Цифровой измеритель скорости

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в высокоточных системах измерения и автоматического регулирования скорости или положения исполнительных механизмов с фазовыми датчиками положения . Цель изобретения - упрощение, повышение разрешающей способности, крутизны характеристики и точности. Импульсы с выхода генератора 1 через ключ 2 поступают на суммирующий вход счетчика 3, информационная емкость которого принята равной N. Сумматор 4 вычисляет разность между текущим значением кода счетчика 3 и числа Np/2, поступающим по шине 17. Преобразование результата в прямой код осуществляется объединением на входах схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 знакового разряда 21 с каждым информационным разрядом числа . На каждый импульс формирователь 8 импульсов вырабатывает последовательно два управляйщих импульса 26 и 27, первьтм из которых выходной шиной 18 и знаковым разрядом 19 сумматора 4 код записывается врегистр5,а вторым производится н ачальная установка счетчика 3. Временной интервал между импульсами исключает возможность сбоя при считывании информации в регистр 5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л N ЬО ;о сь со

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЭВЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

„„SU„„1229697 А1 щ) 4 С 01 P 3 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОП С НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /„" .::--:

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фп (21) 3815227/24-10 (22) 20. 11. 84 (46) 07.05.86. Бюл. ¹ 17 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения и Чувашский государственный университет им. И.Н,Ульянова (72) Н.Т.Малюк и Д.А.Поздеев (53) 531.767(088.8) (56) Электротехническая промышленность:Реформативный сборник,сер °

"Электропривод", вып. 8(118), 1983, с. 10, рис. 6а.

Там же, рис, бв. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в высокоточных системах измерения и автоматического регулирования скорости или положения исполнительных механизмов с фазовыми датчиками положения. Цель изобретения — упрощение, Г повьш ение разрешающей способности, крутизны характеристики и точности.

Импульсы с выхода генератора 1 через ключ 2 поступают на суммирующий вход счетчика 3 информационная емкость которого принята равной N . Сумматор

4 вычисляет разность между текущим значением кода счетчика 3 и числа

N /2, поступающим по шине 7. Преобразование результата в прямой код осуществляется объединением на входах схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 знакового разряда 2 1 с каждым информационным разрядом числа "20"-. На каждый импульс формирователь 8 импульсов вырабатывает последовательно два управ- 4 ляющих импульса 26 и 27, первым из которых выходной шиной 18 и знаковым разряцом 19 сумматора 4 код записыва- С ется в регистр 5,а вторым производится начальная установка счетчика 3. Вре- Я менной интервал между импульсами исключает возможность сбоя при считывании информации в регистр 5, 1 э.п. ф лы 3 ил °

1229697 2 второго счетчика 10, формирователь 8 импульсов выполнен в виде 2К последовательно соединенных D-триггеров, инверсные выходы 2, 4,...2К которых соединены с R-входами соответственно

1Ä3,...(2K-1) триггеров, à R-входы и С-входы триггеров 2, 4,...,2К объединены и подключены соответственно к второму 13 и третьему 13а выходам

1п генератора 1.

Схема работает следующим образом.

Импульсы частотой f с выхода ге- нератора 1 через ключ 2 поступают на суммирующий вход счетчика 3, инфор"

1 мационная емкость которого принята равной И . Сумматор 4 постоянно вычисляет разность между текущим значением кода счетчика и числа N /2, поступающим по шине 17, причем операция вычитания заменена суммированием в обратном коде со знаковым разрядом.

Преобразование результата в прямой код Н, осуществляется объединением на входах схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6

25 знакового разряда 21 с каждым информационным разрядом числа "20" г / о

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в высокоточных системах измерения и автоматического регулирования скорости или положения исполнительных механизмов с фазовыми датчиками поло-, жения.

Цель изобретения — упрощение, повышение разрешающей способности, крутизны характеристики и точности.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 и 3 — графики поясняющие его работу.

