Устройство для измерения угловой скорости и ее приращения

 

з

:!

\

О rl И С А Н И Е (п) 488141

ИЗОБР ЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со)оз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 16.08.71 (21) 1693045/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.10.75. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 13.04.76 (51) М. Кл.- зG 01Р 11 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531.771(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. К. Петунин и М. А. Радько (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

И ЕЕ ПРИРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности, к устройствам измерения с частотными датчиками.

Известны устройства для измерения параметров движения с частотными датчиками, в которых изме)ряется период импульсов частотных датчиков, а затем результат измерения преобразуется в число, соответствующее частоте. Приращение измеряемой величины определяется путем вычитания двух результатов измерения.

Недостатком известных устройств является необходимость пересчета результатов измерения для получения измеряемой величины в требуемых единицах, что усложняет автоматизацию измерений, Для автоматического получения результата измерения в требуемых единицах предлагаемое устройство снабжено двумя блоками масштабирования, включающими в себя дешифраторы совпадения, число которых равно числу поддиапазонов измерения, и схему

«ИЛИ», входы которой соединены с выходами дешкфраторов совпадения, а выход — соответственно со входом выключения триггера управления ключом счетчика управления блока преобразования периода в угловую скорость или блока измерения п риращения угловой скорости, а также триггеров управления дешифраторов совпадения, которые своими входами подключсны к выходам одной пз схем совпадения фиксатора поддиапазонов, а выходами — к одному из дешифраторов совпадения в каждом блоке масштабирования, прп этом

5 остальные входы дешифраторов совпадения соединены с разрядами счетчика выходной частоты делителя.

На чертеже показана блок-схема описываемого устройства, содержащего датчик 1 с ча10 стотным выходом, блок 2 управления, блок 3 измерения периода импульсов датчика 1, блок

4 преобразования периода в величину угловой скорости, блок 5 измерения приращения угловой скорости и генератор 6 образцовой частоты.

Блок 2 включает в себя счетчик 7, две схемы совпадения 8, 9 и схему «ИЛИ» 10. Потенциальные входы схем совпадения 8, 9 подключены к выходу первого и m-ro разрядов счетчика 7, а импульсные — к выходу датчика 1. Блок управления имеет четыре импульсных выхода. На выходе 1 появляется порвый импульс датчика 1 на выходе II — т-ый импульс, на выходе III — 1-й и m-ый импульсы, .на выходе IV — (р+1) -ый импульс, где р— емкость счетчика 7. Последний используется для приведения всех блоков устройства в исходное состояние.

Блок 3 содержит счетчик 11 числа периода, 30 дешифратор 12 наименьшего числа периода, 488141 ключ 13, триггер 14 управления ключом 13, и переключатель диапазонов, состоящий из счетчика 15, ключа 16, схем совпадения 17, 18, 19 фиксатора поддиапазонов и схемы «ИЛИ»

20. Ключ !6 управляется триггером 14 и пропускает в счетчик 15 импульсы датчика 1.

Счетчик 11 через ключ 13 связан с выходом генератора б и подсчитывает число импульсов образцовой частоты за один или несколько периодо, импульсов датчика 1. Для обеспечения требуемой точности измерения число в

;четчике 11 не должно быть меньше некоторо о Л „,.ш, которое определяется точностью измерения и частотой генератора 6. Это число заносится в дешифратор 12, который связан с потенциальными управляющими входами схем совпаде::ия 17, 18 и 19.

Схемь : совпадения 17, 18, 19 своими первыми имп.льсными входами соединены с выходом кл,оча 16, второй потенциальный вход схемы 1 — с выходом первого разряда счетчика 15, а вторые импульсные входы схем 18 и 19 сос.чинены с выходами п1-го и ng-го разрядов счетчика 15 соответственно. Выходы схем 17, 18, 19 присоединены ко входам схемы 25

«ИЛИ» 20, Указанная связь элементов приводит к тему, что если на выходе дешифратора

12 имее; ся разрешающий потенциал, то на входах схемы 20 появятся импульсы после

2-ого (п, +1) -oI O и (ri>+ i ) -ого" импульсов дат- 30 чика 1. Выход схемы 20 связан со входом триггера 14, который выключает ключи 13 и

16 при пзявлении импульса.

