Формирователь импульсов углового положения коленчатого вала

 

ФОРМИРОВАТЕЛЬ/ ИМПУЛЬСОВ . УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА, содержащий установленный на коленчатом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных импульсов, индикаторный датчик, счетчик, первый и второй элементы И, запоминакаций блок, коммутатор, ключ,отличающий с я тем, что, с целью упрощения формирователя, вход ключа соединен с индикаторным датчиком, а выход подключен к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом формирователя маркерных импульсов, а выход подключен к установочнотлу входу счетчика, выход формирователя счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И и к счетному входу счетчика, выходы младших разрядов счетчика подключены к запоминающему блоку, выход которого через коммутатор подключен (Л к другому входу второго элемента И, выходы старших разрядов счетчика подключены к одному управляющему входу коммутатора, другой управляющий вход которого и управляющий вход ключа являются управляющими входами формирователя .

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛЙСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЩфТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 336 9 7 74/18-24 (22) 25.12.81 (46) 23.07.83.Вюл. 9 27 (72) A.Н.Пойда (71) .Харьковский ордена Ленина поли- технический институт им.В.И.Ленина (53) 681.325(088.8) (56) 1. Патент COJA 9 4031995, кл. F. 02 Р 5/08, 1978.

2. Патент Японии В 50-42265у кл. (", 01 9 5/12, 1978.

3. Патент ФРГ 9 2541158, кл. F 02 P 17/00, 1977;

4. Цифровой анализатор AVL cepuu

640. Симпозиум фирмы AVL. — "Новые измерительные приборы .и системы", N. ч. 1, В, 1978, с. 1-22, рис. 1 (прототип). (54)(57) ФОГМИРОВЛтЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА, содержащий установленный на коленчатом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и

„„SU„„1030823 A

З(5Р С 08 С 9 00 F 02 Р 17/00 формирователем маркерных импульсов, индикаторный датчик, счетчик, первый и второй элементы И, запоминающий блок, ксммутатор, ключ, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения формирователя, вход ключа соединен с индикаторным датчиком, а вы ход подключен к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом формирователя маркерных импульсов, а выход подключен к установочному входу счетчика, выход формирователя счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И и к счетному входу счетчика, выходы младших разрядов счетчика подключены к запоминающему блоку, выход Е

Ф которого через коммутатор подключен к другому входу второго элемента И, выходы старших разрядов счетчика под.

«лечены к одному управляывему входу С коммутатора, другой управляющий вход которого и управляющий вход ключа являются управляющими входами формирователя.

1030823

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в автоматизированных системах сбора и обработки информации, где необходима жесткая привязка исследуемого процесса к положению вала, причем шаг отсчета s течение рабочего цикла или от режима к режиму изменяется.

Известен формирователь импульсов углового положения коленчатого вала, 10 обеспечивающий генерацию электрических импульсов, строго соответствуюцих определенному положению коленчатого вала, следуюцих с постоянным или переменным шагом с целью своевремен- 15 ной подачи искры электронной системой зажигания. Устройство ведет отсчет от определенного положения коленчатого вала и снабжено системой уменьшения ошибок, возникающих при экстраполяции Г13.

Недостатком формирования является накопление ошибки, возникающей из-за неравномерности врацения коленчатого вала.. Кроме того, формирователь не обеспечивает возможность получения сигналов, соответствующих определен-. ным угловым положениям коленчатого вала, с переменным или постоянным шагом дискретности.

Известен формирователь положения коленчатого вала, содержащий источник тока, магнитный датчик частоты вращения, компаратор и интегратор. Такой формирователь позволяет точно фиксировать угловые положения коленчатого 35 вала независимо от температуры окружающей среды (2).

Недостатком формирователя положения коленчатого вала является формирование фиксированных по углу пово- 40 рота отметок„ которые нельзя изменять программными средствами, Поэтому такой формирователь не может работать в автоматизированных системах сбора и обработки информации с переменным ша-45 гом дискретности.

Известно также устройство для определения углового положения коленчатого вала, содержащее диск, связанный с коленчатым валом двигателя, индукционный датчик, вырабатываюций электрические сигналы при взаимодействии с . метками на диска, и электронный блок обработки сигналов. Метки на диске магнитные с чередующимися полюсами 55 со стороны датчика. Для устранения возникающих сигналов, амплитуда которых увеличивается с ростом частоты вращения вала, электронный блок имеет пороговый переключатель с завися- 60 щим OT частоты вращения гистерезисом.

