Цифровой тахометр

 

1.ЦИФРОВОЙ ТАХОМЕТР, содержащий генератор импульсов, счетчик, формирователь синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первый формирователь импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия тахометра, в него введены двойной фазовращающий мост, второй формирователь импульсов, первый, второй, третий и четвертый регистры, первьш, второй и третий сумматоры, первый и второй инверторы, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика,, выходы которого соединены с информационными входами первого и второго регистров и входом первого инвертора, а выход старшего разряда соединен с входом формирователя синусоидального напряжения выход первого инвертора соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выходы первого и второго регистров соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров , выходы которых соединены с информационными входами третьего f и четвертого регистров,выход третьего регистра соединен-с nepBbiN . входом третьего сумматора, выход четвертого регистра соединен через второй инвертор с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом тахометра, выходы си нусно-косинусного вращающегося трансформатора соединены с первым и вторыг входами двойного фазовращающего моста, первый и второй выходи которого соединены соответственно с входами первого и второго формирователей импульсов, выход первого i формирователя импульсов соединен с управляющими входами первого W и третьего регистров, выход второго -формирователя импульсов соедиС нен с управляющими входами второго и четвертого регистров. Чч 2. Тахометр по п. 1, о т л иI ч а ю щ и и с я тем, что двойной фазовращающий мост выполнен в виде первого и второго конденсаторов, первого и второго резисторов и инвертирующего усилителя,первый х вывод первого конденсатора соединен с первым выводом второго конден сатора и является первым входом j моста, вторые выводы первого и второго конденсаторов являются первым и вторым выходами моста, первый вывод первого резистора является вторым входом моста и соединен чере инвертирующий усилитель с первым вы водом второго резистора, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с вторыми выводами соответственно первого и второго конденсаторов .

COIO3 .СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (I9) SU (I I) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3705879/24-24 (22) 27.02.84 (46) 23.10.85. Бюл. № 39 (72) Б.А. Кудряшов, С.П. Пащук и Ю.С. Смирнов (53) 621.317.39:531.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 913432, кл. G 08 С 9/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 881619, кл. G 01 P 3/489, 1980. (54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ТАХОИЕТР9 содержащий генератор импульсов, счетчик, формирователь синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первый формирователь импульсов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия тахометра, в него введены двойной фазовращающий мост, второй формирователь импульсов, первый, второй, третий и четвертый регистры, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй инверторы, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика,. выходы которого соединены с информационными входами первого и второго регистров и входом первого инвертора, а выход старшего разряда соединен с входом формирователя синусоидального напряжения „ выход первого инвертора соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выходы первого и второго регистров соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров, выходы которых соединены с информационными входами третьего (gI) H 03 M 1/64; G 01 P 3/489 и четвертого регистров, выход третьего регистра соединен-с первь входом третьего сумматора, выход четвертого регистра соединен через второй инвертор с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом тахометра, выходы си нусно-косинусного вращающегося тра сформатора соединены с первым и вторь входами двойного фазовращающего моста, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго формирователей импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с управляющими входами первого и третьего регистров, выход второго формирователя импульсов соединен с управляющими входами второго и четвертого регистров.

2. Тахометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что двойной фазовращающий мост выполнен в виде первого и второго конденсаторов, первого и второго резисторов и инвертирующего усилителя, первый вывод первого конденсатора соединен с первым выводом второго конден сатора и является первым входом моста, вторые выводы первого и второго конденсаторов являются первым и вторым выходами моста, первый вывод первого резистора является вторым входом моста и соединен чере инвертирующий усилитель с первым вы водом второго резистора, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с вторыми выводами соответственно первого и второго конденсаторов.

Nit

ll -и)1

Ni1

-и»1

ni-n, ecnu

UIIBB п,iN-п, если

35!

55

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в следящих системах, системах регулирования и измерения скорости, робототехнике и т.п.

Тахометр использует в качестве первичного датчика синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия тахометра.

На фиг. 1 приведена функциональная схема тахометра, на фиг. 2— схема двойного фазовращающего моста, на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу тахометра.

