Устройство для измерения скорости вращения

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет осуществлять автоматизацию переключения диапазона измерений с учетом динами1 еских свойств объекта контроля и нормирование погрешности во всем рабочем диапазоне измерения скорости вращения . После переключения структуры устройства на выходе OVT3 программируемого таймера 8 появляется-импульс , вызывающий прерывание микропроцессора 12 через блок 9 приоритетных прерываний (БПП) по входу ЗПРО. Интервалы времени от одного запроса до другого являются фиксированными интервалами измерения. Так как вход ЗПР7 БПП 9 разблокирован, то в этом S режиме он используется для подсчета (Л импульсов с выхода датчика 4 угловой скорости за интервал времени квантования , определяемый выходом программируемого таймера 8. По окончании первого эталонного интервала в зара

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (5)) 4 G 01 Р 3/489

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЬ)Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3822880!24-10 (22) 12. 12.84 (46) 07.10.86. Бюл. У 37 (71) Винницкий политехнический институт (72) Е.А.Карпов, В.А.Поджаренко, В.В.Кухарчук и П.Л.Мельничук (53) 53 1. 767: 62 1 ° 3 1 7. 36 1 (088. 8) (56) Кирианаки Н.В., Дудыкевич В.Б.

Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот. — .

Львов: Вища школа, 1975, с. 152-153.

Цифровой тахометр. — Экспресс информация, ВИНИТИ. Сер.: Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники, 1974, вып. 48, с. 6-11. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет осуществлять автоматизацию переключения диапазона измерений с учетом динамических свойств объекта контроля и нормирование погрешности во всем рабочем диапазоне измерения скорости вращения. После переключения структуры устройства на выходе ОЧТЗ программи-руемого таймера 8 появляется импульс, вызывающий прерывание микропроцессора 12 через блок 9 приоритетных прерываний (БПП) по входу ЗПРО.

Интервалы времени от одного запроса до другого являются фиксированными интервалами измерения. Так как вход

ЗПР7 БПП 9 разблокирован, то в этом режиме он используется для подсчета импульсов с выхода датчика 4 угловой скорости за интервал времени квантования, определяемый выходом программируемого таймера 8. По окончании первого эталонного интервала в зара1262385 нее определенной ячейке запоминающего ЗПР? БПП 9. Процесс измерения происустройства 13 зафиксируется количест- ходит до тех пор, пока содержимое во импульсов, поступивших на вход счетчика не станет равным нулю, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах регулирования, стабилизации и измерения скорости вращения.

Цель изобретения — автоматизация переключения диапазона измерений с учетом динамических свойств объекта контроля, а следовательно, нормирования погрешности во всем рабочем диапазоне измерения скорости вращения.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 — алгоритм работы устройства для измерения скорости вращения.

Устроистно подключено к промышленной сети 1 напряжения и содержит контактор 2, контролируемый электродвигатель 3, датчик 4 угловой скорости, первый триггер 5, переключатель 6 сигнала запуска, генератор 7 опорной частоты, программируемый таймер 8, блок 9 приоритетных прерываний, второй триггер 10, микроЭВМ 11, состоя-. щую из микропроцессора 12, запоминающего устройстна 13, и устройство 14 отображения информации.

Вход контактора 2 подключен к сети 1, а первый его выход соединен с входом переключателя 6 сигнала запуска, второй выход контактора 2 годключен к входу контролируемого электродвигателя 3, механически связанного с контролиууемым электродвигателем 3.

Выход датчика 4 угловой скорости соединен со счетным входом первого триггера 5 и с седьмым входом (ЗПР7) запроса прерывания блока 9 приоритетных прерываний, Прямой выход первого триггера 5 соединен с вторым входом запроса прерывания (ЗПР2) блока 9 приоритетных прерываний и с вторым разрешающим входом (Р2) программируемого таймера 8, а инверсный его выход соединен соответственно с первым входом запроса (ЗПР 1) прерывания и первым разрешающим входом (Р1) блока 9 приоритетных прерываний и программируемого таймера 8 и ". П-входом первого триггера 5, Выход генератора 7 опорной частоты подключен к пеРвому, второму и третьему входам (ТИ1, ТИ2

S и ТИЗ) синхронизации программируемого таймера 8, третий выход (OVT3) программируемого таймера 8 подключен к нулевому входу запроса (ЗПРО) прерывания блока 9 приоритетных прерываний, а третий вход запроса прерывания (ЗПРЗ) блока 9 приоритетных прерываний соединен с выходом переключателя

6 сигнала запуска..Прямой выход второго триггера 10 подключен к третьему разрешающему (РЗ) входу программируемого таймера 8. К системной шине микроЭВМ 11, состоящей из микропроцессора 12, запоминающего устройстна 13 и устройства. 14 отображения информации, подключены программируемый таймер 8, блок 9 приоритетных прерываний, ин— формационный и стробирующие входы второго триггера 10.

