RU1791781C - Цифровой измеритель ускорени вала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  ускорений вращающегос  вала. Сущность изобретени : цифровой измеритель ускорени  вала содержит импульсный датчик, элементы И, генератор эталонной частоты, реверсивный счетчик, формирователь коротких импульсов, элементГзэд ерж- ки, схему инкремента, два дешифратора, RS-триггер, мультиплексор, блок отсчета, счетный триггер, два D-триггера, сумматор по модулю два. 2 ил,

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  параметров движени  и может быть использовано дл  измерени  ускорений вращающихс  валов.

Известно устройство дл  измерени  ускорени  вала, содержащее импульсный датчик частоты вращени , генератор эталонного времени, реверсивный счетчик, вентили, схему инкремента, RS-триггер, D- триггер, дешифратор, блок отсчета. Это устройство обладает низкой динамической точностью, так как не позвол ет идентифицировать режимы смени скоростного режима .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству  вл етс  устройство, содержащее импульсный датчик, расположенный на валу и подсоединенный выходом к входам двух элементов И, к второму входу первого элемента И подключен пр мой выход генератора эталонного времени, а к второму входу второго элемента И - его инверсный выход, выход

первого элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с его вычитающим входом, кроме того, устройство содержит схему инкремента, соединённую с инверсными выходами реверсивного счетчика и блока отсчёта;.

Недостатком этого устройства  вл етс  низка  динамическа  точность, так как и в нем не учтена возможность смены скоростного режима вала. :

Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности измерени  ускорени .. .

Цель достигаетс  тем, что в известное устройство, содержащее импульсный датчик , расположенный на валу и подсоединен ный выходом к входам двух элементов И, к второму входу  ервого элемента И подключен пр мой выход генератора эталонного времени, а к второму входу второго элемента И - его инверсный выход, выход первого элемента И соединен с суммирующим вхо-Ч

ю

vj 00

дом реверсивного счетчика, а выход второго элемента И с его вычитающим входом; кроме того, устройство содержит схему инкремента , соединенную с инверсными выходами реверсивного счетчика, и блок отсчета, дополнительно введены формирователь коротких импульсов, элемент задержки , RS-триггер, мультиплексор, третий элемент И и идентификатор смены скоростного режима, причем п р мой выход гене- ратора Эталонного времени через формироваУель Хоротких импуЖсов соединен с элементом задержки, стробирующим входом схемы инкремента и тактовым входом идентификатора смены скоростного ре- жима, выход элемента задержки соединен с R-входом реверсивного счётчика, с R-вхо- дом RS-триггера и первым входом третьего элемента И, выход дешифратора соединен с S-входом RS-триггера, пр мой выход кото- рого соединен с управл ющим входом мультиплексора , к информационным входам которого подключены выходы схемы инкремента и пр мые выходы реверсивного счетчика , выходы мультиплексора соединены с блоком .отсчета, пр мые выходы реверсивного счетчика св заны с информационными входами идентификатора смены скоростного режима, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента. И, выход которого св зан с разрешающим вхо дом мультиплексора. Кроме того, идентификатор смены скоростного режима содержит стробируемый дешифратор, счетный триггер , два элемента И, два D-триггера и стро- бируем ый сумматор по модулю два, причем информационные входы идентификатора соединены с информационными входами стробируемого дешифратора, тактовый вход идентификатора соединен со строби- рующим входом дешифратора, входом счетного триггера и стробирующим входом сумматора по модулю два, выход дешифратора соединен с первыми входами элементов И, к вторым их входам соответственно подключены пр мой и инверсный выходы счетного триггера, а выходы соединены с С-входами D-тригг еров, к D-входам которых подключен выходдешифратора, пр мые выходы D-триггеров соединены с информаци- онными входами сумматора по модулю два, выход которого  вл етс  выходом идентификатора .

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

На схеме показаны:

1 - импульсный датчик,

2 - объект измерени  - вал, 3,4- элементы И,

5 - генератор эталонного времени,

6 - реверсивный счетчик,

7 - формирователь коротких импульсов, 8- элемент задержки, .

9 - схема инкремента,

10 - дешифратор,

11 - RS-триггер,

12 - мультиплексор,

13 - блок отсчета, 14-элемент И,

15 - идентификатор, который в свою очередь содержит:

16 - дешифратор,

17 - счетный триггер,

18, 19 - э лементы И,

20,21 - D-триггеры,

22 - сумматор по модулю два.

Структурна  схема построена следующим образом..

