Измеритель соотношения скоростей

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СООТНОШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ , содержащий первый и второй импульсные датчики скорости, соединенные выходами со счетными входами соответственно первого и второго триггеров , управляющие входы которых соединены с нулевыми выходами, третьего и четвертого триггеров соответственно , единичные выходы - с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, а нулевые выходы - с первыми и вторьини входами третьего элемента И и первого формирователя импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами первого и второго , элементов И и входами установки в единицу третьего и четвертого триггеров , вторые входы - с выходом третьего элемента И, а выходы - со счетными входами первого и второго счетчиков и пульсов соответственно, выходы переполнения которых связаны с входами установки в единицу пятого и шестого триггеров, первый преобразователь код-частота, кодовый вхОд которого соединен с выходом второго элемента И, частотный вход - с выходом генератора эталонной частоты, а выход - с третьим входом третьего элемента И, четвертый и пятый элементы И, первые входы которых соединены .с единичными выходами пятого и шестого триггеров соответственно и с первым и в торым входами шестого элемента И, вторые входы - с нулевыми . выходами шестого и пятого триггеров соответственно, а выходы - с входами третьего элемента ИЛИ и управляющими входами блока регистрации, счетный вход которого связан с выходом третьего элемента ИЛИ, а вход сброса - с выходом первого формирователя импульсов , последовательно включенные блок ввода масштаба измерений и второй преобразователь код-частота, первый и второй выходы которого соединены с. входами первого и второго элементов И соответственно, четвертый элемент ИЛИ, первый -ВХОД которого соединен (Л с выходом шестого элемента И, а выход - с входами установки в нуль первого , второго, третьего, четвертого, пятого и шестого триггеров, первого и второго счетчиков и первого преобразователя код-частота, отличаю щ ий с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него вверены первый и второй элементы 2И-ИЛИ, седьмой триггер,второй формирователь импульсов, делитель частоты и седьмой элемент И, первые входы которого .соединены с ну.левыми выходами первосо OD го и .второго триггеров, второй «входс выходом генератора эталонной частоты , входом делителя частоты и первым входом второго элемента 2И-ИЛИ, а выход с третьими входами четвертого , пятого и шестого элементов И, причем седьмой/триггер соединен счетным входом с выходом первого элемента 2И-ИЛИ, входом установки в нуль с выходом третьего элемента И, еди-яичным выходом через второй импульсный формирователь - с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, а нулевым выходом - с вторым входом второго элемента 2И-ИЛИ, третий и четвертый входам которого соединены с единичным

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 G 01 Р 3/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к авторском,к свидетельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3407956/18-24 (22) 09.03,82 (46) 07 . 02, 84, Бюл. Р 5 (72) Б.А.фурман (71) Харьковский политехнический институт им. В„И.Ленина (53) 621.503.55(088.8) (56) 1, Авторское снидетельство СССР

9 38 6339 кл. G 01 Р 3/54., 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 757985, кл. G P 3/54, 1976.

3 ° Авторское овидетельство СССР

)9 808934, кл, G 01 Р 3/54, 1979 (прототип) . (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ СООТНОШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ, содержащий перный и второй импульсные датчики скорости, соединенные выходами со счетными входами соответственно первого и второго триггеров, управляющие входй которых соединены с нулевыми выходами третьего и четвертого триггеров соотнетственно, единичные выходы — с первыми нходами первого и второго элементов И соотнетственно, а нулевые выходы — с первыми и вторыми входами третьего элемента И и первого формирователя импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами первого и второго элементов И и входами установки в единицу третьего и четвертого триггеров, вторые входы — с выходом третьего элемента И, а выходы - со счетными входами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, выходы переполнения которых связаны с входами установки в единицу пятого и шестого триггеров, первый преобразователь код-частота, кодовый вход которого соединен с выходом второго элемента И, частотный вход — с выходом генератора эталонной частоты, а выход — с третьим входом третьего элемента И, четвертый и пятый элементы И, первые входы которых соединены

„„ЯО„„Щ11ЯЯ А с единичными ныходами пятого и шестого триггеров соответственно и с первым и вторым входами шестого элемента И, вторые входы — с нулевыми выходами шестого и пятого триггеров соответственно, а ныходы — с входами третьего элемента ИЛИ и управляюшими входами блока регистрации, счетный вход которого связан с выходом третьего элемента ИЛИ, а вход сброса — с выходом первого формирователя импульсов, последовательно включенные блок ввода масштаба измерений и второй преобразователь код-частота, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго элементов

