Устройство для контроля частоты вращения

 

Сущность изобретения; устройство содержит датчик скорости вращения 1. формирователь импульсов 2, блок измерения и анализа информации 3, блоки элементов И 4 и 16. блок начальной установки 5. триггеры 6 и 8. элементы ИЛИ 7 и 17. генератор тактовых импульсов 9, распределитель импульсов 10, генератор имитационных сигналов 11, блок запоминания результатов проверок 12, компаратор 13, блок уставок 14. элемент И 15, блок памяти 18 1 ЗА ф-лы, 4 ил, 1 таба

ОЙИСЗЙ4ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТ Э

С0

СР т.м с0

ОО

Фиг. l

Комитет Российской Федерации по пателтам и товарльтм злакам (21) 4789174/10 (22) 05.02.90 (46) 15.1193 Бюл. Мв 41-42 (71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" (72) Мурашко AM„ Титов МА; Астафьева ЛА; Федоров В.И. (73) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ (в) RU (11) 2003108 С1 (51) 5 G 01 P 3 48 (57) Сущность изобретения: устройство содержит датчик скорости вращения 1, формирователь импульсов 2, блок измерения и анализа информации 3, блоки элементов И 4 и 16, блок начальной установки 5, триггеры 6 и 8, элементы ИЛИ 7 и 17, генератор тактовых импульсов.9, распределитель импульсов 10, генератор имитационных сигналов 11, блок запоминания результатов проверок 12, компаратор

13, блок уставок 14, элемент И 15, блок памяти 18.

1 з.п. ф-лы,4ил„1табп

2003108

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к мэлоинерционным устройствам контроля частоты вращения, и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частотной форме, Известно устройство аналогичного назначения, содержащее датчики скорости вращения, блок измерения и анализа информации, состоящий из счетчиков, триггеров, мажоритарных элементов, элементов задержки, задатчиков предельных значений частоты вращения и формирователя выходных команд. Устройство контролирует частоту вращения, формируя выходные сигналы при выходе ее за пределы рабочего диапазона.

Предусмотренное в устройстве резервирование может обеспечить высокую надежность устройства только в период его изготовления, когда имеется возможность проверки функционирования каждого резервированного элемента схемы. Во время эксплуатации устройства, когда доступа к элементам схемы нет, высокая надежность устройства не может быть гарантирована, так как в этот период возможны неконтролируемые отказы .резервированных элементов.

Кроме того, в устройстве не предусмотрена проверка в процессе эксплуатации электрического соединения цепей датчика скорости вращения с входом измерительной схемы.

Таким образом, существенным недостатком известного устройства является его низкая надежность в период эксплуатации, Известен сигнализатор предельных значений частоты вращения, выполняющий функции контроля частоты и вырабатывающее командные сигналы при выходе частоты вращения за установленные пороговые значения. Сигнализатор содержит датчик скорости вращения, формирователь импульсов, блок начальной установки, блок измерения и анализа информации, состоящий из блока управления, генератора опорной частоты, счетчика, дешифратора. четырех Dтриггеров, четырех элементов ИЛИ, шести элементов И, трех пороговых накопителей импульсов и формирователя выходных команд. Существенным недостатком этого устройства является его низкая надежность, поскольку в нем в период эксплуатации не предусмотрены проверка его работоспособности и проверка электрического соединения цепей датчика скорости вращения с входом измерительной схемы.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля частоты вращения, содержащее датчик скорости вращения, подключенный через формирователь импульсов, к первому входу блока измерения и анализа информации, к второму входу которого подключен блок начальной уста10. новки, введены блок элементов И, два триггера, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, генератор имитационных сигналов, блок запоминания результатов проверок, компаратор, блок уставок, элемент И, при этом первый вход блока измерения и анализа информации подключен к С-входу первого триггера, второй вход к R-входу первого триггера, а выход этого блока — к инфор20 мационной шине, первому входу блока элементов И, второму входу блока запоминания результатов проверок. первый вход которого соединен со вторым выходом распределителя импульсов и первым входом генератора имитационных сигналов, третий вход с R-входом триггера, а выход этого бло: ка соединен с первым входом компараторэ, второй вход которого подключен к выходу блока уставок, а выход компаратора — к вто30 рому входу элемента И, вход блока начальной установки соединен с потенциальной шиной питания, а выход с R-входами первого и второго триггеров, выход блока элементов И соединен с сигнальной шиной, а его второй вход соединен с шиной готовности и прямым выходом второго триггера, D-вход которого подключен к потенциальной шине питания, С-вход — к выходу элемента ИЛИ, э инверсный выход соединен через генера40 тор тактовых импульсов с входом распределителя импульсов и непосредственно с вторым входом генератора имитационных сигналов, выход которого подключен к одному из входов формирователя импульсов, 45 первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом первого триггера, а второй вход — с выходом элемента И, первый вход которого подключен к третьему выходу распределителя импульсов, первый выход которого со50 единен с 0-входом первого триггера. При этом блок запоминания результатов проверок содержит второй блок элементов И, второй элемент ИЛИ и блок элементов памяти, при этом первый, второй, третий sxo55 ды и выход блока запоминания результатов проверок являются соответственно первым и вторым входами второго блока элементов

И. третьим входом и выходом блока элементов памяти, первый выход второго блока элементов И через второй блок, элемент

2003108

25

ИЛИ соединен с первым входом блока элементов памяти, второй вход которого подключен к второму выходу второго элементов

И.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для контроля частоты вращения; на фиг,2,3 — диаграммы сигналов на отдельных элементов устройства; на фиг,4— один из возможных вариантов выполнения блока запоминания результатов проверок.

