RU2084899C1

RU2084899C1 - Shaft rotation frequency meter

Info

Publication number: RU2084899C1
Application number: RU93037442A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Сугаков; А.Н. Аверкиев
Original assignee: Сугаков Валерий Геннадьевич
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: digital instruments for automatic measuring equipment. SUBSTANCE: device has detector which has digital output, memory registers, reverse counter, counter, setting register, digital comparators, RS flip-flop, electronic gate, stable pulse generator, pulse divider, delay line, AND gates, OR gate, START line, monitored parameter line. EFFECT: possibility to detect fault detector during device operations, issue failure signal and command for switching fault detector off and switching on respective operating detector. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных и автоматизированных системах. The invention relates to the field of digital electrical engineering and can be used in measuring and automated systems.

Известен датчик частоты вращения цифровой тахометр, включающий генератор импульсов, делители частоты, формирователь синусоидального напряжения, фазовращатель, формирователь импульсов, ключ, счетчики. Тахометр преобразует частоту вращения вала в соответствующий цифровой код [1]
Недостатком техометра является низкая скорость измерения и небольшой диапазон измеряемых скоростей.A known speed sensor digital tachometer, including a pulse generator, frequency dividers, a sinusoidal voltage former, phase shifter, pulse former, key, counters. The tachometer converts the shaft speed to the corresponding digital code [1]
The disadvantage of the technometer is the low measurement speed and a small range of measured speeds.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель частоты вращения вала, содержащий вращающийся трансформатор, блок формирователей, генератор тактовых импульсов, счетчик, мультиплексор, регистр. Измеритель имеет большую скорость измерений, широкий диапазон измеряемых частот, выходной сигнал в виде цифрового кода [2]
Его недостатком является невозможность самоконтроля и, следовательно, обеспечения достоверности выдаваемой информации.The closest in technical essence to the invention is a shaft speed meter containing a rotating transformer, a shaper unit, a clock, a counter, a multiplexer, a register. The meter has a high measurement speed, a wide range of measured frequencies, the output signal in the form of a digital code [2]
Its disadvantage is the impossibility of self-monitoring and, therefore, ensuring the reliability of the information provided.

Технический результат изобретения расширение области применения и функциональных возможностей устройства, повышение достоверности выходной информации. The technical result of the invention is the expansion of the scope and functionality of the device, increasing the reliability of the output information.

Указанный технический результат достигается тем, что измеритель частоты вращения вала, содержащий цифровой измерительных датчик снабжен блоком диагностики, состоящим из двух регистров, реверсивного счетчика, двух компараторов, дифференциатора, счетчика, задающего регистра, RS-триггера, трех логических элементов И, логического элемента ИЛИ, электронного ключа, делителя импульсов, линии задержки, генератора импульсов стабильной частоты, при этом разряды выхода цифрового измерительного датчика соединены с соответствующими разрядами входа первого регистра, подключенного разрядами выхода к соответствующим разрядам входов второго регистра, реверсивного счетчика и второго входа первого числового компаратора, разряды первого входа которого соединены с соответствующими разрядами выхода реверсивного счетчика, выходы БОЛЬШЕ и МЕНЬШЕ соответственно со вторыми входами второго и первого логических элементов И, а выход РАВНО с входом дифференциатора, связанного выходом с первым входом третьего логического элемента И, соединенного вторым входом с единичным входом триггера и выходом БОЛЬШЕ второго числового компаратора, связанного: разрядами первого входа с соответствующими разрядами выхода задающего регистра; разрядами второго входа с разрядами выхода счетчика; выходами РАВНО и МЕНЬШЕ со сбросовым входом RS-триггера, инверсный выход которого подключен к цепям сигнализации неисправного состояния измерителя, а прямой к управляющему входу электронного ключа, соединенного входом с генератором импульсов стабильной частоты и выходом с входом делителя импульсов и первыми входами первого и второго логических элементов И, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика и входам логического элемента ИЛИ, связанного выходом со счетным входом счетчика, сбросовый вход которого подключен к выходу делителя импульсов и шине ПУСК, с которой связаны входы записи реверсивного счетчика и первого регистра, кроме того выход делителя импульсов через линию задержки подключен к входу записи первого регистра, а выход третьего логического элемента И соединен с входом записи второго регистра, разряды выхода которого соединены с шиной контролируемого параметра. The specified technical result is achieved by the fact that the shaft speed meter containing a digital measuring sensor is equipped with a diagnostic unit consisting of two registers, a reversible counter, two comparators, a differentiator, a counter, a reference register, an RS-trigger, three logical elements AND, a logical element OR , an electronic key, a pulse divider, a delay line, a stable frequency pulse generator, while the output bits of the digital measuring sensor are connected to the corresponding input bits and the first register connected by the output bits to the corresponding bits of the inputs of the second register, a reverse counter and the second input of the first numerical comparator, the bits of the first input of which are connected to the corresponding bits of the output of the reverse counter, the outputs are MORE and LESS respectively with the second inputs of the second and first logical elements AND, and the output is EQUAL with the input of the differentiator, connected by the output to the first input of the third logical element AND, connected by the second input to the single input of the trigger and an output MORE than the second numerical comparator associated with: bits of the first input with the corresponding bits of the output of the master register; bits of the second input with bits of the output of the counter; the outputs are EQUAL and LESS with a reset input of the RS-flip-flop, the inverse output of which is connected to the signaling circuits of a faulty state of the meter, and direct to the control input of an electronic key connected to the input with a pulse generator of a stable frequency and the output with an input of a pulse divider and the first inputs of the first and second logical AND elements, the outputs of which are connected respectively to the summing and subtracting inputs of the reversible counter and the inputs of the logical element OR associated with the output with the counting input of the counter the dump input of which is connected to the output of the pulse divider and the START bus, to which the recording inputs of the reverse counter and the first register are connected, in addition, the output of the pulse divider through the delay line is connected to the recording input of the first register, and the output of the third logical element And is connected to the recording input of the second register whose output bits are connected to the bus of the controlled parameter.