Блок - преобразования периода в величину угловой скорости включает в себя счетчик 21, 35 ключ 22, пропускающий импульсы с генератора б на счетчик 21, 1 риггер 23 управления ключом 22, схемы «И» 24, схему «ИЛИ» 25 и счетчик 26 выходной частоты делителя.

Счетч1:ки 11, 21, схемы (24 и 25) образуют 40 управля мый делитель частоты. Потенциа 7bные вхо;,ы схем «И» 24 подключены к потенциальны:.1 - выходам разрядов счетчика 11, а импульс: ые — к импульсным выходам разрядов счет-1ика 21, причем, если один вход схе- 45 мы 24 связан, например, с первым разрядом счетчика 11, то второй ее вход соединен с последним разрядом счетчика 21 (числа разрядов счет IIIKQB 11 и 21 одинаковы). Если в счетчике 11 записано число 50

N: — «,2q + а,21 — +... + а 2 + а 12 =

q»1

a12q- 1 — Š(1)

55 то на выходе схемы «ИЛИ» 25 будут появляться импульсы, сумма рная частота следования

KOTO PbIX PBBH3

q-,1

+aq+i 1 = fo gа12 (2)

1 где f частота генератора б; a„— коэффициент состояния разрядов счетчика 11, прини- 65 мающий значение 1 или 0; д+1 — число раз. рядов счетчиков 11 и 21, За время преобразования Т„р в счетчике 26 будет записано число импульсов

q-, 1

МIs = 7„ 1„;» a,2- (3)

Выбрав Т„р таким, чтобы число импульсов, записанное в счетчике 21, было равно

Л = T„gf,„ (4) получим

М= (5)

У, а;2

Так как в счетчике 21 должно быть записано число, выражающее измеряемую скорость в требуемых единицах, то

Л =- К = -IC f„=- -K =- " (6) оЛ где К вЂ” коэффициент пропорциональности. необходимый для получения числа М в требуемых единицах угловой скорости, n= 1, и1 или n — число периодов импульсов датчика 1 в зависимости от диапазона измерения периода, Л вЂ” число импульсов в счетчике 11.

Но тогда

q-1

-,.Qnf,„Л1Д4:.-- )) а 2 1 -1 — 1

N1S —: Nis2q (7) Таким образом, к моменту времени, когда счетчиком 26 будет подсчитано число импульсов равное Л „в счетчике 21 будет записано число М, пропорциональное угловой скорости и>

© с коэффициентом пропорциональности К.

На разных,иапазонах измерения число измеряемых периодов различно, и число Л,. должно быть разным. Узел выключения счетчика 21 образован дешифраторами совпадения

27, 28, 29, схемой «ИЛИ» 30 и триггерами управления 31, 32, 33. Выход схемы «ИЛИ» 30 подключен к триггеру 23 управления ключом

22 счетчика 21.

В дешифраторы 27, 28, 29 заносятся числа

V„, соответствующие поддиапазонам измерения. Сигнал прекращения счета счетчиком определяется набором числа периодов измеряемой частоты (сигнал с выхода схем 17, 18, 19) и достижением заданного числа У„(дешифраторы 27, 28, 29).

Блок измерения приращения угловой скорости осуществляет вычисление разности двух значений угловой скорости, измеренных в .начале и конце интервала измерения. Он содержит реверсивный счетчик 34, ключи 35, 36, триггера управления 37, 38 ключами 35, 36, дешифраторы совпадения 39, 40, 41 и схему

«ИЛИ» 42.

Также как в счетчике 21, в счетчике 34 записывается число, соответствующее угловой скорости, При этом в счетчике 26 должно быть записано число я «Ю%г

2S: пг2гг (8) которое находится также, как число Ж!. из выражения (7). После набо!ра числа Л2, запись в счетчик 34 прекращается. Это обеспечивается управлением ключами 35, 36 при помощи дешифраторов 39, 40, 41 и схемы 42 так же как производится выключение ключа 22.

Работает устройство следующим образом.