И соответственно, четвертый элемент g

ИЛИ, первый .вход которого соединен с выходом шестого элемента И, а выход †. с входами установки в нуль первого, второго, третьего, тетвертаго, пятого и шестого триггеров, первого и второго счетчиков и первого преоб- р разонателя код-частота, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него вне ц ены первый и второй элементы 2И-ИЛИ, седьмой триггер, второй формирователь импуль сов, дел итег ь ч а с т оты и седьмой . элемент И, перные входы которого соединены с нулевыми выходами первого и второго триггеров, нторой входс выходом генератора эталонной частоты, входом делителя частоты и первым входом второго элемента 2И-ИЛИ, а выход — с третьими входами четвертого, пятого и шестого элементов И, причем седьмой.триrrер соединен счетным входом с выходом первого элемента 2И-ИЛИ, входом установки в нуль с выходом третьего элемента И, единичным выходом через второй импульсный формирователь — с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, а нулевым выходом — с вторым входом второго элемента 2И-ИЛИ, третий и четвертый входы которого соединены с единичным

10719б1 измерений. Понижение же уровня эталонной частоты снижает точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель соотношения скоростей, содержащий два импульсных датчика скорости, счетчики кода обеих скоростей, блок масштабирования, блок индикации и схему анто чатического изменения диапазона измерения, входы которой связаны с информационными выходами счетчика кода одной из скоростей, а выходы с блоком масштабирования.

Недостатком такого устройства является относительно небольшой диапазон.измеряемых скоростей. Последнее связано с тем,что при цифровом измерении скорости по принципу измерения периода при уменьшении абсолютного эна- 45 чения скорости число импульсон эталонной частоты за период измерения частоты возрастает и при некотором значении скорости оказывается превышающим емкость счетчиков блока проме- 50 жуточной памяти и счетчика памяти преобразователя код-частота, что и определяет нижний предел диапазона выходом седьмого триггера и выходом делителя частоты, а выход - с частот ным входом второго преобразователя код-частота, первый и второй нходы первого элемента 2И-ИЛИ соединены с

Изобретение относится к технике электрических измерений параметрон. движения и может быть использовано для измерения разности скоростей. вращения или перемещения рабочих ор- 5 ганов машин и механизмов.

Известно устройство измерения соотношения скоростей, представляемого разностью между скоростью второй и первой точек измерения отнесенной 10 к скорости первой точки измерения, содержащие импульсные датчики скорости, счетчики, элементы И, ИЛИ, схемы управления, выходные отсчетные устройства П . 15

Недостатком этого устройства является то, что, работая по принципу измерения частоты импульсных тахометров, оно нуждается н тахометрах с большим числом импульсов, приходящихся на один оборот.

Известно также устройство измерения относительных значений разности скоростей, содержащее два импульсных датчика скорости, генератор эта лонной частоты, блок измерения периода, в который входят триггерные формирователи периода тахометров и связанные с ними элементы И, блок про-. межуточной памяти, преобразователь код-частота, блок масштабирования, 30 блок сравнения и управления переносом информации, выходное отсчетное устройство 623.

В указанном устройстве, работающем по принципу измерения периода следо- 35 вания импульсов, могут быть исполь,зованы импульсные датчики скорости с малой разрешающей способностью вплоть до одного импульса на оборот. единичными выходами первого и пятого триггеров соответственно, а третий и четвертый входы — с единичными выходами второго и шестого триггеров соответственно.

В известном устройстве точность измерения сохраняется н широком диапазоне изменения одной из сравниваемых скоростей за счет применения схемы автоматического изменения диапазона измерения 531.

Недостаток известного измерителя заключается в том, что он предполагает только близкие значения двух сравниваемых скоростей и поэтому автоматическое изменение диапазона производится н функции значения только одной из скоростей, Устройство оказывается неработоспособным при независимом изменении значений обеих скоростей в широком диапазоне.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений, Постанленная цель достигается тем, что в измеритель соотношения скоростей, содержащий первый и второй имгульсные датчики скорости, соединенные ныходами со счетными входами соответственно первого и второго триггеров, управляющие входы которых соединены с нулевыми выходами третьего и четвертого триггеров соответственно, единичные выходы — с первыми входами первого и нторого элементов И соответстненно, а нуленые выходы — с первыми и вторыми входами третьего элемента И и первого формирователя импульсон, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами первого и второго элементов И и входами установки н единицу третьего и четвертого триггеров, вторые входы — с выходом третьего элемента И, а выходы — со счетными входами первого и нторого 071963 счетчиков импульсов соответственно, выходы переполнения которых связаны с входами установки в единицу пятого и шестого триггеров, первый преобразователь код-частота, кодовый вход которого соединен с выходом второго элемента И, частотный вход — с выходом генератора. эталонной частоты, а выход — с третьим входом третьего элемента И, четвертый и пятый элементы И, первые входы которых соединены 10 с единичными выходами пятого и шестого триггеров соответственно и с первым и вторым входами шестого элемента И, вторые входы — с нулевыми выходами шестого и пятого триггеров соответственно, а выходы — с входами третьего элемента ИЛИ и управляющими входами блока регистрации, счетный вход которого связан с выходом третьего элемента ИЛИ, а вход — с вы- 2О ходом первого формирователя импульсов, последовательно включенные блок ввода масштаба измерений и второй преобразователь код-частота, первый и второй в д которого соединены 25 с входами первого и второго элементов И соответственно, четвертый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, . а выход — с входами установки в нуль первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого триггеров, первого и второго счетчиков и первого преобразователя код-частота, введены первый и второй элементы 2И-ИЛИ, седьмой триггер, второй формирова- З5 тель импульсов, делитель частоты и седьмой элемент И, первые входы которого соединены с нулевыми выходами первого и второго триггеров, второй вход — с выходом генератора эта- 4Q лонной частоты, входом делителя частоты и первым входом второго элемента 2И-ИЛИ, а выход — с третьими входами четвертого, пятого и шестого элементов И, причем седьмой триггер соединен счетным входом с выходом первого элемента 2И-ИЛИ, входом установки в нуль - с выходом третьего элемента И, единичным выходом через второй импульсный формирователь — с 51 вторым входом четвертого элемента

