Электронный тахометр

 

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ ТАХОМЕТР, содержащий одновибратор, индикатор и последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель и дифференцирующую цепь, о т ли ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения скорости .вращения, в него введены регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь и усредняющий фильтр, причем регулируемый частотный селектор импульсов содержит включенный между его входом и выходом одновибратор, параллельно резистору времязадающей цепи которого подключен регулируемьш резисторный щунт, при этом . дифференцирующая цепь, регулируемый частотньй селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь, одновибратор, усредняющий фильтр и индикатор соединены последовательно , а вход управления регулируемого (Л резисторного щунта подключен к выходу усредняющего фильтра, 2. Тахометр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве регулируемого резисторного щунта использован резисторный оптрон.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И ФЮ Н

РЕСПУБЛИН (1% (11) 3ц11 G 01 Р 3/481

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 3655253/24-10 (22) 24.10.83 (46) 23.09.84. Бюл. ¹ 35 (72) Э.Б. Пасика, А.А. Бахмутский и M.Ô. Грановский (71) Харьковское производственное предприятие по капитальному ремонту оборудования электростанции "Харьковэнергоремонт (53) 621 ° 317.39:531.77(088.8) (56) 1.,утямышев Р.И. Техника измерения скоростей вращения. М-Л., Госэнергоиздат, 1961, с. 22, рис. 27.

2. Авторское свидетельство СССР № 634213, кл. G 01 P 3/48, 1977 (прототип). (54) (57) 1. 3JIEKTPOHHblA ТАХОМЕТР, содержащий одновибратор, индикатор и последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель и дифференцирующую цепь, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения скорости ,вращения, в него введены регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь и усредняющий фильтр, причем регулируемый частотный селектор импульсов содержит включенный между

его входом и выходом одновибратор, параллельно резистору времязадающей цепи которого подключен регулируемый резисторный шунт, при этом дифференцирующая цепь, регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь, одновибратор, усредняющий фильтр и индикатор соединены последовательно, а вход управления регулируемого резисторного шунта подключен к выходу усредняющего фильтра.

2. Тахометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве регулируемого резисторного шунта использован резисторный оптрон.

111ч952

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения турбины либо числа оборотов в единицу времени вала двигателя и т.п.

Известен электронный тахометр, содержащий подключенную к выходу датчика сигналов цепь последовательно соединенных ограничителя амплитуды, усредняющего устройства и индикатора $1j .

Однако точность этого электронного тахометра невелика, так как наличие в нем ограничителя амплитуды не обеспечивает устранение по грешностей скважности импульсов на входе усредняющего устройства, вызванных искажениями их фронтов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электронный тахометр, содержащий одновибратор, индикатор и последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель и дифференцирующую цепь. Выход дифференцирующей цепи соединен с входом одновибратора, а выход одновибратора подключен к входу индикатора. Указанный одновибратор содержит RC öåïü, подключенную параллельно его времязадающей цепи через замыкающий контакт реле, обмотка которого включена параллельно якорной цепи стартера двигателя t2J,.

Однако в известном тахометре J5 одновибратор в его схеме при работе устройства не исключает срабатываний по второй — наиболее интенсивной из высших гармонических составляющих входного сигнала, а это 40 снижает точность измерений скорости вращения.

Особенно существенен этот недостаток при использовании датчика сигналов вибрационного типа, уста- 45 навливаемого на картере двигателя либо на корпусе турбогенератора, поскольку интенсивность второй гармонической составляющей выходного сигнала такого датчика высока сравни-50 тельно со случаями применения других датчиков сигналов.

Целью изобретения является повышение точности измерений скорости вращения, 55

Поставленная цель достигается тем, что в электронный тахометр, содержащий одновибратор, индикатор и, последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель и дифференцирующую цепь, введены регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь и усредняющий фильтр, причем регулируемый частотный селектор импульсов содержит включенный между его входом и выходом второй одновибратор, параллельно к резистору времязадающей цепи которого подключен регулируемый резисторный шунт, при этом дифференцирующая цепь, регулируемый частотный селектор импульсов, дополнительная дифференцирующая цепь, одновибратор, усредняющий фильтр и индикатор. соединены последовательно, а вход управления регулируемого резисторного шунта подключен к выходу усредняющего фильтра.

При этом в качестве регулируемого резисторного шунта использован резисторный оптрон.

Чтобы, исключить срабатывание второго одновибратора от запускающих импульсов, сформированных под воздействием второй гармонической составляющей частоты выходного напряжения датчика, сигналов, необходимо обеспечить соблюдение условия, при котором длительность выходных импульсов второго одновибратора больше половины периода частоты первой гармонической составляющей этого напряжения, оставаясь при этом меньше длительности целого периода, т.е. необходимо обеспечить соблюдение условия

Т („< Т, где Т вЂ” период частоты первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика сигналов; — длительность выходного импульса второго одновибратора.