На фиг. 1 представлена блок-схема управления; на фиг. 2 эпюры сигналов на выходах основных блоков. In FIG. 1 is a control block diagram; in FIG. 2 diagrams of signals at the outputs of the main blocks.

Устройство содержит цифровой измерительный датчик 1, первый 3 и второй 2 регистры, реверсивный счетчик 4, счетчик 5, задающий регистр 6, первый 7 и второй 8 числовые компараторы, RS-триггер 9, электронный ключ 10, генератор импульсов стабильной частоты 11, делитель импульсов 12, линию задержки 13, первый 14, второй 15 и третий 16 логические элементы И, логический элемент ИЛИ 17, дифференциатор 18, шину ПУСК, шину контролируемого параметра. The device contains a digital measuring sensor 1, the first 3 and second 2 registers, a reversing counter 4, a counter 5, setting register 6, the first 7 and second 8 numerical comparators, RS-trigger 9, an electronic key 10, a pulse generator of a stable frequency 11, a pulse divider 12, delay line 13, first 14, second 15 and third 16 logic elements AND, logic element OR 17, differentiator 18, START bus, bus of the controlled parameter.

Устройство работает следующим образом. На выходе исправленного и проверенного датчика 1 формируется код X, пропорциональный контролируемому параметру, который поступает на вход регистра 3. При подаче сигнала на шину Пуск этот код X3 заносится в регистр 3 и реверсивный счетчик 4. The device operates as follows. At the output of the corrected and tested sensor 1, an X code is generated proportional to the controlled parameter, which is fed to the input of register 3. When a signal is sent to the Start bus, this code X3 is entered into register 3 and the reverse counter 4.

В результате на первый и второй входы компаратора 8 подаются одинаковые коды X4 и X3 контролируемого параметра X(t-Δt) и появляется сигнал X8⁽²⁾ на его выходе РАВНО, который дифференциатором 18 преобразуется в короткий импульс, приходящий на первый вход элемента И16. Одновременно сбрасывается счетчик 5 и на второй вход числового компаратора 7 поступает нулевой код X5. На первый вход компаратора 7 с задающего регистра 6 поступает код X6 допустимого приращения ΔX контролируемого параметра. Появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 7 X7⁽¹⁾. Этим сигналом триггер 9 устанавливается в единичное состояние и открывает электронный ключ 10, а также подготавливается по второму входу логический элемент И16. Импульс X16 с дифференциатора 18 через элемент И16 поступает на разрушающий вход регистра 2, который записывает код X3 контролируемого параметра X(t-Δt) С выхода регистра 2 код X2 X(t-Δt) поступает на шину выхода контролируемого параметра и подается в систему автоматического управления.As a result, the first codes and the second inputs of the comparator 8 are supplied with the same codes X4 and X3 of the controlled parameter X (t-Δt) and the signal X8 ⁽²⁾ appears at its output EQUAL, which is converted by the differentiator 18 into a short pulse arriving at the first input of the I16 element. At the same time, counter 5 is reset and the zero code X5 enters the second input of the numerical comparator 7. The first input of the comparator 7 from the master register 6 receives the code X6 of the allowable increment ΔX of the controlled parameter. A signal appears at the output of MORE ^{than the} comparator 7 X7 ⁽¹⁾ . With this signal, trigger 9 is set to a single state and opens the electronic key 10, and logic element I16 is also prepared at the second input. The pulse X16 from the differentiator 18 through the I16 element is fed to the destructive input of the register 2, which writes the code X3 of the controlled parameter X (t-Δt). From the output of the register 2, the code X2 X (t-Δt) goes to the output bus of the controlled parameter and is fed into the automatic management.