Импульсный датчик 1, расположенный на валу 2 и подключенный к элементам И 3 и 4. К другим входам этих элементов подключены соответственно пр мой и инверсный выходы генератора 5 эталонного времени. Выходные сигналы генератора 5 (фиг. 2) представл ют собой меандры, сдвинутые по фазе на 180°. Выходные сигналы элементов 3 и 4 поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 6. Пр мой выход генератора 5 подключен к формирователю 7 коротких импульсов, выходной сигнал которого формируетс  по фронту сигнала пр мого выхода генератора 5 (фиг. 2) и поступает непосредственно на стробирукжилй вход идентификатора 15 (стробмрующий вход дешифратора. 16) и на стробирующий вход смены инкремента 9, а через элемент задержки 8 - на R-вхо д реверсивного счет1 чика 6, R-вход RS-триггера 11 и вход элемента И 14. Кодовые выходы реверсивного счетчика объединены в две группы - пр мые и инверсные. Инверсные выходы через схему инкремента 9 подключены к первой группеинформационных входов мультиплексора 12, а пр мые выходы - непосредственно к второй группе входов мультиплексора 12, к входам дешифратора 10 и к информационным входам идентификатора 15 (информационные входы стробируемого дешифратора 16). Выход дешифратора 10 соединен с S-входом RS- трйггера 11, пр мой выход которого св зан с. управл ющим входом мультиплексора 12 (определ ет, с какого направлени  осуществл етс  передача информации на блок отсчета ). К разрешающему входу мультиплексора 12 (определ ет включение в работу или отключение мультиплексора 12) подключен выход элемента И 14, к второму

входу которого подключен выход идентификатора 15 (выход сумматора 22 по модулю два). Собственно идентификатор 15 смены скоростного режима содержит стробируе- мый дешифратор 16, счетный триггер 17, элементы И 18, 19, D-триггеры 20, 21 и сумматор 22 по модулю два.

Сущность функционировани  устройства сводитс  к следующему.

Импульсный датчик 1 вырабатывает сигналы, частота которых пропорциональна частоте вращени  валэ: fi К ft. Импульсы генератора 5 поочередно открывают элементы И 3 и 4. Тем самым обеспечиваетс  поочередна  подача сигнала датчика 1 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 6. В последнем к концу каждого цикла измерений (продолжительностью в период Т импульсов гене ра тора 5) формируетс  код

N. Ifl/0 t T/2 - fl/T/2 t T, npoпорциональный разности частот вращени  на посто нном временном интервале. В конце каждого интервала с задержкой, определ емой элементом 8 и выбираемой по величине меньшей, чём минимальный период импульсов датчика 1, реверсивный счет- чик сбрасываетс  в нулевое состо ние и тем самым подготавливаетс  к новому циклу измерений , Если ускорение положительно, то в цикле измерени  реверсивный счетчик переходит через состо ние все нули. Это обсто тельство фиксируетс  дешифратором 10, выходной сигнал которого устанавливает в единичное состо ние RS-триггер 11. Выходной потенциал пр мого выхода этого триггера определ ет передачу в блок отсчета 13 через мультиплексор 12 дополнительного кода С (добавление единицы к обратному коду осуществл етс  в схеме 9 инкремента). В противном случае (ускорение отрицательно) дешифратор 10 в цикле не срабатывает, триггер 11 остаетс  в нулевом состо нии (сбрасываетс  в него в конце каждого цикла выходным сигналом элемента задержки 8) и мультиплексор 12 передает в блок отсчета 13 пр мой код реверсивного счетчика 6.

Описанна  часть структуры фактически реализует функции прототипа и позвол ет точно измер ть ускорение лишь тогда, когда измерительный интервал Т полностью укладываетс  на линейно измен ющемс  участке графика частоты вращени  во времени (на фиг. 2 этому соответствует измерительный интервал Т, оканчивающийс  в момент времени t2). В противном случае (интервалы Т на фиг. 2, оканчивающиес  в моменты

времени ti и 1з) имеет место динамическа  ошибка измерени  ускорени . .