Поскольку t > c Т, то к моменту поступления на регулируемый частотный селектор импульсов следующего запускающего импульса из их последовательности, частота которых, а значит и период следования соответствуют частоте и периоду Т первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика сигналов, в схеме второго одновибратора уже восстановится исходное состояние, 1114

952 4

t

4 1,5

15 з при котором он может быть запущен поступающим на него импульсом.

Для этого должно выполняться следующее соотношение между требуемой длительностью t выходного импульса второго одновибратора и частотой f первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика сигналов

Длительность t выходного импульЦ са второго одновибратора определяется по формуле

1О входе второй одновибратор 9 содержит подключенный к вводу 14 питания делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторов 17 и 18, к общей точке соединения которых подключена цепь базы транзистора 11. Второй одновибратор 9 содержит также конденсатор 19 и резистор 20 его времяза-. дающей цепи 21, причем конденсатор

19 включен между коллектором транзистора 11 и базой транзистора 12, а резистор 20 подключен между базой транзистора 12 и вводом 14 питания.

Регулируемый резисторный шунт 10 й„ 07 RC, где R — активное сопротивление времязадающей цепи данного одновибратора;

С вЂ” емкость конденсатора времязадающей цепи.

Условие, при котором обеспечивается селекция запускающих импульсов на частоте первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика сигналов

R =

cf

По закону обратной пропорциональности к напряжению на входе управления (которое в предлагаемом тахо-. метре при работе устройства пропорционально селектируемои частоте) 35 изменяется сопротивление использованного в устройстве резисторного оптрона.

На чертеже представлена функциональная схема электронного тахометра. 40

Электронный тахометр содержит последовательно соединенные датчик сигналов, ограничитель 2, дифференцирующую цепь 3, регулируемый частотный селектор 4 импульсов, дополни- 45 тельную дифференцирующую цепь 5, одновибратор 6, усредняющий фильтр 7, индикатор 8.

При этом регулируемый частотный селектор 4 импульсов содержит вклю- 50 ченный между его входом и выходом второй одновибратор 9 и регулируемый резисторный шунт 10, а второй одновибратор 9 содержит транзисторы 11 и 12 с общим резистором 13 в 55 цепях их эмиттеров и включенные между вводом 14 питания и их коллекторами резисторы 15 и 16. На своем подключен параллельно резистору 20 времязадающей цепи 21 второго одновибратора 9, а входом управления ре" гулируемый резисторный шунт 10 подключен к выходу усредняющего фильтра 7.

Выходной цепью второго одновибратора 9 является цепь коллектора транзистора 12.

В качестве регулируемого резисторного шунта 10 использован резисторный оптрон.

В качестве датчика 1 сигналов использован преобразователь вибрационного типа частоты вращения в напряжение пропорциональной ей частоты, закрепленный на корпусе контролируемого объекта, например турбины (не показана).

Электронный тахометр работает следующим образом.

На устройство подается напряжение от источника питания (не показан).

Напряжение прикладывается через ввод 14 питания и заземленные выводы резисторов 13 и 17 к элементам схемы второго одновибратора 9, на

,.которых устанавливаются соответствующие потенциалы, а именно, через общий резистор 13 — к эмиттерам транзисторов 11 и 12, а через резисторы 15 и 16 — к их коллекторам собтветственно и через делитель напряжения на резисторах 17 и 18 — к базе транзистора 11, через резистор

20 времязадающей цепи 21 второго одновибратора 9 и подключенный параллельно к нему регулируемый реэисторный шунт 10 — к базе транзистора

12 и к одной обкладке конденсатора

19 времязадающей цепи 21, вторая об- . кладка которого находится под воздействием потенциала коллектора транзистора 11.

1114952

При этом в схеме второго одновиб ратора 9 регулируемого частотного селектора 4 импульсов устанавливается режим покоя, при котором сохраняется состояние, когда транзис- 5 тор 11 заперт, транзистор 12 открыт, а конденсатор 19 времязадающей цепи

21 находится под воздействием постоянного напряжения. Такое состояние сохраняется до тех пор, пока не бу10 дет подан на вход регулируемого. частотного селектора 4 импульс, выводящий схему второго одновибратора 9 из режима покоя.

В процессе измерения скорости вращения на выходе датчика 1 сигналов формируется полигармоническое напряЖение под воздействием вибрации корпуса контролируемого объекта (например корпуса турбогенератора при вра- 20 щении турбины). Частота его первой гармонической составляющей равна частоте вращения контролируемого объекта, а частоты высших гармонических составляющих, из которых наиболее интенсивной является вторая, кратны ей.

