SU1257523A1 - Цифровой стробоскользиметр и вычитающее устройство с цифровой индикацией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике. Может использоватьс  при испытани х синхронных микродвигателей и двигателей как в процессе производства, так и во врем  эксплуатации. Цель.изобретени  - расширение функциональных возможностей - достигаетс  путем измерени  скольжени  двигателей в услр- ви х эксплуатации, а также за счет перевода обычных суммирующих двоично- дес тичных счетчиков в режим вычитани  . Устройство содержит формирователь 1 импульсов, переключатель 2 Измерение-контроль, делители частоты 3 и 12, триггер 4, логический элемент 2И 5, формирователь 6 сигнала записи, блок 7 задержки и автоматического сброса, стробоскопический датi (Л С

Description

чик 8 частоты вращени , генератор 9 импульсов, формирователь 11 импульсов строботрона, набор 13 делителей частоты , многопозиционный переключатель 14, ротор 15 асинхронного двигател , вычитающее устройство 16, содержащее

Изобретение относитс  к измери- .тельной и вычислительной технике и может быть использовано при вычитании асинхронных микродвигателей и двигателей как в процессе производства, так и во врем  эксплуатации.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности измерени  скольжени  микродвигателей и двигателей в .услови х эксплуатации, а также за счет обеспечени  перевода обычных суммирующих двоично-дес тичных счетчиков в режим вычитани .

На чертеже представлена схема цифрового стробоскользиметра и вычитающего устройства с цифровой индикаци-; ей.

Цифровой стробоскользиметр содержит формирователь 1 импульсов, переключатель 2 измерение-контроль, делитель 3 частоты, триггер 4, элемент 2И 5, формирователь 6 сигнала записи, блок 7 задержки и автоматического сброса, стробоскопический датчик 8 частоты вращени , генератор 9 импульсов , формирователь 10 импульсов строботрона , строботрон 11, второй делитель 12 частоты, набор 13 делителей частоты, многопозиционный переключатель 14, ротор 15 асинхронного двигател , вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией, содержащее декады 17, кажда  из которых содержит суммирующий двоично-дес тичный счетчик 18, з лемент 19 пам ти, дешифратор 20, цифровой индикатор 21, формирователь 22 переноса сигнала, состо щий из инверторов 23 и многовходового элемента И-НЕ 24.

Вход формировател  1 импульсов соединен с сетью питани  асинхронного двигател , а выход через переключатель 2 Измерение-контроль - с входекады 17, кажда  из которых содержит счетчик 18, элемент пам ти 19, дешифратор 20, цифровой индикатор 21, формирователь 22 переноса сигнала, состо щий из инвертора 23 и элемента И- НЕ 24. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

дом делител  3 частоты, выход которого соединен с входом триггера 4, пр мой выход триггера 4 - с входом элемента 2И 5, второй вход которого сое- динен с выходом генератора 9 импульсов , а выход - с информационным входом вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией, инверсный выход триггера 4 и выход делител  3 частоты соединены с входом формировател  6 сигнала записи, выход которого .соеди- не с входами записи вычитающего устройства 16 с цифровыми индикаторами и с входом блока 7 задержки и автоматического сброса, выход которого соединен с вторым входом одного из разр дов делител  3 частоты и с входами, сброса вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией, кроме того, выход генератора 9 импульсов соединен с входом второго делител  12 частоты, выход которого - с переключателем 2 Измерение-контроль и с входом набора 13 делителей частоты, выходы которого через многопозиционный переключатель 14 соедин ютс  с входом формировател  10 импульсов строботро-. на, выход которого соединен с входом строботрона, а выход строботрона функционально св зан с ротором 15 асин- хронного двигател .

Выходы суммирующего двоично-дес тичного счетчика 18 каждой декады 17, вычитак дего устройства 16 с цифровой

индикацией соединены с входами элемента 19 пам ти, а его выходы - с входами дешифратора 20, а его выходы О, 1 - 9 соединены соответственно с входами О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1

цифрового индикатора 21, выход младшего разр да суммирующего двоично-дес тичного счетчика 18 соединен непосредственно , а выходы остальных разр дов этого счетчика через инверторы 23

соединены с входами многовходового элемента И-НЕ 24, выход которого соединен с информационным входом суммирующего двоично-дес тичного счетчика 18 декады 17 следующего разр да.

