SU847203A1 - Устройство дл измерени скорости - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  скорости вращени  или поступательного перемещени  подвижных объектов.

Известны устройства,- измерени  скорости, основанные на измерении угла поворота вала исследуемого механизма или участка пути за фиксированный интервал времени ВД

Известен также цифровой измеритель угловой скорости, содержащий дискретный датчик скорости, ключи, генератьр эталонной частоты, делители , счетчик импульсов, в котором величина измер емой скорости определ етс  в результате подсчета числа импульсов дискретного датчика скорости за фиксированный интервал времени Т23.

Недостатком таких устройств  вл етс  низка  точность измерени  угловой скорости, обусловленна  динамической погрешностью, котора  наиболее сильно про вл етс  при нестациэнарных режимах работы исследуемого механизма

Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем исключени  динамической погрешности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены четыре регистра пам ти, два блока умножений и сумматор, причем выход счетчика импульсов подключен к информационному входу первого регистра пам ти, выход которого, соединен с информационными входами первого блока;умножени  и второго регистра пам ти, выход

to которого подключен к информационным входам второго блока умножени  и третьего регистра пам ти, выход которого соединен с третьим входом сумматора , второй вход которого подключен

ts к выходу второго блока у$лножени ,первый вход - к выходу первого блока умножени , а выход - к информационному входу четвертого регистра пг1м ти, йри этом второй выход блока управле20 ни  соединен с установочным входом первого регистра пам ти, третий выход - с установочным входом первого блока .умножени , четвертый выход с установочным входом второго регист25 ра пам ти, п тый выход - с установочным входом второго блока умножени , шестой выход - с установочным входом третьего регистра пам ти, а седьмой выход - с установочным входом чет;3 (i вертого регистра пам ти.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства на фиг. 2 - крива  изменени  скорости механизма при нестационарном движении {лини  о ) и крива  изменени  ускорени  механизма (лини  д ) .

Выход дискретного преобразовател 

Iугла соединен с первым входом ключа 2, выход которого соединен со сче ,чином 3. Генератор 4 временных интер ,валов подключен ко второму входу ключа 2 и к входу блока 5 управлени . Первый выход блока 5 управлени  соединен с ус-тановоуным входом счетчика 3, вторюй выход - с управл ющим входом первого регистра б пам ти, третий - с управл квдим входом первого блока 7 умножени , четвертый - с управл ющим входом второго регистра 8 пам ти, п тый - с управл  ощим входом второго 9 умножени , шестой - с управл ющим входом третьего регистра 10 пам ти, седьмой - с управл ющим входом четвертого регистра

IIпам ти. Выход счетчика 3 подключен к информационному входу первого регистра б пам ти, выход которого соединен с информационными входами первого блока 7 умножени  и второго регистра 8 пам ти. Выход второго регистра 8 пам ти соединен с информационными входами второго блока 9 умножени  и третьего регистра 10 пам ти . Выходы первого блока 7 умножени , второго блока 9 умножени  и третьего регистра 10 пам ти -подключены соответственно к первому, вторсзму и третьему входам сумматора 12, выход которого соединен с информационным входом четвертого регистра 11 пам ти .

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии ключ 2 закрыт и на вход счетчика 3 импульсов сигнал от дискретного преобразовател  1 угла не поступает. С приходом первого импульса генератора 4 временных интервалов открываетс  ключ 2 и на .вход счетчика 3 импульсов поступает сигнал с дискретного- преобразовател  1 угла. По окончании импульса генератора 4, длительность которого равна Т/ ключ 2 закрываетс  и на выходе счетчика 3 по вл етс  число N, определ ющее среднее значение скорости объекта за врем  Т 2Jr

)

Д

с-р

Где Z - число импульсов, вырабатываемое дискретным преобразователем угла заодин оборот. По заднему фронту импульса генератора 4 временных интервалов в блоке 5 управлени  формируетс  сери  коротких импульсов, первый из которых осуществл ет перепись информации из второго регистра 8 пам ти в третий регистр 10 пам ти, второй переводит

информацию из первого регистра б пам ти во второй регистр 8 пам ти, третий импульс - с выхода второго регистра 8 пам ти во второй блок 9 умножени  четвертый - с выхода счетчика 3 в первый регистр б пам ти п тый - с выхода первого регистра 6 пам ти в первый блок 7 умножени , шестой - с выхода сумматора 12 в четвертый регистр 11 пам ти.

После первого измерени  счетчик 3 содержит информацию о среднем значении скорости на первом интервале измерени  Т (показани  счетчика М). Перезапись этой информации осуществл етс  только четвертым импульсом с блока 5 управлени  в первый регистр 6 пам ти и п тым импульсом управлени  - в первый блок 7 умножени . В блоке умножени  происходит умножение поступившего числа N на 4. Импульсы блока 5 управлени  с .первого по третийне измен ют показани  соответствующих узлов, так как последние не имеют пока информации о скорости вращени . Шестой импульс блока 5 управлени  переносит инф.ормацию сумматора 12 в регистр 11 пам ти ..