Предлагаемое устройство работает в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг.2, При подаче напряжения питания на устройство микропроцессор (MII) 12 по

Программе иницианализации устанавлинает режим тахометра — периодомера.

При этом в программиоуемый таймер (ПТ) 8, блок 9 приоритетных прерываний (ПП) 9 записываются соответствующие управляющие слова, а второй триггер 10 устанавливается н нулевое состояние. Микропроцессор 12 переходит в режим ожидания до появления сигнала на входе ЗПРЗ блока ПП9.

Счетчики СТ1 и СТ2 ПТ8 в этом режиме работы используются как счетчики событий, а счетчик СТЗ не работает.

Входы ЗПРО и ЗПР? блока ПП9 заблоки рованы (программным путем наложена маска, на эти разряды) .

Работа устройства начинается по сигналу от переключателя 6 одновременно с подачей напряжения от сети 1 через контактор 2 на вход контролиру1262385

k(, о (7) (9) eL

Е-- ——

Тз симирована

3 емого электродвигателя 3. Изменение сигнала запуска на выходе переключателя 6 сигнала запуска от логического нуля до логической единицы вызывает прерывание МП 12 по входу ЗПРЗ блока

ПП9 и свидетельствует о начале работы устройства для измерения скорости вращения контролируемого электродвигателя. Первый же импульс, поступающий с выхода частотного датчика 4 уг- IO лоной скорости, переводит первый триггер 5 в противоположное состояние, например иэ "0" в "1". Изменение сигнала на выходе первого триггера 5 вызывает прерывание МП 12 по входу f5

ЗПР 2 блока ПП9, а установившийся уровень логической единицы (на период следования измеряемого импульса с вы хода датчика 4) на нходе Р2 блока

ПТ8 разрешает прохождение импульсов 20 с генератора 7 на вход ТИ2 счетчика

СТ2 блока ПТ8. С приходом следующего импульса в счетчике СТ2 блока ПТ8 фиксируется код первого измеряемого периода. Следующий импульс с выхода 25 датчика 4 перебрасывает первый триггер 5 в противоположное состояние.

Перепад выходного напряжения первого триггера 5 вызывает прерывание MII 12 по входу ЗПР1 блока ПП9. На входе P 1 Зо блока ПТЗ фиксируется уровень логической "1", а на его входе P2 — уровень логического "0". По этим сигналам счетчик СТ2 прекращает счет, а счетчик СТ1 блока ПТ8 начинает кван- З товать период второго импульса. В то время как счетчик СТ1 подсчитывает импульсы генератора 7 за второй период импульса, )МП12 по программе, хранящейся н запоминающем устройстве (О (3Y) 13 микроЭВМ 11, начинает определять критическую угловую скорость.

Алгоритм работы микроЭВМ 11, по которому определяется Я„ заключается в следующем. 5

В процессе разбега электродвигателя скорость вращения его вала изменяI ется по закону:

n(t) = n {1 — e ) (1) 50

-t() где и — скорость вращения при устао нонившемся режиме, (- электромеханическая постоян-55 ная электродвигателя.

Эта зависимость может быть аппрокn() гдеk=--=Я

7 ada)((. — максимальное ус к ор е ни е вала .

Рассчитаем значение моментов времени появления импульсов с датчика 4.

Первый импульс от датчика поступает через время, за которое вал поворачивается на угол 2)н(/Z, второй — через

4((/Z и т.д., т.е. первый импульс появляется через 1/Z поворота нала, второй - через 2/Z, à i-й — через i/Z.

Количество оборотов вала R за нремя t определяется соотношением

R = J n(t)dt. (3) о

Для начального участка характеристики (2) при t а(, получаем

t л с> Ясг (4) и, 1

2 2 о

Но с другой стороны К = (5)

Приравнивая выражения (4) и (5), получаем время прихода i-ro импульса

2i

t (6)

E,.Z

Время прихода первого и второго импульса с датчика 4 угловой скорости определяется соответственно иэ выражений

t = -- t

1 CZ CZ

Следовательно, первый период Т определяется как разность

Т

4 2 (8)

< Я Z Я Z

Из выражения (8) определим максимальное угловое ускорение (2 — Д2

E= — — — —-Z T2

Учитывая, что разрешающая способность Z для конкретного типа датчика 4 является величиной постоянной, (2 Д)

М. = — — — — — = const (1О)

С учетом выражения (10) получаем

5 12

Чтобы, определить область целесообразного применения режима работы устройства, а именно цифрового тахометра — периодомера (ЦТП) и тахометрачастотомера (ЦТЧ) необходимо определить критическую угловую скорость вращения И „, при которой погрешности режимов работы равны, т.е, g

Если Ю ) M zp, то необходймо устройство переключить в режим ЦТЧ, е.ели Q < И„ .— то в режим ЦТП.

Можно показать, что при учете выражения (11), критиче ская условная скорость определяется как (12)

3 где

62385 Ь из счетчиков ПТ8 измеряет период четных импульсов, а второй — нечетные с последующим вычислением значений скоростей вращения и записью резуль- татов измерений в ячейки ЗУ 13.