Импульсы X11 с генератора 11 через открытый электронный ключ 10 поступают на делитель 12 и первые входы элементов И 14, 15. Импульсом X12 делителя 12, задержанным линией задержки 13 производится запись в регистр 3 кода X(t) последующего значения контролируемого параметра. В результате на первый вход компаратора 8 подается код предыдущего значения контролируемого параметра, а на второй вход код последующего значения. Если параметр возрастает, то появляется сигнал X8⁽³⁾ на выходе МЕНЬШЕ числового компаратора 8, который подготавливает логический элемент И14 по второму входу. При этом через первый его вход начинают поступать импульсы с выхода генератора 11 через ключ 10 на суммирующий вход счетчика 4 и код X4 на его выходе возрастает. Увеличение кода продолжается до наступления равенства кодов на входах числового компаратора 8, после чего сигнал на его выходе МЕНЬШЕ исчезает и элемент И14 закрывается по второму входу, появляется сигнал на выходе РАВНО. Число импульсов, прошедших через элемент И14, соответствует разности кодов предыдущего и последующего значений контролируемого параметра X(t-Δt)-X(t) Одновременно эти импульсы X17 через элемент ИЛИ 17 поступают на вход счетчика 5 и на его выходе формируется код X5 приращения ΔX параметра за интервал времени Δt то есть ΔX/Δt Если приращение параметра не превышает предельно возможного приращения ΔX_норм/Δt установленного кодом X6 на выходе задающего регистра 6, то компаратор 7 и триггер 8 своего состояния не меняют, оставляя ключ 10 открытым и элемент И16 подготовленным по второму входу. В регистр 2 будет записано очередное значение параметра x(t) импульсом, поступившим с выхода дифференциатора 18 через элемент И16, когда появляется сигнал на выходе РАВНО компаратора 8. С выхода регистра 2 код X(t) поступает на шину выхода контролируемого параметра.The pulses X11 from the generator 11 through the open electronic key 10 are sent to the divider 12 and the first inputs of the elements 14, 15. The pulse X12 of the divider 12, delayed by the delay line 13, writes the following value of the controlled parameter to register 3 of the code X (t). As a result, the code of the previous value of the monitored parameter is supplied to the first input of the comparator 8, and the code of the subsequent value to the second input. If the parameter increases, then the signal X8 ⁽³⁾ appears at the output LESS than the numerical comparator 8, which prepares the logic element I14 on the second input. In this case, pulses from the output of the generator 11 through the key 10 to the summing input of the counter 4 begin to flow through its first input and the code X4 at its output increases. The increase in the code continues until the equality of codes at the inputs of the numerical comparator 8, after which the signal at its output LESS disappears and the element I14 closes at the second input, the signal at the output is EQUAL. The number of pulses passing through the And14 element corresponds to the difference of the codes of the previous and subsequent values of the monitored parameter X (t-Δt) -X (t). At the same time, these pulses X17 through the OR17 element are fed to the input of the counter 5 and an increment code ΔX X5 is generated at its output parameter for the time interval Δt, i.e., ΔX / Δt If the parameter increment does not exceed the maximum possible increment ΔX of _norms / Δt set by the code X6 at the output of the setting register 6, then the comparator 7 and trigger 8 do not change their state, leaving the key 10 open and the element And16 trained on the second entrance. In register 2, the next value of the parameter x (t) will be written by the pulse received from the output of the differentiator 18 through the I16 element, when a signal appears on the output of EQUAL comparator 8. From the output of register 2, the code X (t) goes to the output bus of the controlled parameter.