Затем счетчик импульсов 3 устанавливаетс  в нулевое положение и начи-наетс  режим счета импульсов на втором интервале измерени  Т (показани  счетчика N,, ) . По завершении счета на интервале Т первый импульс .блока управлени  не измен ет состо ни  регистра 10, второй импульс переписывает показани  регистра б -пам ти , представленное числом N , в регистр 8 пам ти, третий импульс переносит число N. в блок 9 умножени , где осуществл етс  умножение числа на 3, четвертый импульс записывает показани  счетчика 3 в регистр 6 пам ти и п тый импульс переписывает показани  счетчика N из регистра б пам ти в блок 7 умножени .

На выходе сумматора 12 в конце второго интервала измерени  формируетс  алгебраическа  сумма следующего вида . IINs4N/j-3N

По второму входу сумматора 12 число подаетс  со знаком минус. Шестой импульс перенос т информацию сумматора 12 в регистр 11 пам ти.

После установки счетчика 3 в нулевое положение начинаетс  подсчет числа импульсов на третьем интервале измерени  ,Т (показани  счетчика Nj), по завершении которого первый импульс блока 5 управлени  записывает показани  регистра 8 пам ти в виде числе N в регистр 10 пам ти, второй импульс записывает показани  регистра 6 пам ти в виде числа N в регистр 8 пам ти, третий импульс записывает показани  регистра 8 пам ти в виде числа N/j в блок 9 умножени , четвертый импульс переносит число в регистр 6 пам ти, п тый импульс записывает число Ng в блок 7 умнож,ени .

Теперь на выходе сумматора 12 формируетс  сумма в виде

SN tN3-5Ha- N-i , (2) котора  mecTfcJM импульсом блока 5 управлени  записываетс  в регистр 11 пам ти. Показание регистра 11 пам ти определ ет .текущее значение скорости , приведенное к концу интервала измерени , т.е. не содержит динамической погрешности. Каждое последующее измерение приводит к изменению показаний блоков измерител  в описанной последовательности и на выходе формируетс  сумма вида (2).

Покажем , что показани  устройства в виде: (2) определ ют текущее значение скорости исследуемого механизма и исключают дин;с1мнческую . погрешность. Дл  этого представим сумму {2)

в. виде слагаемых умноженных Н9 посто нную

(4N3-3N,.N,)|;(N3-«a i:1 3-Mj

(V)()If ( («tPj «tpJi Hp4-H:pa)-{4:Pa- cP4 )- «cP4+5 %Pa 5() .

Таким-образом, на в псоде устройства измерени  скорости формируетс  велич-ина скорост:и. с поправками вида дфср,, и (ьи1)|;р ;,-.йШс(. . Перва  поправка представл ет собой приращение скорости между последним и предыдущим измерением. Втора  поправка определ етс  как разность двух соседних приращений скорости.

В большинстве производственных механизмов , имеющихЗначительные инерционности ., и при малости времени измерени  Т можно, достаточно точно апроксимировать кривую .€(t) (фиг.2) участками пр мой линии, т.е. представить e(t) .в виде функций , «( (6) где сн начальное значение ускорени  на соответствующем участке измерени .

Текущее мгновенное значение скорости механизма в конце интервала измерени  определ етс  формулой

9 W f

о 7-

Среднее знамение скорости на интервале измерени  Т равно Tt , . Tt V

cP3 fn%W «a41fe t 9 «a3l F

щ

Ott00. gj

Сравнива  формулы (7) и (8). приходим к выводу, что динамическа  . ошибка изме1рени  скорости,если не ввод тс  поправки, может быть знаЧйтельной и определ етс  выражением

. дд ч-«Ьрз4ес7зт4-г -

Перва  поправка в виде разности полностью исключает первое слагаемое динамической ошибки (9).

Действительно -г

(. Ч

lh- 2 lv |A -4||(vxt ,) J-ife

)(T.(,,fie,,T

При выводе последнего соотношеиспользованы формулы ,.

. (п,(

IS

Второе слагаемое динамической- ошики (9) существенно уменьшаетс  попрйвкой Сдог рз-лцАсра .) .

Действительно

20, i cPf %P2 5((€oT г)У (,,)

При выводе этого соотношени  использованы следующие формулы 25 , сру(()г; 4(

Подставл   (8), {10), (11) в формулу (4) получим

; . ct,.|xтi(й)

30- сравнива  (7) и (12) приходим к выводу, что втора  поправка устран ет с точностью доJiTi составл ющую динамической ошибки, вызванную рывком скорости .X .

35 ,- Таким Образом предлагаемое устройство позвол ет измер ть текущее значение скорости в конце интервала измерени  путем устранени  динамической погрешнорти, вызванной рением и рывком.

Claims (2)

1..Богорад-Г.З. и Киблицкий В.А. Цифровые регул торы и измерители скорости. Энерги , 1966, с. 61-64.

2. Авторское свидетельство СССР 388229, кл. G 01 Р 3/60, 1970 (прототип ) .