Пороговый переключатель представляет собой триггер Шмитта, к обоим входам ,которого подключена обмотка индукционного датчика. В положительную об ратную связь триггера Шмитта включено напряжение, меняющееся по гиперболическому з акону с ростом част оты вращения вала. Устройство вырабатыва-, ет электрические сигналы, строго соответствующие меткам на диске (3), Недостатком такого устройства является отсутствие возможности изме-. нять дискретность при различных положениях коленчатого вала и различных режимах работы двигателя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является формирователь импульсов углового положения коленчатого вала, содержащий установленный на коленчатом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных импульсов, индикаторный;датчик,- коммутатор, запоминающий блок, а также счетчики, элементы И, ключи, входящие в состав вычислительного блока, блока управления и аналого-цифрового преобразователя $43 .

Недостатком известного формирователя является его сложность, что ограничивает область его использования.

Целью изобретения является упроце-ние формирователя.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователе импульсов углового положения коленчатого вала, содержащем установленный на коленчаеом валу диск с метками, связанный с формирователем счетных импульсов и формирователем маркерных импульсов, индикаторный датчик, счетчик, первый и второй элементы И, запоминаюций блок, коммутатор, ключ, вход ключа соединен с индикаторным датчиком, а выход подключен к,одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом формирователя маркерных импульсов, а выход подключен к установочному входу счетчика, вы- ход формирователя счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И и к счетному входу счетчика, выходы младших разрядов счетчика подключены к запоминаюцему блоку,,выход которого через коммутатор под ключен к другому входу .второго элемента И, выходы старших разрядов счетчика подключены к одному управляюцему входу коммутатора, другой управляющий вход которого и управляющий вход ключа являются управляющими входами формирователя.

На чертеже представлена структур ная схема формирователя.

Формирователь импульсов углового положения коленчатого вала содержит диск 1 с метками,.установленный на коленчатом валу. Диск 1 с метками связан с формирователем 2 счетных импульсов и формирователем 3 маркерных

1030823 импульсов. Индикаторный датчик 4 через ключ 5 подключен к одному входу первого элемента И 6, другой вход которого соединен с выходом формирова- теля 3, а выход подключен к установочному входу счетчика 7. Выход счетчика формирователя 2 счетных импульсов подключен к одному входу второго элемента И 8 и к счетному входу счетчика 7. Выходы младших разрядов счетчика 7 подключены к адресным шинам запоминающего блока 9. Коммутатор

10 состоит из двух последовательно включенных мультиплексеров 11 и 12.

Информационные входы первого мультиплексера 11 соединены с выходами 15 старших разрядов счетчика 7, а выходы подключены к информационным входам мультиплексера 12, адресные входы которого и управляющий вход ключа 5 являются и управляющими входами 20 формирователя, а выход мультиплексера 12 подключен к другому входу эле-, мента И 8. Диск 1 устанавливается на коленчатом валу таким образом, что вырабатываемый формирователем 3 25 маркерный импульс соответствует верхней мертвой точке положения .поршня двигателя в начале такта наполнения.

Формирователь работает следующим образом. 30

При вращении коленчатого вала с диском 1 на выходе формирователя 2 вырабатывается последовательность импульсов, число которых за оборот вала Равно числу меток на диске 1, на выходе формирователя 3 вырабатывается один маркерный импульс за оборот вала. Маркерный импульс, проходя через элемент И 6, обнуляет счетчик

7, после чего выходной код увеличивается по мере поступления выходных 4О импульсов формирователя 2. Выходной . ,код счетчика. 7 соответствует текущему значению угла поворота вала.

В запоминающий блок 9 записывается программа в виде логических ну- 45 лей и логических единиц, причем ло- . .гические единицы в программе соответствуют тем значениям углов поворота коленчатого вала, при которых необходимо подать на выход формирова-gg теля импульсы, соответствующие угловым отметками на диске 1. Во все ос. тальные ячейки памяти должны быть записаны логические нули. Число ячеек памяти, приходящихся на один рабочий

I 720 цикл, должно соответствовать †- для

Af четырехтактного и †- — для двухтакт ЬЧ ного двигателя, где,д Q — минимальный шаг дискретности. 60

Счетчик импульсов 7 является адресным устройством для запоминающего блока 9, на выходных шинах которого в соответствии с адресом воспроизводится информация, записанная в его ячейки памяти. Это информация поступает на входы мультиплексеров 11 и 12 и далее на управляющий вход элемента И 8.

При наличии логической единицы на управляющем входе элемента И 8 импульсы с формирователя 2 проходят на выход устройства, при логическом нуле — не проходят.

