Цифровой тахометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика скорости вращения вала в цифровых системах автоматического управления. Введение в известное устройство фазового контура, двух триггеров, двух формирователей задержанных импульсов, трех счетчиков, делителя частоты и двух ключей позволяет повысить разрешающую способность преобразования скорости вращения вала в цифровой эквивалент, обеспечив при этом уменьшение влияния дрейфа фазочастотной характеристики фазового контура на результат измерения добавлением корректирующей поправки к коду скорости вращения вала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1615615 А 1 (192 (11) (51)5 О 01 Р 3/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4646852/24-10 (22) 12.10.89 (46) 23.12.90. Бюл. У 47 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С.И.Богомолов и Н.П,Доскоч (53) 681.3 (088.8) (56) Домрачев В.Г. и др. Схема техника цифровых преобразователей перемещений. Справочное пособие. — М.:

Энергоатомиздат, 1987, с.355. (54) ЦИФРОВОЙ ТАХ011ЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика скорости вращения вала в цифровых системах ав тома тиче ского управления.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразования скорости вращения вала в код.

На чертеже представлена структурная схема цифрового тахометра.

Цифровой тахометр содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, формирователь 3 опорного сигнала, фазо— вращатель 4, фазовый контур 5, первый нуль-орган 6, первый триггер 7, первый ключ 8, второй счетчик 9, первый регистр 10, первый сумматор

11, выход которого является выходом зовано в качестве датчика скорости вращения вала в цифровых системах автоматического управления. Введение в известное устройство фазового контура, двух триггеров, двух формирователей задержанных импульсов, трех счетчиков, делителя частоты и двух ключей позволяет повысить разрешающую способность преобразования скорости вращения вала в цифровой эквивалент, обеспечив при этом уменьшение влияния Дрейфа фазочастотной характеристики фазового контура на результат измерения добавлением корректирующей поправки к коду скорости вращения вала. 1 ил. кода скорости, а также подключенные к выходу первого ключа 8 последовательно соединенные третий счетчик 12, блок 13 инверторов, второй сумматор

14, второй регистр 15, выходы котороМа

ro подключены к вторым входам перво- ©

ro сумматора 11, а также подключен- (еЬ ные к выходу фазовращателя 4 последовательно соединенные второй нуль- (,Д орган 16 и первый формирователь 17 задержанных импульсов, второй выход которого подключен к входу разрешения записи первого регистра 10 а первый выход — к входу предустановки первого счетчика 9, выход второго нуль-органа 16 подключен также к первому входу первого триггера 7 и последовательно соединенным делителю

18 частоты, второму формирователю 19.

1615615 задержанных импульсов, второму триггеру 20, второму ключу 21, четвертый счетчик 22, выходы которого подключеы к вторым входам второго сумматора

14, а второй выкод второго формирователя задержанных импульсов подключен . к входам разрешения записи первого ре регистра 15, третий выход формировач еля 19 задержанных импуль ов подключен к входам предустановки третье! о 12 и четвертого 22 счетчиков, al вход формирователя 19 соединен с ервым входом второго триггера 20, ичем вторые информационные входы к чей 8 и 21 подключены к выходу геенератора 1.!

Тахометр работает следующим об-!

pG 3ом, 20

Импульсы частоты Ри генератора 1

1 поступают на первый счетчик 2 емкостью N, который формирует на выходе импульсный сигнал с периодом Т

= 1/Р = N/Р,,1, который после фильтрации в формирователе 3 .опорного сигнала поступает на фазовращатель 4.

Ч стота сигнала на выходе фазовращ теля 4 содержит информацию о скорЬсти вращения ротора фазовращателя, .30 при этом фаза сигнала на выходе фазового контура 5 также зависит от частоты сигнала. Сигналы с входа и выхода фазового контура 5 через нульорган 6 и .16 поступают на входы триггера ?, Нуль-органы преобразуют сигналы в последовательность импульсов, временное положение фронтов которых онределяется фазой сигнала. В результате на выходе триггера 7 формируется иипульс, длительность которого пропорциональна разности фаз входного и выходного сигналов фазового контура 5. Этот потенциал поступает на ключ 8, пропуская при этом импульсы генератора 1 на второй счетчик 9. Одновременно сигнал с выхода нульоргана 16 поступает на вход формирователя 17 задержанных импульсов, задержанный импульс с второго выхода которого поступает на вход разрешения записи регистра 10, информацчонные входы которого подключены к выходам второго счетчика 9. Временная задержка импульса записи обеспечивает окончание переходных процессов во втором счетчике 9, поэтому в регистр

10 переписывается информация, содер1жацаяся во втором счетчике 9 и пропорциональная разности фаэ сигналов на входе и выходе контура 5.