Принцип действи  цифрового стробо- скользиметра основан на том, что в нем подсчет величины скольжени  осуществл етс  методом вычитани  импульсов , поступающих от стробоскопическо- го датчика частоты вращени , функционально св занного с ротором асинхронного двигател  или микродвигател  из числа 10 предварительно записанного в вычитающее устройство с цифровой ; индикацией, за промежуток времени, задаваемый делителем частоты, св занным с сетью, от которой питаетс  асинхррнный двигатель или микродвигатель .

Скольжение асинхронного двигател  определ етс  по формуле

S .100%,

« - - Р

СДг ,(3)

где Q, - частота вращени  магнитного зо

пол  статора}

fO - частота вращени  ротора; f, - частота питающей сети/ „ - частота вращени  ротора за

секунду 35

р - число пар полюсов двигател . Подставив вьфажение (2) и (3) в (1) и умножив числитель и знаменатель на величину о . k, где о - врем  единичного измерени  f

k Т-- - коэффициент пропорциональности частоты стробоскопич датчика частоты вращени  f,, по шению к частота сети, получаем

T.k.f

ль

р

q ж -i-C

1.k f.

;р . kf, - , .

100

., С. k f ( ., ч

где и, (5) - емкость счетР 55

чиков вычитающего устройства с цифровой индикацией, определ емый време- нем J

s

Ю 15 20

25

зо

35

45

50

55

N2 t -kif (6) - количество импульсов , поступающих на вычитающее устройство с цифровой индикацией за врем  измерени  С .

При ,N2, прин в дл  удобства отсчета величины скольжени  NJ 10, где п 2, 3, 4..., получаем алгоритм определени  скольжени  цифровым стробоскользиметром

S 100 - , N (7) здесь показатель степени п определ ет цену делени  единицы первой декады (102 ) и емкость вычитающего устройства с цифровой индикацией, а вьфаже- нне (5) - врем  единичного измерени  t.

Емкость вычитающего устройства с цифровой индикацией прин та 10 (п 4). При этом цена делени  единицы первой декады равна 0,01%, врем  из10000 , „„.. мерени  о -------- 1, К 200, а

коэффициент пересчета делител  частоты равен 2tf 100 ( врем  цикла

измерени ).

В вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией в начале измерени  записываетс  число 10 .10000 блоком 7 задержки и автоматического сброса, Оно отображаетс  на декадных индикаторах 21 нул ми. Импульсы, сформиро- ванные из синусоидального напр жени  сети, от которой питаетс  асинхронный двигатель, формирователем 1 импульсов , поступают через замкнутый контакт переютючател  2 Измерение- контроль на делитель 3 частоты, а с него - на триггер 4. При наличии на пр мом выходе триггера 4 логической 1, импульсы Со стробоскопического датчика 8 частоты вращени  поступают

. на элемент 2И 5, ас его выхода - на информационный вход вычитакщего устройства 16 с цифровой индикацией. По

-истечении времени триггер 4 перейдет в другое устойчивое положение, ра его пр мом выходе по витс  логический О, поступление импульсов на вычитакнцее устройство 16 с цифровой индикацией прекращаетс . На инверсном выходе триггера 4 по витс  Логическа  1. С поступлением И1 тульса с делител  3 частоты на вход формировател  6 сигнала записи на его выходе по вл етс  импульс, который производит запись поступившей информации

512575236

на вычитающее устройство 16 с цифро-- Последовательно соединенные декады на

зри индикацией. Инвертированньш блоком 7 задержки и автоматического сброса сигнал записи производит сброс поступившей на вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией информации и далее цикл измерени  повтор етс . При этом информаци  на вычитающем устройстве 16 с цифровой

17, О

предварительно установленные блоком 7 задержки и автоматического сброса, подсчитывают число 5 входных импульсов, при этом с по вле нием первого импульса на информацион ном входе первой декады 17 на выходе младшего разр да суммирующего двоично-дес тичного счетчика 18 по витс 

индикацией сохран етс  до поступлени  to логическа  1, а на остальных - О

нового сигнала с формировател  6 сигнала записи.