Цифровой тахометр содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, формирователь 3 синусои :,ального напряжения, СКВТ 4, двойной фаэовращающий мост 5, формирователи 6 и 7 импульсов, регистры 8-11, инверторы 12 и 13, сумматоры 14-16, двойной фазовращающий мост 5 содержит конденсаторы 17 и 18, резисторы

19 и 20, инвертирующий усилитель 21.

Цифровой тахометр работает следующим образом.

Принцип работы тахометра-основан на том, что в выходных сигналах СКВТ 4 содержатся. две гармонические составляющие: одна с частотой, равной сумме частоты пита-. ния и частоты вращения ротора

CKST 4, а вторая с частотой, равной йх разности . При помощи двойного фазовращающего моста 5 эти составляющие выделяются> а затем, измеряя отклонения периодов этих составляющих от периода питающего

СКВТ 4 напряжения, находят тем самым частоту Я вращения ротора.

При этом по каждой составляющей Р определяется с методической погрешностью w О / С>„, где И<> — частота напряжения питания СКВТ 4. При вычитании этих отклонений показание частоты Q удваивается, а первая степень отношения A /Id погрешности компенсируется.

Тахометр работает следующим образом.

По импульсам генератора 1 счетчик 2 формирует "цифровую пилу" (фиг. 3).

187274 . 2

7 в регистр 10 записывается значение кода и, 1, (фиг. 3), в момент времени фронтом 0 в регистр 8 записывается значение ко5 да п — 1 1, где 1 — частота импульсов на выходе генератора .

На выходах счетчика 2 и регистров 8 и 10 имеем дело только с положительными числами, максимальное

10 значение которых равно Й = 2 -1.

Эти числа представляются прямым

1П-разрядным кодом без знакового разряда. На выходах сумматоров

14-16 и регистров 9 и 11 числа мо"

15 гут быть как положительными, так и отрицательными. Они представляются дополнительным rn -разрядным . кодом, причем старший разряд знаковый. Диапазон изменения чисел

20 от — (N+1)/2 до +(М-1)/2. При переполнении сумматоров 14-16 перенос в (l>I+!) разряд отбрасывается.

С помощью инвертора 12 и сумматора 15 на входе регистра 11 фор25 мируется код

В момент времени э код

"> =п,-n -п (фиг, 3), где

nÄ=4. 4 передним фронтом

0< записывается в регистр 11, одновременно в регистр 10 записывается число П э . Можно записать, 40 "II = n >- n, + N = 1 (то- Т )

С помощью инвертора 12 и сумматора 14 на входе регистра 9 формируется код

Nil п,-п если n -n»-—

М»1

nz-и+И если и -и»- —.

В момент времени 1 > код (! < = n — n< .так как и -д >

Ni1 — гДе Il< =4 ta — 7,) переднюем фронтом 06 записывается в регистр 9, одновременно в.регистр

8 записывается число П4 . Можно записать

В момент времени t1 фронтом сигнала Н7 с выхода формирователя

0-п-и -1 (т-т,) 3

В момент времени 15 код

0 = Р - Yl

1у 3,5 и где

И -A

Ъ 5 2, n, =(-Ь,-т,) -й)3 записывается в регистр 11, а в регистр 10 .число П5 . Далее работа происходит аналогично.

На выходной шине с помощью ин вертора 13 и сумматора 16 формируется потенциальный код 0 - U« - U который можно представить в виде (-Tg).

Определяя период, и Т получим где

1187274

Таким образом, на выходной шин формируется дополнительный код скорости с относительной методичес кой погрешностью b 2 Е м Таким образом, предлагаемое построение цифрового тахометра позволяет существенно уменьшить ошибку измерения скорости по сравнению с известными решениями: в известном устройстве ошибка пропорциональна первой степени отноше ния, в предлагаемом — второй степе

При этом. существенно упрощается формирователь синусоидального на15 пряжения, так как в предлагаемом тахометре необходимо формировать только одно напряжение, к которому предъявляется только требование по гармоническому составу, ИСполь20 зование фазовращателя с вращающимся магнитным полем требует многофазной системы синусоидальных напряжений, к которой предъявляются жесткие требования по ампли25 туде, фазовому сдвигу и гармоническому составу.

1187274

Составитель А.Сидоренко

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Чикещ Корректор С.Черни

Заказ 6562/60 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

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