ИЛИ, а нулевым выходом — с вторым входом второго элемента 2И-ИЛИ, третий и четвертый входы которого соединены с единичным выходом седьмого триггера и выходом делителя частоты, а выход — с частотным входом второго преобразователя код-частота,.первый . и второй входы первого элемента

2И-ИЛИ соединены с единичными выходами первого и пятого триггеров со- 60 ответственно, а третий и четвертый .входы - с единичными выходами второго и шестого триггеров соответственно.

Такой измеритель позволяет расаьирить диапазон измерений путем автома- тического изменения масштаба измере ний в зависимости от величин обеих скоростей, На чертеже представлена функциональная схема измерителя соотношения скоростей °

Измеритель соотношения скоростей содержит импульсные датчики 1 и 2 скорости, элементы ИЛИ З.и 4, преобразователь 5 код-частота, генератор 6 эталонной частоты, блок 7 ввода масштаба измерений, преобразователь 8 код-частота, блок 9 регистра4ии, формирователь 10 импульсов,,0-триггеры 11 и 12, 1Ъ -триггеры 13 и 14, элементы И 15-17, счетчики 18 и .19 импульсов, ФЯ -триггеры 20 и 21, элементы И 22-24, элементы ИЛИ 25 и 26, формирователь 27 импульсов, элемент И 28, счетный триггер 29, делитель 30 частоты, элементы 2И-ИЛИ

31 и 32, Измеритель работает следующим образом.

Принцип действия основан на сравнении чисел импульсов эталонной частоты, проходящих за временные интервалы, равные периодам следования импульсов датчиков 1 и 2, связанных .с приводными точками, скорости кото рых контролируются.

Цикл измерения состоит из двух этапов: первого — этапа измерения числа импульсов эталонной частоты за период частоты каждого из датчиков с записью их в счетчики 18 и 19 и второго — эатапа сравнения указанных чисел и перевода результатов измерения в относительные единицы в ходе переноса информации в блок 9.

Перед началом первого этапа цикла измерения все элементы измерителя, кроме блока 9, устанавливаются а исходное состояние. При этом на управляющих 0-входах триггеров ll и 12 присутствуют единичные сигналы, элемент И 15, 16, 22, 23 и 24 заперты, Ълемент И 17 открыт.

Очередные импульсы датчиков 1 и 2 производят установку триггеров 11 и 12 в состояние единицы, что приводит к запиранию элемента И 17, отпиранию элементов И 15 и 16 и поступлению импульсов калиброванных частот на входы счетчиков 18 и 19. Первыми же импульсами с выходов элементов

И 15 и 16 триггеры 13 и 14 устанавливаются в состояние единицы и снимают управляющие сигналы с 9-входов триггеров 11 и 12. Вторые импульсы датчиков 1 и 2 скорости устанавливают укаэанные триггеры в состояние нуля, элементы И 15 и 16 блокируются, Повторное срабатывание триггеров 11 и 12 по мере поступления импульсов датчиков 1 и 2 исключается в связи с блокировкой по D-входам вплоть до

1071961 повторного импульса сброса, Конец первого этапа измерения характеризуется моментом возврата в состояние нуля обонх триггеров 11 и 12 и от. крыванием элемента и 17. к этому моменту в счетчиках 18 и 19 оказываются записанными числа (Ч„ „„7л и N2 =Rg@T@, (1) где 1,„, 1Π— частоты, калиброванные с учетом масштаба изме- t0 рения, производные от эталонной частоты генератора б;

Т,Т - периоды частоты датчиков 1 и 2 скорости, 15

Одновременно число

5, на вход которого подана эталонная частота Ю,, а выходная частота опреЪ .деля етс я к ак 20 т., =1мъ:А| (2) где К - коэффициент пропорциональности °