На фиг. 1 показаны генератор 1, первый ключ 2, первый счетчик 3, сумматор 4, регистр 5, схема ИСКЛЮЧАЮЩЕ

ИЛИ 6, нуль-орган 7, формирователь 8 импульсов, второй ключ 9 и второй счетчик 10, дешифратор 11, первый 12 второй 13 и третий 13а выходы генератора 1, выходной сигнал 14 первого ключа 2, входная 15 и выходная 16 шины первого счетчика 3, входная 17 и выходная 18 шины и знаковый разряд

19 сумматора 4, информационньЯ 20 и знаковый 21 выходы регистра 5, выходной код 22 скорости, вход 23 и выход 24 нуль-органа 7, выходы 25-27 формирователя 8 импульсов, выходы 2830 ключа 9, счетчика 10, дешифратора ЗО

11 соответственно входная шина 31 второго счетчика, выходное напряжение U „ датчика положения, частота

f» этого напряжения.

Ь циФровой измеритель скорости, содержащий последовательно соединенные генератор 1, ключ 2, первый счетчик 3, сумматор 4, регистр 5, нульорган 7, Формирователь 8 импульсов, дополнительно введен элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, входы которого соединены попарно с информационным выходом 20 регистра 5 и его знаковым выходом 2 I выходы 26 и 27 формирователя 8 импульсов соединены с входами

"Запись" регистра 5 и счетчика 3, третий вход 15 которого подключен к шине, а второй выход 13 генератора соединен с вторым входом формирователя импульсов в измеритель введены последовательно соединенные втброй ключ 9, второй счетчик 10, дешифратор 11, выход 30 которого соединен с вторыми входами первого 2и второго 9 ключей, первый вход второго ключа 9 ээ соединен с вторым выходом 13 генератора 1, а вьиод 25 формирователя 8 импульсов соединен с входом "Запись"

Нуль-орган 7 Формирует узкие импульсы в моменты йерехода напряжения датчика положения П „ через нуль из отрицательной в положительную область.

При неподвижном объекте частота их равна частоте питания датчика.

На каждый такой импульс формирователь 8 импульсов вырабатывает последовательно два управляющих импульса 26 и 2?, первым из которых выходной шиной 1.8 и знаковым разрядом 19, сумматора 4 код записывается в регистр 5, а вторым производится начальная установка счетчика..3. Временный интервал между импульсами исключает воэможность сбоя при считывании информации в регистр 5.

Информационная емкость счетчика выбрана. из условия поэтому. при неподвижном объекте к моменту появления следующего импульса с выхода 24 нуль-органа 7 код в счетчике 3 равен N /2 (фиг. 2), а после операции вычитания, осуществляемой сумматором 4, получим И 0.

uJ

При вращении объекта со скоростью d частота выходного сигнала датчика положения меняется по закону

Е, =Е, - /2Тi. (2) 1229697

В этом случае к моменту прихода следующего импульса частоты код в счетчике будет больше или меньше N /2

l в зависимости от направления вращения, поэтому после вычитания числа N /2 получим отличное от нуля значение N

Связь кода N > со скоростью в соответствии с фиг. 2 определится: как ,н =(т„„-т.) у -(—," — )s,*

+ /2Ti (3)

f.(f ta/zrr) т.е. выходной код устройства пропор- ционален скорости вращения объекта.

Величина (f, . 21() обуславливает нелинейность измерителя, однако, при реальных величинах Г =2,5-10 кГц и (/2Tf)„„„, =20-60 Гц, что соответствует n=1000-3000 об/мин, последней можно пренебречь и считать характеристику линейной; (4) о

При таком допущении максимальная нелинейность характеристики будет при наихудшем случае f, =2,5 кГц, (>/27) =60 Гц и составит макс

8 — е " -0,025=2,5%, 30 нее, к что при максимальном значении п

3000 об/мин вполне допустимо при использовании измерителя в схемах автоматического управления электроприводаМИ е 35

Предлагаемый измеритель проще, так

-как по сравнению с известным можно сократить емкость счетчика до N,,êðîме того, схема ИСКЛЮЧАЮЩАЯ ИЛИ на выходе измерителя позволяет заменить 40 операцию суммированием в обратном коде и легко преобразовать результат в прямой код с учетом знака.