С выхода ключа 8 последовательность пачек импульсов поступает также на вход счетчика 12, имеющего коэффициент пересчета, обеспечивающий усреднение входной счетной информации за M периодов опорного сигнала. Через блок 13 инверторов код старших разрядов счетчика 12 поступает, на входы сумматора 14. На вторые входы сумматора 14 поступает сигнал с выхода счетчика 22, на счетный вход которого поступают импульсы от генератора 1 через ключ 21, управляемый триггером 20. Триггер 20 размыкает ключ по моменту прихода импульса с выхода нуль-органа 16 через делитель 18 частоты. Этот же импульс поступает на вход второго формирователя 19 задержанных импульсов; с второго выхода которого на вход разрешения записи регистра 15 поступает импульс, задержанный на время переходных процессов в четвертом счетчике

22 и сумматоре 14, С третьего выхода формирователя

i9 задержанных . импульсов на входы обнуления счетчика 12 и вход предустановки счетчика 22 поступает импульс, разрешающий запись в счетчик

22 количества импульсов, эквивалентных времени раэмыкания ключа 21.

Этот интервал времени равен времени задержки импульсов с первого выхода формирователя 19 эацержанных импульсов, по моменту появления которого триггер 20 устанавливается в единичное состояние, открывая тем самым прохождение импульсов генератора 1 через ключ 21 на счетчик 22 °

Коэффициент деления делителя частоты 18 р авен M поэтому к моменту формирования следующего импульса с его выхода на счетчике 22 фиксируется код, пропорциональный интервалу времени M периодов исследуемого колебания. При неподвижном роторе фазовращателя 4 период его выходного сигнала равен периоду опорного колебания, а так как разрядность четвертого счетчика 22 на единицу больше разрядности первого счетчика и делителя 18 частоты, то к моменту прихода очередного импульса с выхода делителя 18 частоты на триггер 20 счетчик 22 заполняется ровно наполовину.

При выполнении соотношения

1615615 гистра, причем выход первого сумматора является выходом устройства, о тгде F< — частота вращения вала, отклонение периода сигнала на выходе фаэовращателя .4 от номинального значения То пропорционально частоте вращения вала

F r Ьт cF2, Следовательно, зафиксированный на счетчике 22 код длительности M периодов сигнала несет информацию об оценке средней за M периодов опорного сигнала частоте вращения вала и на сумматоре 14 осуществляется вычитание (с учетом инвертора 13) ко- 20 дов средних за М периодов значений частоты вращения вала с выходов счетчиков 12 и 22. Этот результат фиксируется в регистре 15 по моменту прихода импульса разрешения записи с 25 второго выхода формирователя 19 задержанных импульсов и выдается на вход сумматора 11 в виде постоянной корректирующей поправки к коду мгновенного значения скорости вращения 30 вала, поступающему с выходов регистра

10. Такая коррекция обеспечивает уменьшение влияния возможного дрейфа фазочастотной характеристики фазового контура 5 на результат измерения скорости вращения вала.

Формула и э обретения

Цифровой тахометр, содержащий последовательно соединенные генератор, 40 первый счетчик, формирователь опорного сигнала, фазовращатель, а также первый и второй нуль-органы, первый и второй регистры, первый и второй сумматоры, блок инверторов, подклю- 45 ! ченный через последовательно соединенные второй сумматор и второй регистр к одному из информационных входов первого сумматора, другой вход которого связан с выходом первого ре- g0 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьш ения разрешающей способности, в него введены фазовый контур, первый и второй триггеры, первый и вто1 рой ключи, первый и второй формирователи задержанных импульсов, второй, третий и четвертый счетчики и делитель частоты, вход которого подключен к выходу второго нуль-органа, входу первого формирователя задержанных импульсов и первому входу первого триггера, выход делителя частоты соединен с первым входом второго триггера и с входом второго формирователя задержанных импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход которого подсоединен к управляющему входу второго ключа, второй и третий выходы второго формирователя задержанных импульсов соединены соответственно с входом разрешения записи второго регистра и входом предустановки третьего и четвертого счетчиков, выходы которых соединены соответственно с входом блока инверторов и вторым входом второго сумматора, информационные вхо ды первого и второго ключей соединены с выходом генератора, выход второго ключа соединен со счетным входом четвертого счетчика а выход первого ключа соединен со счетными входами второго и третьего счетчиков, вход предустановки второго счетчика соединен с первым выходом первого формироьателя задержанных импульсов, второй выход которого подсоединен к входу разрешения записи первого регистра, информационный вход первого регистра подсоединен к выходу второго счетчика, управляющий вход первого ключа подсоединен к выходу первого триггера, выход фазовращателя соединен с входом второго нуль-органа и через последовательно соединенные фазовый контур и первый нуль-орган. — с вторым входом первого триггера.

16156)5

Составитель M,Òèõoíoâ

Техред Л.Олийнык

Редактор И. 1улла

Корректор Э.Лончакова

Заказ 3983 Тираж 459 Подписное

BHHHI1H Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101