Выходное напряжение датчика 1 сигналов подается на ограничитель 2, где ограничивается по амплитуде. 30

В свою очередь, выходное напряжение ограничителя 2 подается на дифференцирующую цепь 3. В результате, на выходе дифференцирующей цепи 3 формируются короткие запускающие импульсы, причем амплитуда запускающих импульсов, сформированных под воздействием ограниченной первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 cubi> налов, дос- 4О таточна для запуска второго одновибратора 9. Эти запускающие импульсы подаются на вход регулируемого частотного селектора 4 импульсов и вызывают при этом срабатывания второго 4 одновибратора 9, выходные импульсы которого с частотой следования, рав-ной частоте указанной первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, подаются с выхода регулируемого частот:,ного селектора 4 импульсов на вход дополнительной дифференцирующей цепи 5, выходные импульсы которой запускает с той же частотой одновибратор б.

При этом одновибратор 6 вырабатывает импульсы постоянной длительности и амплитуды с частотой следования, равной укаэанной частоте первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов (т.е. равной частоте вращения контролируемого объекта). Скважность их последовательности изменяется обратно пропорционально упомянутой частоте.

Указанная последовательность импульсов подается с выхода одновибратора б на вход усредняющего фильтра

7, на выходе которого формируется напряжение, обратно пропорциональное их скважности. т.е. прямо пропорциональное упомянутой частоте.

Выходное напряжение усредняющего фильтра 7 подается на вход индикатора 8 и на вход управления регулируемого резисторного шунта 10, в качестве которого использован резисторный оптрон.

В результате воздействия указанного напряжения на вход управления регулируемого резисторного шунта

10 осуществляется регулирование его проводимости прямо пропорционально упомянутой частоте. По такому же закону при этом изменяется результирующая проводимость параллельно соединенных резистора 20 времяза фющей цепи 21 и регулируемого резисторного шунта 10 во всех случаях, когда проводимость первого из них в укаэанном параллельном соединении пренебрежимо мала.

Соответственно их результирующее сопротивление изменяется по закону обратной пропорциональности к частоте первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика I сигналов. Таким образом, длительность импульсов, которые формируются вторым одновибратором 9 в регулируемом частотном селекторе 4 импульсов, поддерживается большей, чем половина периода Т частоты f первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, что исключает повторные запуски второго одновибратора 9 от запускающих импульсов на частоте наиболее интенсивной из высших гармоник — второй гармонической составляющей указанного напряжения.

При этом их длительность остается меньше длительности целого периода Т частоты f первой гармонической

1114952

l0 составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, чем обеспечивается восстановление исходного режима в схеме второго одновибратора

9 до прихода на регулируемьпЪ час- 5 тотный селектор 4 импульсов следующего запускающего импульса с частотой f первой гармонической составляющей указанного напряжения.

Таким образом, при работе устройства обеспечивается селекция запускающих импульсов, которые по даются на вход регулируемого частотного селектора 4 импульсов с выхода дифференцирующей цепи 3 на частоте f 15 первой гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов (равной частоте вращения контролируемого объекта) на фоне второй гармонической составляющей указанно- 20

ro напряжения.

С выхода регулируемого частотного селектора 4 импульсов отселектированные импульсы поступают на вход дополнительной дифференцирующей 25 цеги 5 на входе которой формируются короткие запускающие импульсы для запуска одновибратора 6. Они поступают на его вход и запускают одновибратор 6 с частотой f указанной зр первой гармоническои составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов, причем срабатывание одновибратора 6 с частотой второй гармонической составляющей указанного напряжения исключается.

Так как при этом с выхода одновибратора. 6 на вход усредняющего фильтра 7 подаются импульсы, отселектированные на частоте f то в выходном напряжении усредняющего фильтра 7, которое подается на индикатор 8, исключаются искажения, связанные с высоким уровнем второй гармонической составляющей выходного напряжения датчика 1 сигналов и, следовательно, точность измерения скорости вращения контролируемого объекта повышается.

Кроме того, поскольку усредняющим фильтром 7 сглаживаются пульсации напряжения, которое подается затем на вход индикатора 8, точность измерений скорости вращения повышается дополнительно.

Таким образом, введение упомянутых блоков обеспечивает при измерениях скорости вращения контролируемого объекта данным электронным тахометром повышение точности измерений скорости вращения.

1114952

Составитель N. Хаустов

Редактор В. Иванова ТехредМ.Гергель

Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6760/30 Тираж 822

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4