Сигналы с генератора 9 импульсов Поступают на второй делитель 12 частоты , который уменьшает частоту их в k раз, затем набором 13 делителей частоты на соответствие с числом пар полюсов асинхронного двигател . Сигналы с набора 13 делителей частоты через многопозиционный переключатель 14 поступают на формирователь 10 импульсов строботрона и строботрон 11, который преобразует поступающие на него электрические импульсы в световые .

Измен   частоту генератора 9 импульсов , измен етс  частота вспышек строботрона 11 и, синхронизировав и5с с частотой вращени  ротора 15 асинхпроизводим отсчет величины скольжени ; в процентах.

ронного двигател  или т-ткродвигател , зо цифр О, 1 - 9, которые имели бы место при работе суммирующего двоично- дес тичного счетчика 18 в режиме суммировани , за счет изменени  св зей дешифратора 20 с цифровым индикато- jpdM 21 цифры О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 (дополнение до 10).

С приходом следующего импульса произойдет переключение цифровых ин- дик.аторов 21 с О на 9 первой декады 17 и с 9 на 8 второй декады 17 и . т. ,д.

35

40

.

При необходимости задержать полученный результат на большее врем ,, которое задаетс  при автоматическом счете, сигнал с выхода блока 7 задержки и автоматического сброса подаетс , например, на одну из триггерных  чеек делител  3 частоты и запрещает по вление на его выходе единичного состо ни , тем самым увеличиваетс  врем  индикации до тех пор, пока не будет убран упом нутый сигнал.

Дл  контрол  работоспособности цифрового стробоскользиметра импульсы с второго делител  12 частоты поступают через переключатель 2 Иэмерег ние-контроль на вход делител  3 частоты . При этом независимо от того, кака  частота будет задана генератором 9 импульсов, на вычитающем устройстве 16 с цифровой индикацией будут высвечиватьс  нули, что свидетельствует о нормальном функционировании цифрового стробоскользиметра.

При этом вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией работает следующим образом.

Дл  устранени  мерцани  цифровых индикаторов 21 во врем  счета и отстройки их от О во врем  сброса, уве- ,личёни  времени индикации без увеличени  продолжительности цикла счета в вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией введены элементы 19 пам ти .Известные устройства с цифровой индикацией, в которых вместо реверсивных счетчиков примен ютс  суммирующие двоично-дес тичные счетчики, по своей сущности остаютс  суммирующими , так как сигнал у них снимаетс  с того же вь1хода как при суммировании . Поэтому у них сброс производитс  не на О, а на 9, что приводит к ложПоследовательно соединенные дека17 , О

предварительно установленные блоком 7 задержки и автоматического сброса, подсчитывают число входных импульсов, при этом с по влением первого импульса на информационном входе первой декады 17 на выходе младшего разр да суммирующего двоично-дес тичного счетчика 18 по витс 

которые инвертируютс  с помощью инвертора I 23 в 1, таким образом на всех входах многовходового элемента И-НЁ 24 будет логическа  1, а на

его выходе О. Перепад с 1 на О с приходом первого импульса переключит младший разр д суммирующего двоично-дес тичного счетчика 18 первой декады 17 и перепад с 1 на О на

выходе многовходового элемента И-НЕ младшие разр ды последующих декад 17, а на цифровом индикаторе 2Г будет отображено число 99 ... 9, Следующие 9 импульсов будут переключать

только первук) декаду 17, так как в это врем  на выходе формировател  22

переноса сигнала будет сохран тьс  Логическа  1, При этом цифровой индикатор 21 будет отображать вместо

Дл  устранени  мерцани  цифровых индикаторов 21 во врем  счета и отстройки их от О во врем  сброса, уве- ,личёни  времени индикации без увеличени  продолжительности цикла счета в вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией введены элементы 19 пам ти .Известные устройства с цифровой индикацией, в которых вместо реверсивных счетчиков примен ютс  суммирующие двоично-дес тичные счетчики, по своей сущности остаютс  суммирующими , так как сигнал у них снимаетс  с того же вь1хода как при суммировании . Поэтому у них сброс производитс  не на О, а на 9, что приводит к лож

ным отсчетам измер емой величины, по  вл е-тс  систематиче(рка  ошибка, котора  компенсируетс  тем или иным способом.