Запоминающий блок 9 может быть выполнен на основе микросхемы с ограниченной информационной емкостью 2561024 бит, причем длина информационного слова равна 4-8 разрядов.

Если запоминающий блок 9 имеет информационную емкость 1024 бит (.256 4 разрядных слов), то к адресным шинам

его подключены выходы младших разрядов двоичного счетчика 7 импульсов, остальные выходы старших разрядов счетчика 7 подключаются к адресным входам мультиплексера 11. Тогда счетчик 7 импульсов обеспечивает адресацию столбцов запоминающего блока 9 младшими разрядами, а старшие разряды счетчика 7 позволяют считывать информацию на выходе запоминающего блока 9 по строчкам путем переключения входов мультиплексера 11.

При работе с четырехкратным двигателем выходные импульсы формирователя .

3 должны проходить на счетчик 7 только в положении поршня, соответствующем верхней мертвой точке в начале такта наполнения, т.е. через 720 угла поворота вала. Это достигается тем, что когда в цилиндре двигателя совершается рабочий ход, то на выходе индикаторного датчика 4 вырабатывается потенциал логического нуля, который через замкнутый ключ 5 поступает на другой вход элемента И 6 и запрещает прохождение маркерного импульса формирователя 3 в период ра бочего хода. При наполнении цилиндра двигателя сигнал индикаторного датчика 4 соответствует логической единице и сигнал формирователя 3 проходит на выход элемента И 6 на установоч- . ный вход счетчика 7.

При работе с двухтактным двигателем ключ 5 разомкнут и все сигналы формирователя 3 проходят на выход элемента И 6, т.е. установка счетчика 7 в нуль осуществляется через каждые 360 . Если, например, программой предусмотрено получить угловые отметки на выходе устройства на 2-й, 4, 8, 16, 25, ..., 256, ° ° ., 280, ..., 719 метках на диске, то это означает, что в матрицу — накоПитель должны быть записаны логические единицы соответственно в первой строке во втором, четвертом, восьмом и т.д... 256-ом столбцах, во второй строке в 24-ом столбце (для 280 метки ) и т.д., в третьей строке в .207-ом столбце для

1030823

ВНИИПИ Заказ 5216/50 Тираж 618 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 метки 719 и т.д. Так как накопление числа импульсов в счетчике 7 начинается с нуля после прохождения порш- ° нем двигателя мертвой точки, формирование адреса также осуществляется с нуля, что обеспечивает опрос ячеек блока 9 с первого столбца первой строки. При этом столбцы опрашиваются одновременно во всех строках и на выходных шинах блока 9 присутствует информация одновременно ufo всем 10 строкам данного столбца, но так как выходные шины блока 9 подключены к информационным входам мультиплексера

11, на выходе мультиплексера 11 воспроизводится содержимое ячейки памя- 5 ти того столбца и той строки, которому соответствует код числа на выходе счетчика 7 импульсов;

Иначе говоря, в пределах меток

Qa диске от 0 до 256 на выходе мультиплексера 11 воспроизводится содержимое ячеек памяти первой строки, от 257 до 512 — содержимое ячеек памяти второй строки и т.д. Таким образом, счетчик 7 импульсов и мультиплексер 11 позволяют опросить поочередно все ячейки памяти запоминающего блока 9 от первой до последней, причем каждой метке на диске, начиная от маркерной метки, соответствует содержимое строго определенной ячейки памяти, что обеспечивает изменение дискретности выходных импульсов устройства в зависимости от программы, записанной в блоке 8.

Чтобы расширить информационную емкость устройства и увеличить количество программ, запоминающий блок 9 выполнен в виде нескольких )n микросхем.

При этом число мультиплексоров 11 должно соответствовать числу вариантов Ю изменений, дискретности в программе. Выбор варианта программы осуществляется путем подачи кода на адресные входы мультиплексора 12. В. ,зависимости от этого кода на выход мультиплексора 10 поступает информация с соответствующего выхода мультиплексоров 11. В результате формирователь импульсов углового положения коленчатого вала вырабатывает электрические импульсы на выходе с любым наперед заданным шагом дискретности от 0 до 720, причем комбинации этого шага могут быть любыми;

Формирователь реализуется на 1014 микросхемах широкого применения, имеет низкую технологическую себестоимость, малые габариты, простую конструкцию и может быть, использован на подвижных объектах с двигателями внутреннего сгорания.

Экономический эффект от использования изобретения определяется техническими особенностями и составляет по предварительным подсчетам около

380 тыс.руб. в год.