels, high and low, successively during respective successive time intervals. The axis is rotated and the respective time intervals of a given successive logic level generated by the digital rotary encoder are accumulated, in order to allow derivation of the angular rotation, or its function, from the axis. Such a process produces accurate results regarding tolerance errors in the encoder duty cycle. This can be used to test the performance of a rotating machine or component, in order to derive a speed characteristic of the rotating machine or a function of it. Due to the high measurement resolution inherent in the invention, the dynamic performance can be precisely determined, as well as the performance in steady state without the need to slow down the speed of the rotation machines by use and a handwheel;
[016] O documento de patente US2014150551, DEVICE FOR MEASURING THE ANGULAR VELOCITY OR VELOCITY OF A MOVING PART AND FOR DETECTING THE DIRECTION OF MOTION OF THE MOVING PART, o qual descreve um dispositivo de detecção de movimento que consiste em um único codificador e um único elemento sensor estacionário, o codificador, que é disposto em uma parte móvel, representando um padrão assimétrico. A velocidade angular ou a velocidade e a direção do movimento de uma parte móvel são determinadas a partir do sinal do sensor, medindo a inclinação da aresta ou o tempo de subida ou queda, analisando espectralmente a frequência e a relação de fase de um harmônico para a fase do fundamental, ou avaliando as assimetrias de uma sequência de pulsos retangulares; e[016] Patent document US2014150551, DEVICE FOR MEASURING THE ANGULAR VELOCITY OR VELOCITY OF A MOVING PART AND FOR DETECTING THE DIRECTION OF MOTION OF THE MOVING PART, which describes a motion detection device consisting of a single encoder and a only stationary sensor element, the encoder, which is arranged in a moving part, representing an asymmetric pattern. The angular velocity or the speed and direction of movement of a moving part are determined from the sensor signal, measuring the slope of the edge or the time of rise or fall, spectral analysis of the frequency and phase relationship of a harmonic for the fundamental phase, or evaluating the asymmetries of a sequence of rectangular pulses; and
[017] O documento de patente US2014116132, DEVICE FOR MEASURING ANGLE AND ANGULAR VELOCITY OF DISTANCE AND SPEED, onde é descrito um dispositivo para medir ângulo e velocidade angular ou distância e velocidade de uma parte móvel. O dispositivo possui um sensor que é ou pode ser disposto de maneira estacionária e um codificador que é ou pode ser disposto sobre a parte móvel e, juntamente com o sensor, gera um sinal de modulação a ser demodulado pelo sensor. Para a medição de frequência necessária para medir a velocidade angular/velocidade, o codificador possui uma estrutura que reproduz um padrão periódico e é interrompido por pelo menos uma área de índice para a medição de ângulo/distância. Na área de índice, o codificador possui um padrão substituto que difere do padrão periódico por pelo menos uma variável física que pode ser detectada pelo sensor, mas possui uma estrutura que também permite a medição de frequência na área de índice.[017] Patent document US2014116132, DEVICE FOR MEASURING ANGLE AND ANGULAR VELOCITY OF DISTANCE AND SPEED, where a device for measuring angle and angular speed or distance and speed of a moving part is described. The device has a sensor that is or can be disposed of in a stationary manner and an encoder that is or can be disposed on the moving part and, together with the sensor, generates a modulation signal to be demodulated by the sensor. For the frequency measurement necessary to measure the angular velocity / velocity, the encoder has a structure that reproduces a periodic pattern and is interrupted by at least one index area for the angle / distance measurement. In the index area, the encoder has a substitute pattern that differs from the periodic pattern by at least one physical variable that can be detected by the sensor, but has a structure that also allows frequency measurement in the index area.
[018] A seguir faz-se referência às Figuras que acompanham este relatório descritivo, para melhor entendimento e ilustração do mesmo, onde se vê:
- - A
figura 1 mostra um esquema do diagrama de blocos da configuração e funcionamento do aparelho para medição de velocidade angular instantânea, objeto do presente modelo; - - A
figura 2 mostra figura da alternância entre os dispositivos TDC's alternando a contagem de tempo entre pulsos entre eles, os quais são utilizados no aparelho para medição de velocidade angular instantânea, objeto do presente modelo; - - A figura 3 mostra a seleção do TDC ativo que estará em funcionamento feita por um microcontrolador de baixo custo e portas lógicas do tipo AND;
- - A figura 4 mostra os dispositivos TDC's utilizados para cálculo do intervalo de tempo entre pulsos.