Устройство для контроля частоты вращения содержит датчик 1 скорости вращения, формирователь 2 импульсов, блок 3 измерения и анализа информации, блок 4 элементов И, блок 5 начальной установки, первый триггер 6, элемент ИЛИ 7, второй триггер 8, генератор 9 тактовых импульсов, распределитель 10 импульсов, генератор 11 имитационных сигналов, блок 12 запоминания результатов проверок, компаратор 13, блок 14уставок и элемент И 15, причем блок

12 запоминания результатов проверок состоит из второго блока 16 элементов И, второго элемента ИЛИ 17 и блока 18 элементов памяти.

В устройстве предусмотрена автоматическая проверка работоспособности устройства (самопроверка), имеющая место до запуска исследуемого агрегата после каждой подачи на устройство напряжения питания. При этом в случае отказа устройства предусмотрена блокировка его выхода..

Кроме того, в устройстве обеспечивается rlpoeepKa электрического соединения датчика 1 с входом измерительной схемы.

При обрыве датчиковых цепей имитационный сигнал генератора 11 не сможет посту-. пить на вход формирователя 2, и измерительная схема не будет реагировать на эти сигналы. В этом случае результаты самопроверки будут отрицательны и выход устройства будет заблокирован, Блок 5 начальной установки, первый триггер 3, первый блок 4 элементов И обеспечивают блокировку выхода устройства и включение генераторов 9 и 11 на время проведения самопроверки, Первый триггер 6 и первый элемент

ИЛИ 7 исключают процесс самопроверки при поступлении импульсов от датчика 1, то есть исключают самопроверку при работе исследуемого агрегата, Генератор 9 и распределитель 10 формируют импульсы, управляющие процессом самопроверки.

Блок 12 запоминания результатов проверок, компаратор 13, блок 14 уставок и элемент И 15 обеспечивают запоминание и последующий анализ результатов самопроверки.

Устройство работает следующим образом, После подачи на устройство напряжения питания на входе блока 5 начальной установки появляется потенциал, соответствующий логической "1" (фиг.2) и блок 5 формирует одиночный импульс, который устанавливает в исходное состояние блоки 3, 12 и триггеры 6, 8. После этого блок 3 оказывается подготовленным к контролю длительности периода входных сигналов, а блок 12 — к записи результатов проверок, с инверсного выхода триггера 8 на вход генератора 9 подается разрешающий сигнал, и генератор 9 начинает вырабатывать импульсы, с прямого выхода триггера 8 на второй вход блока 4 подается запрещающий сигнал и выходы блока 3 оказываются заблокированными, на выходах элементов памяти блока 12 и триггера 6 устанавливается сигнал, соответствующий логическому "0".

Импульсы генератора 9 поступают на вход распределителя 10, на выходах которого поочередно формируются одиночные импульсы. Импульс с первого выхода распределителя 10 в виде потенциала, соответствующего логической "1", подается на

0-вход триггера 6.

Если включение питания произошло после запуска исследуемого агрегата (например, в результате кратковременного повреждения сети электропитания), когда датчик 1 генерирует сигналы, то первый же импульс, поступающий с формирователя 2 на С-вход триггера 6 включит триггер 6, на его выходе появится логическая "1", импульс с выхода триггера 6, пройдя через элемент 7, поступит на С-вход триггера 8, Так как Р-вход этого триггера подключен к шине питания, соответствующей логической "1", то произойдет включение триггера 8. При этом на инверсном выходе триггера 8 появится запрещающий сигнал, прекратятся генерация управля, ощих сигналов и процесс самопроверки.

Если же включение питания произошло до запуска исследуемого агрегата, когда датчик 1 не генерирует сигналов, то с формирователя 2 не будут поступать импульсы на С-вход триггера 6 и он останется в исходном состоянии. В этом случае процесс самопроверкии будет продолжен.

Импульсы с вторых выходов распределителя 10 подаются на генератор 11 и блок

12. При этом генератор 11 начинает формировать имитационные сигналы, которые подаются на второй вход формирователя 2.

Вторые входы блока 12 подключены к выходам блока 3. Поэтому на каждом такте самопроверки представляется возможным

2003108

Частота имитации

Предмет проверки

Число А

Такт проверки

000

100

100

Рз

100

101

101 фиксировать в блоке 12 реакцию блока 3 на имитационные сигналы, поступающие с генератора 11, Процесс самопроверки продолжается до тех пор, пока не будет зафиксирована реакция блока 3 на весь перечень частоты имитационных сигналов; гарантирующий подтверждение работоспособности устройства.