В случае Я > я,р происходит переключение структуры устройства, которое переходит в режим ЦТ4.

В этом режиме происходит следующее. Счетчик СТЗ блока ПТ8 работает как делитель опорной частоты генератора 7, счетчики СТ1 и СТ2 блока

ПТ8 не работают, Входы ЗПР1, ЗПР2, ЗПРЗ блока ПП9 замаскированы, а ЗПРО и ЗПР7 блока ПП9 участвуют в работе, второй триггер 10 переключается в единичное состояние, разрешая по входу Р3 работу счетчика СТЗ блока

ПТ8.

2 fо 6 Z т

Тн — интервал квантования.

Коэффициенты с и для данного типа датчика 4 угловой скорости могут быть заранее определены и записаны в постоянно запоминающее устройство, входящее в состав запоминающего устройства 13 микроЭВМ 11

В результате вычислений И„ по формуле (12), проводимых На мйкроЭВМ

11, полученное значение Q„ заносится в один из регистров общего назначения (РОН) МП 12 и в дальнейшем используется в качестве условия пере35 ключения режимов. работы устройства.

В то время как MII 12 определяет сд„, счетчик СТ 1 блока ПТ8 подсчитывает импульсы генератора ? за второй период импульса, поступающего на вход

Р1 блока ПТ8 с инверсного выхода первого триггера 5. С приходом следующего импульса с датчика 4 через первый триггер 5 на вход ЗПР2 блока ПП9 микропроцессор 12 считывает в ячейку ЗУ

М 15

13 код второго периода,, увеличивает на единицу адрес ЗУ 13,, сравнивает значение Я р с полученным значением скорости и во втором периоде. Значение скорости вращения определяется

50 выражением и бО 60 (13)

Z Т; Z где f; Т „ — значение периода и частоты, полученные в результате измере-55 ния.

Если G3 Q „>, то устройство продолжает работать в режиме ЦТН, один

В счетчике СТЗ программным путем записывается код, соответствующий образцовому временному интервалу, за который пр6исходит подсчет импульсов датчика 4. Затем программно организовывается счетчик измерений, определяющий число измерений в режиме ЦТЧ, Таким образом, после переключения структуры устройства на третьем выходе OUT3 блока ПТ8 появляется импульс, который вызывает прерывание

МП12 через блок ПЛ9 по входу ЗПРО.

Интервалы времени от одного запроса до другого и являются фиксированными интервалами измерения. Так как вход

ЗПР7 блока ПП9 разблокирован, то в этом режиме он используется для подсчета импульсов с выхода датчика 4 за интервал квантования Т, определяемый выходом блока ПТ8. После окончания первого эталонного интервала в заранее определенной ячейке ЗУ 13 фиксируется количество импульсов, поступивших на вход ЗПР7 блока ПП9. По формуле (13) определяется значение скорости. Содержимое счетчика измерений уменьшается на единицу, на единицу увеличивается адрес ячейки запоминающего устройства и начинается следующий цикл измерения скорости вращения. Процесс измерения происходит до тех пор, пока содержимое счетчика измерений не станет равным нулю, В слу-чае выполнения этого условия процесс .измерения скорости вращения контролируемого электродвигателя заканчивается.

7 12623

Формула изобретения

Устройств о для из мер ения скор ости вращения, содержащее кон тактор, вход которого подключен к промышленной се- g ти, первый выход контактора соединен с входом переключателя сигнала запуска, а второй — к контролируемому электродвигателю, вал которого механически связан с датчиком угловой 10 скорости, генератор опорной частоты, микроЭВМ, отличающееся тем, что, с целью автоматизации переключения диапазона измерений с учетом динамических свойств объекта кон->5 троля, в него дополнительно введены первый триггер, программируемый таймер, блок приоритетных прерываний и второй триггер, причем выход датчика угловой скорости соединен со счетным 20 входом первого триггера и седьмым входом запроса прерывания блока приоритетных прерываний, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом запроса прерывания блока прио-25

85 8 ритетных прерываний и с вторым разрешающим входом программируемого таймера, а инверсный его выход соединен с первым входом запроса прерывания блока приоритетных прерываний, первым разрешающим входом программируемого таймера и с D-входом первого триггера, выход генератора опорной частоты подключен к первому, второму и третьему входам синхронизации программи-, руемого таймера, третий выход прог-. раммируемого таймера подключен к нулевому входу запроса прерывания блока приоритетных прерываний, а третий вход запроса прерывания блока приоритетных прерываний соединен с выходом переключателя запуска, прямой выход второго триггера подключен к третьему разрешающему входу программируемого таймера, к системной шине микроЭВМ подключены программируемый таймер, блок приоритетных преры-. ваний, информационный и стро— бирующие входы второго триг гера °

1262385

1262385

Составитель !О.Мручко

Техред Л.Олейник Корректор Л.Пилипенко

Редактор О.Бугир

Заказ 5420/41 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно — полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4