Введение формирователей переноса сигнала и изменение св зей дешифраторов с цифровыми индикаторами позвол ют в предлагаемом вычитающем устройстве с цифровыми индикаторами использовать обычные суммирующие двоично-дес тичные счетчики в режиме вычитани , а введение элементов пам ти позвол ет устранить мерцание цифровых индикаторов во врем  счета и отстроитьс  от индикации О во врем  сбро- са, увеличить врем  индикации без увеличени  времени на единичное измерение , что значительно увеличивает функциональные возможности суммирующих двоично-дес тичных счетчиков, обеспечиваетс  высокое качество отображени  информации, при этом используютс  незначительные аппаратурные затраты, снижаетс  номенклатура микросхем , упрощаетс  настройка и повы- шаетс  надежность.

Предложенное устройство позвол ет увеличить диапазон измерени  до 60% и повысить точность измерени  до 0,01%, врем  единичного измерени  можно значительно уменьшить, при этом диапазон измерени  уменьшать не требуетс .

Предложенное устройство позвол ет определ ть скольжение асинхронных микродвигателей и двигателей как про- мьшшеннсй (50/60 Гц), так и повьшен- ньк частот (100, 200, 400, 1000, ..,, Гц) .

Кроме того, цифровой стробосколь- зиметр можно примен ть не только при испытани х во врем  производства или ремонта асинхронных дви гателей и микродвигателей , но и при эксплуатации.

например, с целью диагностики технического состо ни  как асинхронных двигателей, так и механизмов привода

Claims (2)

1. Цифровой стробоскользиметр, содержащий формирователь импульсов, первый делитель частоты, стробоскопический датчик частоты вращени , блок задержки и автоматического сброса, вычитающее устройство с цифровой индикацией , причем вход формировател  импульсов соединен с сетью питани 

10

15 20 25

зо

5

5

0

асинхронного двигател , выход блока задержки и автоматического сброса соединен с входом сброса вычитающего устройства с цифровой индикацией, вход стробоскопического датчика частоты вращени  функционально св зан с ротором асинхронного двигател , о т- ли,чающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , в него введены триггер, формирователь сигналов записи, элемент 2И, а также последовательно соединенные второй делитель частоты, набор делителей частоты и миогопозиционный переключатель, переключатель Измерение-контроль , при этом выход первого делител  частоты соединен с входом триггера, пр мой выход триггера - с первым входом элемента 2И, второй . вход которого соединен с импульсным выходом стробоскопического датчика частоты вращени  и с входом второго делител  частоты, вькод элемента 2И соединен с информационным входом вычитающего устройства с цифровой индикацией , инверсный выход триггера иj выход первог о делител  частоты соединены с входами формировател  сигнала записи, выход которого соединен с входом записи вычитающего устройства с цифровой индикaцJieй и с входом блока задержки и автоматического сброса, выход которого соединен с входом одного из разр дов делител  частоты, выход многопозиционного переключател  соединен с и fflyльcным входом стробоскопического датчика частоты вращени , входы переключател  Измерение- контроль соединены с выходами формировател  и myльcoв и второго делител  частоты, а его выход - с входом первого разр да первого делител  частоты .

2. Вычитающее устройство с цифровой индикацией, содержащее последовательно соединенные декады, кажда  из которых содержит суммирующий двоично-дес тичный счетчик, дешифратор и цифровой индикатор, о т л и ч а ю- щ е е с  . тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, в каждую декаду введены элемент пам ти и формирователь переноса сигнала, содержащий инверторы и многовходовый элемент И-НЕ, при этом выходы суммирующего двоично-дес тичного счетчика соединены с разр дньми входами элемента пам ти, а его выходы - с входами

. г

л. / ; ./,- /U55 62310

дешифратора, а ,ы pliaiKbpatopaми многовходового элемента И-НЕ, вы- 0, 1-9 соединеныЧсоответственно сход которого.соединен с информацион- входами О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1ным входом суммирующего двоично-дес - цифрового индикатора, выход младшеготичного счетчика декады следующего разр да суммирующего двоично-дес тич- разр да, вход записи вычитаклцего устного счетчика непосредственно, а вы-ройства с цифровой индикацией соеди- ходы остальных разр дов этого счетчи-нен с входами записи элементов пам - ка через инверторы соединены с входа-ти.