С окончанием на выходах 2 распределителя 10 последнего управляющего импульса в элементах памяти блока 12 будет записана информация о реакции блока 3 на имитационные сигналы генератора 11, Эта информация в виде кода будет поступать на первые входы компаратора 13, на вторые входы которого с блока уставок 14 подается код. соответствующий нормальной реакции блока

3 на имитационные сигналы.

Если числа на входах компаратора 13 одинаковы. то на выходе последнего сформируется открывающий сигнал, который подается на второй вход элемента И 15. В этом случае на последнем такте проверки на третьем выходе распределителя 10 сформируется открывающий импульс, который будет подан на первый вход элемента И 15 и так как на обоих входах этого элемента будут открывающие сигналы, то он выработает импульс, который пройдет через элемент

ИЛИ 7 и включит триггер 8.

При этом на прямом выходе триггера 8 появится сигнал, соответствующий логической "1". Произойдет разблокировка выхода

Отсутствие сигналов датчика оборотов

Срабатывание по низкой частоте

Несрабатывание по низкой частоте

Несрабатывание по высокой частоте

Срабатывание по высокой частоте

Анализ результатов прове ки устройства и формирование на соответствующей шине сигнала готовности устройства к работе.

Если же в результате отказа устройства

5 числа на входах компаратора 13 будут разные, то на выходе компаратора 13 не сформируется открывающий сигнал, элемент И

15 не выработает выходной импульс, триггер 8 останется в исходном состоянии, вы10 ход устройства будет заблокирован, сигнал готовности будет отсутствовать.

После окончания импульса на третьем выходе распределителя 10 работа генераторов 9, 11 и процесс самопроверки прекра15 щаются.

Связи между блоками 3 и 12, 10, 11 и 12 количественный состав блоков 12 и 13, а также настройка генератора 11 зависят OT

20 назначения и алгоритма работы блока 3, тоесть от назначения самого устройства.

Так, например, если устройство предназначено для контроля ухода частоты за пределы рабочего диапазона с выдачей ко25 манд по двум раздельным выходам (см. фиг.3), то очевидно самопроверка должна включать в себя 6 тактов в соответствии с таблицей, а схема блока 12 и его связей может быть такой, как показано на фиг,4.

30 (56) Авторское свидетельство СССР

M 1296941, кл. G 01 Р 3/48, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1677639, кл. 6 01 Р 3/48, 1989, 35

Наличие сигналов на выхо ах блока 3

2003108

>» й5

Й . 888 5 с с

Ъ н 1 у О

2-4

Йа.га // «

4 г

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержащее датчик частоты вращения, подключенный через формирователь импульсов к первому входу блока измерения и анализа информации, к второму входу которого подключен блок начальной установки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены блок элементов И, два триггера, элемент ИЛ И, генератор тактовых импульсов,. распределитель импульсов, генератор имитационных сигналов, блок запоминания результатов проверок, компаратор, блок уставок, .элемент И, при этом первый вход блока измерения и анализа информации подключен к С-входу первого триггера, второй вход - к R-входу первого триггера, а выход - к информационной шине, первому входу блока элементов И, второму входу блока запоминания результатов проверок, первый вход которого соединен с вторым выходом распределителя импульсов и первым входом генератора имитационных сигналов, третий вход - с R-входом первого триггера, а выход этого блока соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока уставок, а выход компаратора - к второму входу элемента И, вход блока начальной установки соединен с потенциальной шиной питания, а выходс R-входами первого и второго триггеров, выход блока элементов И соединен с сигнальной шиной, а его второй вход - с шиной готовности и прямым выходом второго триггера, О-вход которого подключен к потенциальной шине питания, С-вход - к выходу элемента ИЛИ, а инверсный выход соединен через генератор тактовых импульсов с входом распределителя импульсов и непосредственно с вторым входом генератора имитационных сигналов, выход которого подключен к одному иэ входов формирователя импульсов, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом первого триггера, а второй вход - с выходом элемента И, первый вход которого подключен к третьему выходу распределителя импульсов, первый выход которого соединен с Овходом первого триггера, 20 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок запоминания результатов проверок содержит второй блок элементов

И, второй элемент ИЛИ и блок элементов памяти, при этом первый, второй и третий входы и выход блока запоминания результатов проверок являются соответственно первым и вторым входами второго блока элементов И, третьим входом и выходом блока элементов памяти, причем первый выход второго блока элементов И через второй элемент ИЛИ соединен с первым входом блока элементов памяти, второй вход которого подключен к второму выходу, второго блока элементов И.

2003108

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3231

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

Составитель Е.Никитин

Редактор Н.Сильнягина Техред M.Moðãåíòàë - Корректор M,Ñàìáoðñêàÿ