Для работы схемы без потери импульсов f,определяющих измеряемую ско- 45 рость, необходимо запись информации в регистр 5 и начальную установку счетчика 3 успеть произвести за время паузы между импульсами генератора.

Следовательно, быстродействие исполь-50 зуемой элементной базы ограничивает допустимую частоту f, а вместе с

Г ней крутизну характеристики измерителя по формуле (4), а также его разрешающую способность и точность (ско-5S

1 рость, соответствующую коду N =1).

С целью повышения укаэанных характеристик измерителя предлагается на время, необходимое для надежной записи информации в регистр 5 и начальной установки счетчика 3, закрывать ключ 2, а число импульсов генератора

m, соответствующее этому времени, добавлять в счетчик 3 при его начальной установке. Это достигается дополнительным введением в схему последовательно соединенных второго ключа 9, второго счетчика 10 и дешифратора 11, а также дополнительного сигнала 25, вырабатываемого формирователем импульсов 8 перед двумя предыдущими импульсами 26 и 27..В этом случае по каждому импульсу f» сигналом 25 во второй счетчик 10 заносится число ш, выходной сигнал дешифратора 11 закрывает первый ключ 2 и открывает второй ключ 9 для прохождения импульсов генератора на вычитающий вход второго счетчика 10. Управляющими импульсами

26 и 27 осуществляется запись кода в регистр 5 и начальная установка счетчика N„,„ =N/2+m. После отсчета m импульсов генератора код второго счетчика равен нулю и сигнал с выхода дешифратора 11 закрывает второй ключ 9 и открывает первый ключ 2 для прохождения импульсов генератора f на сум-. г мирующий вход первого счетчика 3.

Формирователь 8 импульсов выполнен по схеме (фиг. За), содержит шесть

D-триггеров и формирует управляющие импульсы на выходах 25-27 при появлении сигнала f „ на входе 24.

Диаграмма работы формирователя приведена на фиг. Зб. Из нее следует, что управляющие импульсы формируются за время, соответствующее четырем импульсам генератора, т.е.m=4. Если элементная база, используемая для построения первого счетчика 3 и регистра 5, требует большей длительности.импульсов управления на выходах 26 и 27 и промежутка между ..ими для надежной записи информации, этого можно добиться уменьшением частоты на выходах 13 и 13а генератора i. При этом надо увеличить и число m=qt f

Таким образом, быстродействие элементной базы основной части схемы не накладывает ограничений на точностные характеристики предлагаемого измерителя скорости. Они ограничиваются лишь предельно реализуемой частотой генератора и быстродействием первых разрядов обоих счетчиков.

1229697О Век не- Дбияение дВижение юодФижен ЯпраВо ВоеВо

Формула изобретения

1. Цифровой измеритель скорости,содержащий последовательно соединенные датчик скорости.,генератор, ключ, счетчик, сумматор, вторые входы которого подключены к шине ввода фиксированных данных, регистр и послецовательно соединенные импульсный,цатчик скорости, нуль-орган и формирова" тель импульсов, первый и второй выходы которого подключены к входам записи регистра и счетчика, второй и третий выходы генератора соединены с вторым и третьим входами формирователя импульсов, а третий вход счетчика подключен к шине ввода фиксированных данных, отличающийся тем,.что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены последовательно подключенные к второму выходу генератора второй ключ, второй счетчик и дешифратор, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей, третий выход формирователя импульсов соединен с входом: записи второго счетчика.

10 2.Измеритель по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что формирователь импульсов выполнен в виде 2К последовательно соединенных Р-триггеров, инверсные выходы 2,4,...,2К которых соединены с R-входами соответственно 1,3,...,(2К-1) триггеров, а R-входы и С-входы триггеров 2,4, .,2К соответственно объединены и подключены к второму и третьему выходам генератора.

122969?

27

Составитель Ю.В.Мручко

Редактор .А. Козориз Техред Г.Гербер Корректор В. Бутяга

Заказ 2447/46 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4