- - Figure 1 shows a diagram of the block diagram of the configuration and operation of the device for measuring instantaneous angular velocity, object of the present model;
- - Figure 2 shows a picture of the alternation between the TDC's devices, alternating the time count between pulses between them, which are used in the device for instantaneous angular velocity measurement, object of the present model;
- - Figure 3 shows the selection of the active TDC that will be in operation made by a low cost microcontroller and AND logic gates;
- - Figure 4 shows the TDC's devices used to calculate the time interval between pulses.
[019] O aparelho para medição de velocidade angular instantânea, objeto do presente modelo, está essencialmente composto por dois circuitos TDC’s, conectados ao motor através de um encoder e por sua vez conectados a um microcomputador ou semelhante, funcionando alternadamente. Enquanto um realiza a contagem do tempo entre os pulsos o outro envia as informações do tempo anterior já calculada ao computador que grava as informações, alternando a contagem de tempo entre pulsos entre eles. Os TDC’s recebem os sinais de pulsos gerenciados pelo microcontrolador nas entradas START e STOP, e por meio dessas entradas fazem o cálculo do tempo entre pulsos. Após realizarem a contagem de tempo, os TDC’s informam ao computador que esse já pode receber os dados de tempo por ele calculado, salvando a informação de intervalo de tempo em memória para realizar os cálculos de velocidade com precisão. Com todo o processamento gerenciado através de um software próprio embarcado.[019] The device for instantaneous angular velocity measurement, object of the present model, is essentially composed of two TDC's circuits, connected to the motor through an encoder and in turn connected to a microcomputer or similar, working alternately. While one performs the counting of the time between the pulses the other sends the information of the previous time already calculated to the computer that records the information, alternating the counting of time between pulses between them. The TDC’s receive the pulse signals managed by the microcontroller at the START and STOP inputs, and through these inputs they calculate the time between pulses. After performing the time count, the TDC’s inform the computer that it can now receive the time data calculated by it, saving the time interval information in memory to perform the speed calculations accurately. With all the processing managed through its own embedded software.
[020] Desta forma o aparelho para medição de velocidade angular instantânea, objeto do presente modelo, conforme descrito acima, apresenta uma configuração nova e única que lhe configura grandes vantagens em relação aos aparelhos para a mesma aplicação atualmente utilizados e encontrados no mercado. Dentre essas vantagens podem-se citar: o aumento da exatidão e das leituras entre os ângulos do encoder, pois utiliza circuito específico para medição do tempo (TDC); o aumento da precisão de leituras, pois permite a utilização de encoders óticos com mais de 1000 ppr; a redução de custos de produção do dispositivo, devido não necessitar de processadores de alta capacidade de processamento; o fato de ser aproximadamente 200 vezes mais exato e preciso que equipamentos atuais que utilizam processadores industriais comuns para realizar a mesma tarefa, pois, por ser mais exato e preciso, permite realizar melhores diagnósticos dos motores ao qual foi instalado o dispositivo; e o fato de apresentar a possibilidade de aplicação em escala pelo baixo custo de produção do hardware.[020] This way, the device for instantaneous angular velocity measurement, object of the present model, as described above, presents a new and unique configuration that configures great advantages in relation to the devices for the same application currently used and found in the market. Among these advantages we can mention: the increase in accuracy and readings between the angles of the encoder, as it uses a specific circuit for measuring time (TDC); the increase in the accuracy of readings, since it allows the use of optical encoders with more than 1000 ppr; the reduction of production costs of the device, since it does not require processors with high processing capacity; the fact that it is approximately 200 times more accurate and accurate than current equipment that uses common industrial processors to perform the same task, since, because it is more accurate and precise, it allows better diagnostics of the engines to which the device was installed; and the fact of presenting the possibility of scale application due to the low cost of producing the hardware.
[021] Assim, pelas características de configuração e funcionamento, acima descritas, pode-se notar claramente que o APARELHO PARA MEDIÇÃO DE VELOCIDADE ANGULAR INSTANTÂNEA, trata-se de um aparelho novo para o Estado da Técnica o qual reveste-se de condições de inovação, ato inventivo e industrialização inéditas, que o fazem merecer o Privilégio de Patente de Modelo de Utilidade.[021] Therefore, due to the configuration and operation characteristics, described above, it can be clearly noted that the INSTANT ANGLE SPEED MEASUREMENT DEVICE, is a new device for the State of the Art which is in conditions of innovation, inventive act and unprecedented industrialization, which merit the Utility Model Patent Privilege.
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