Если сформированный на выходе счетчика 5 код X5 приращения контролируемого параметра превышает предельно допустимое приращение, то есть ΔX/Δt ≥ ΔX_норм/Δt что свидетельствует о сбое или отказе в работе датчика 1, то код на выходе счетчика 5 больше кода на выходе задатчика 6 и появляется сигнал на выходе МЕНЬШЕ компаратора 7 X7⁽²⁾. Элемент И16 закрывается по первому входу, предотвращая перезапись кода параметра в регистр 2. Одновременно триггер 9 меняет свое состояние и появляется сигнал X9⁽¹⁾ на его инверсном выходе, который выдает информацию о неисправном состоянии датчика 1, а электронный ключ 10 закрывается.If the increment code X5 of the monitored parameter generated at the output of counter 5 exceeds the maximum permissible increment, that is, ΔX / Δt ≥ ΔX _norms / Δt which indicates a malfunction or failure of the sensor 1, then the code at the output of counter 5 is larger than the code at the output of setter 6 and a signal appears at the output of LESS than the comparator 7 X7 ⁽²⁾ . Element I16 is closed at the first input, preventing the parameter code from being overwritten into register 2. At the same time, trigger 9 changes its state and signal X9 ⁽¹⁾ appears on its inverse output, which gives information about the malfunctioning state of sensor 1, and the electronic key 10 closes.

Если в процессе работы контролируемый параметр X уменьшается и предыдущее его значение X(t-Δt) больше последующего X(t), то код на выходе счетчика 4 после прихода импульса с линии задержки 13 больше кода на выходе регистра 3. Поэтому появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 8 и открывается по второму входу элемент И15, через который поступают импульсы с выхода генератора 11 на вычитающий вход счетчика 4. Формирование кода приращения параметра на выходе счетчика 5 и его анализ происходит аналогично описанному выше. If during operation the controlled parameter X decreases and its previous value X (t-Δt) is greater than the subsequent X (t), then the code at the output of counter 4 after the arrival of the pulse from the delay line 13 is larger than the code at the output of register 3. Therefore, a signal appears at the output MORE than the comparator 8, the I15 element opens through the second input, through which pulses from the output of the generator 11 to the subtracting input of the counter 4 are received. The code for incrementing the parameter at the output of the counter 5 is generated and its analysis proceeds similarly to that described above.

Устройство позволяет осуществить реконструктивную диагностику датчиков автоматики с цифровым выходом, выявить в процессе работы неисправный датчик, выдать сигнал о его сбое и команду на отключение неисправного и подключение такого же исправного датчика. В результате надежность автоматизированной системы значительно возрастает. The device allows reconstructive diagnostics of automation sensors with a digital output, identifies a faulty sensor during operation, gives a signal about its failure and a command to turn off the faulty sensor and connect the same working sensor. As a result, the reliability of an automated system increases significantly.

Claims

A shaft speed meter containing a digital measuring sensor, characterized in that it is equipped with a diagnostic unit, consisting of two registers, a reversible counter, two comparators, a differentiator, a counter, a reference register, an RS trigger, three logical elements AND, a logical element OR, an electronic key, a pulse divider, a delay line, a stable frequency pulse generator, while the output bits of the digital measuring sensor are connected to the corresponding bits of the input of the first register, output bits to the corresponding bits of the inputs of the second register, the reverse counter and the second input of the first numerical comparator, the bits of the first input of which are connected to the corresponding bits of the output of the reverse counter, the outputs "More" and "Less" respectively with the second inputs of the second and first logical elements And, and the output is “Equal” with the input of the differentiator, the connected outputs with the first input of the third logical element AND, connected by the second input with a single input of the trigger and the output “More” of the second number the comparator associated with the bits of the first input with the corresponding bits of the output of the master register, the bits of the second input with the bits of the output of the counter, the outputs "Equal" and "Less" with the reset input of the RS-trigger, the inverse output of which is connected to the signaling circuits of the faulty state of the meter, and the direct to the control input of an electronic key connected by an input to a pulse generator of a stable frequency and an output with an input of a pulse divider and the first inputs of the first and second logical elements AND, the outputs of which connected respectively to the summing and subtracting inputs of the reversing counter and the inputs of the OR logic element associated with the counting input of the counter, the reset input of which is connected to the output of the pulse divider and the Start bus, to which the recording inputs of the reversing counter and the first register are connected, in addition, the output the pulse divider through the delay line is connected to the recording input of the first register, and the output of the third logical element And is connected to the recording input of the second register, the output bits of which are connected to the control bus liruemogo parameter.