В таких режимах вступает в работу идентификатор 15 смены скоростного режима . Его функционирование сводитс  к следующему . Выходной сигнал формировател  7 в конце каждого интервала Т стробирует дешифратор 16 и, если в реверсивном счетчике 6 зафиксировано нулевое ускорение, то

дешифратор 16 формирует Отрицательный импульс (фиг. 2). В противном Случае (нулевое ускорение) на выходе дешифратора 16 в момент стробировани  остаетс  потенциал высокого уровн  (фиг. 2). Одновременно выходной сигнал формировател  7 пёреключа- етсчетный триггер 17 и тем самым выходной сигнал дешифратора поочередно через элементы И 18, 19 передаетс  на С-входы D- триггеров 20, 21. Соответствующий

D-триггер, будучи в нулевом (единичном) состо нии , переключаетс , если с дешифратора 16, поступает единичный (нулевой) потенциал, и остаетс  в прежнем состо нии , если с дешифратора 16 поступает нулевой (единичный) потенциал. Таким образом, в моменты окончани  интервалов Т (на фиг. 2 - это ti и ta). непосредственно следующие за моментами смены скоростного режима, потенциалы U20, IJ21 пр мых выходов Ьтриггеров 20, 21 оказываютс  различными. При этом выходной сигнал сумматора 22 по модулю два, реализующего функцию tfeo A U21 ч U20 А 1)21. оказываетс  равным единице и в момент по влени  сигнала на

выходе элемента задержки 8 на выходе элемента И 14 будет единичный уровень. Такой уровень  вл етс  запрещающим два мультиплексора 12, он не коммутирует на блок отсчета 13 ни одной из двух групп входов, т.

е. происходит пропуск Отсчёта. Если же два примыкающих во времени интервал Т полностью расположены либо на участке стаби- лизации скорости, либо на участке ее линейного изменени , то D-триггеры 20, 21

принимают одинаковое состо ние (либо нули , либо единицы) и выходной сигнал сумматора 22 по модулю два равен нулю и разрешаетс  работа мультиплексора 12. Таким образом, предложенное устройство позвол ет исключить отсчеты с Динамическими погрешност ми, обусловленными сменой скоростного режима,

Claims (2)

1. Цифровой измеритель ускорени  вала , содержащий импульсный датчик, расположенный на валу, два элемента И, первые выходы которых подключены к выходу импульсного датчика, генератор.эталонного

времени, пр мой выход которого соединен С вторым входом первого элемента И, а инверсный - с вторым входом второго элемента И, реверсивный счётчик, Суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами собтвёгственнО rtifpBdfo и второго; элементов И, схема инкремента; которой соединены с инверсными выходами реверсивного счётчика, дешифратор, входы которого соединены с пр мыми выходами реверсивного счетчика, и блок отсчета, О У /l и ч а ю щ и И с   тем, что, с цейьй) повышени  динамической точности измерени , в него введены формирователь корот-; кйх импульсов, элемент задержки, RS-tpMrrep, мультиплексор, третий элемент И и идентификатор смень скоростного ре- жима. причём пр мой выход генератора эта- лонногб времени пбд ключе н к входу формировател  коротких импульсов, выход которого соединен со стробирующим входов схемы инкремента, с тактовым входом идентификатора смейы скоростного режима и через элемент задержки - с R-вхбдами рёверсивног.о смётчйка-й RS-трйггёра, а так- же5с первым входом третьего элемейта И, второй вход которого соединён с выходом идентификатора смены скоростного режима , а вйход-с разрешающим входом муль- twiriAekcopa, к информационны.м входам которого Яодключены выходь( смены инкремента и пр мые вйходы реверсивного счётчика , а к управл ющему его входу - пр мой

выход RS-триггера, выходы мультиплексора соединены с входами блока отсчета, S-вход RS-tpHrrepa соединен с выходом дешифратора , а информационные входы идентифи- кагора смены скоростного режима подключены k пр мым выходам реве реи вного счётчика . V; , :,

2. Измеритель по п. 1, от л и ч а ю щ и й- С   тем, что идентификатор смены скоро- стного режима содержит стробируемый де- шифратор, счетный триггер, два элемента И, Два tD-трйггёра и стробируемый сумматор по модулю два причем стробируемого Дешифратора соединен с первыми входами элементов И, вторые входы которых под- ключены соответственно к пр мому и инверсному выходам счетноготриггера, выходы элементов И соединены соответст- венное С-входами D-трйггёров, D-входы ко- то рых соединены с выходом дешифратора, пр мые выходы D-fриггеров соединены с информационными входами сумматора по модулю два, выход которого  вл етс  выходом идентификатора смены скоростного ре- жима, Нри этом информационные входы стробируемого дешифратора  вл ютс  информационными входами идентификатора смены скоростного режима, а стробирую- щйе входы дешифратора, сумматора по мо- дулю два и вход счетного триггера объединены и  вл ютс  тактовым входом идентификатора смены скоростного режи- ма.. -;V::: .. ..: ....: :. . . : - - :

1

Фиг.2.

.Ј