На втором этапе измерения импульсы частоты tq через элемент И 17. поступают на входы. счетчиков 18 и 19, дополняя числа йл и и, записанные на первом этапе. Импульсы переполнения счетчиков 18 и 19 поочередно, 30 устанавливают в состояние единицы триггеры 20 и 21. На время между импульсами переполнения счетчиков 18 и 19.открывается один из элементов

И 22 и 23, в зави имости от очеред- 35 ности переполнения укаэанных счетчиков. Длительность открытого состояния элементов И 22 и 23 определяет время переноса информации (3) np = V-

ЧВьРл = 7q

Знак полученного выражения (4) за-, висит от значений Чл, М и определяется блоком 9 в зависимости от того, по какому из двух его входов, связанных с выходами элементов Й 22 и

23 поступит информация, Факт прохождения импульсов переполнения обоих счетчиков 18 и 19 фиксируется открыванием элемента

И 24 и формированием импульса сброса.

С Учетом (1), (2), (3) и (4) блок

9 зарегистрирует величину (5) л-М Рм 1 л-Ьг )лд pg- Й

" -н, — (;, т, 65 где V,, Vg — окружные скорости меха— низмов, контролируемых датчиками l и 2 скорости, Сброс блока 9 производится в начале второго этапа измерения коротким импульсом с выхода формирователя 27, после возврата обоих триггеров 11 и 12 в исходное состояние.

При рассмотрении особенностей описанного режима оказывается, что диапазон контролируемых скоростей ограничен снизу емкостью счетчиков 18 и 19, так как при неизменной эталонной частоте Р, генератора 6 числа импульсов М, N неограниченно растут с понижением скорости.

Выбор же счетчиков 18 и 19 с большим резервом емкости нежелателен, так как при этом существенно возрастает длительность второго этапа и цикла измерения в целом. Последнее усиливается тем, что на втором этапе счетчики 18 и 19 заполняются частотой р, которая также уменьшается пропорционально снижению скорости / °

В то же время, так как с увеличением значений чисел N л, hl точность дискретного измерения периода, а значит и скорости при данном методе измерения возрастает, то необходимо по мере снижения скорости ступенчато понижать значение эталонной частоты, участвующей в измерении периода и поступающей на входы элементов И 15 и 16, На этом принципе и основано автоматическое изменение диапазона измерения, осуществляемое в данном измерителе соотношения скоростей следующим образом, Факт переполнения счетчиков 19 и 18 на первом этапе измерения фиксируется путем подачи сигналов с выходов триггеров 20 и 21 и ll и 12 на входы элемента 2И-ИЛИ 31, выход которого посредством триггера 29 управляет входными цепями элемента 2И-ИЛИ 32 и в случае переполнения одного или обоих из указанных счетчиков на первом этапе измерения на вход преобразователя 8 вместо частоты f, генератора 6 подается частота, деленная с помощью делителя 30, Пропорционально уменьшаются и частоты fo< У

При срабатывании триггера 29 с помощью формирователя 10 вырабатывается короткий импульс сброса, поступающий через элемент ИЛИ 26 на сброс элементов измерителя. Возврат тригге ра 29 в исходное состояние производится импульсом с элемента И 17 в начале второго этапа измерения, Элемент И 28 осуществляет блокировку переноса информации в блок 9 через элементы И 22-24 до завершения первого этапа измерения.

Таким образом, при достижении хотя бы одной из контролируемых скоро1071961

Т

S yдN sT

15 и

17

1Э

1 л Си

S T

1Е

S Т

Е 14

F г7

Составитель Ю.Апарин

P едактор Н. Данкулич Техред М. Гергель Корректор В. Гирняк

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 115/37

Филиал .ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 стей значений, соответствующих переполнению счетчиков 18 и 19, цикл измерения состоит из трех этапов, этапа определения диапазона контролируемых скоростей по наличию или отсутствию переполнения счетчиков 18 и 19; этапа измерения периода на пониженной эталонной частоте; этапа .переноса информации на номинальной эталонной частоте. Как следует из выражения (5), одновременное изменение эталонной частоты для обоих каналов измерения периода не отразится на относительных значениях разности скоростей.

Блок 7 позволяет осуществлять масштабирование калиброванных частот У, и @ в функции параметров кинематической цепи.

Расширение рабочего диапазона в область малых скоростей имеет существенное значение для глубокорегулируемых многодвигательных агрегатов, так как обеспечение высокоточного управления скоростью и соотношением скоростей таких объектов, как прокатные станы, бумагоделательные машины наи10 более затруднительно при малых значениях скоростей. Применение средств точного контроля соотношения скоростей во всем рабочем диапазон е поз вол яет сократить число простоев, связанных

)5 с нарушениями оптимальных условий напряжения полосы и, в конечном счете, повысить произ водитель ность оборудов ания.