Перед началом работы счетчики 7, 11, 15, 21, 26 и 34 обнулены, ключи 13, 16, 22, 35, 36 заперты. Первый импульс датчика 1 открывает ключи 13 и 16, и на счетчик 11 начинают поступать импульсы генератора 6. Этот же первый импульс подготавливает к срабатыванию приггер 37 управления ключом 35. В это же время на счетчик 15 поступают импульсы датчика 1. Если за время первого периода сигнала датчика 1 в счетчике ll накопится число

К.„„„, определяющее точность измерения, то на выходе дешифратора 12 появится разрешающий потенциал, и второй импульс датчика 1 с выхода первого разряда счетчика 15 через схему «И» 17 пройдет на выход схемы «ИЛИ»

20. Если же частота сигнала датчика 1 достаточно высока, то на выходе схемы 20 появится импульс со схемы 18 или 19 после прохождения и! или п2 периодов сигнала датчика 1.

Импульс .на выходе схемы «ИЛИ» 20 закрывает ключи 13, 16 и пе!ребрасывает триггеры

23, 37, открывая тем самым ключи 22 и 35.

По мере заполнения счетчика 21 на выходе схемы «ИЛИ» 25 появляются импульсы, заполняющие счетчик 26. Как только в счетчике

26 накопятся числа импульсов, соответствующие выражениям (7) и (8), на выходе схем

«ИЛИ» 30, 42 появятся импульсы, которые закроют ключи 35, 22. При этом в счетчиках 21 и 34 запишутся значения — - и — - соответст2 т венно, где т — число части разрядов счетчика

7. На этом первый этап работы заканчивается.

На втором этапе начальным является т-ный импульс датчика 1, который, пройдя схемы 9, 10, открывает ключи 13, 16 и подготавливает триггер 38 (счетчики 11, 15, 26 в конце первого этапа обнуляются). Начинается измерение угловой скорости .на конце интервала измерения. После набора требуемого числа периодов сигнала датчика 1 как и ранее срабатывает схема 20, закрывающая ключи 13, 16 и открыВйюшнй к 1ю!1!1 2 и 36 1!!1 ла 11м11у «1ьсов1 ы торые поступят на вход счетчиков 26 и 34 также определяются выражениями (7) и (8). После окончания счета счетчиками 26 и 34 в них

5 запишутся числа, соответствующие - - и

При этом счетчик 21 оба этапа работает на сложение, а счетчик 34 во время второго этапа

10 работает на вычитание. 11оэтомi в конце liilтервала измерения в счетчике 26 будет записано среднее значение скорости вращения за интервал изменения, а в счетчике 34 — приращение скорости вращения за это же время.

llосле завершения второго этапа на выходе IV счетчика появляется импульс, который обнуляет все счетчики и подготавливает устроиство к следующему измереншо.

1аким образом, данное устройство позволя®0 ет автоматически производить перевод результата измерения в единицы скорости вращения с учетом поддиапазона измерения.

Предмет изобретения

Устройство для измерения угловой скорости и ее приращения, содержащее частотныи датчик, блок управления, генератор образцовой частоты, блок измерения периода с переключателем поддиапазонов, включающим в сеоя схемы совпадения фиксатора поддиапазонов, 30 блок преобразования пернода в угловую скорость, включающии в сеоя управляемыи делитель частоты, счетчик выходной частоты делителя и счетчик yïðàBëåíèÿ делителем и записи угловой скорости с ключом и триггером управления, и блок измерения приращения угловой скорости с реверсивным счетчиком, ключами и триггерами управления ключами, отличаю шийся тем, что, с целью автоматического получения результата изме!рения в требуемых

40 единицах, оно снабжено двумя блоками масштабирования, включающими в себя дешифраторы совпадения, число которых равно числу поддиапазонов измерения, и схему «ИЛИ», входы которой соединены с выходами деши4 фраторов совпадения, а выход — соответственно со входом выключения триггера управления ключом счетчика управления блока преобразования периода в угловую скорость илн блока измерения п!риращения угловой скоро50 сти, а также триггеров управления дешифраторов совпадения, которые своими входами подключены к выходам одной из схем совпадения фиксатора поддиапазонов, а выходами — к одному из дешифраторов совпадения

55 в каждом блоке масштабирования, при этом остальные входы дешифраторов совпадения соединены с разрядами счетчика выходной частоты делителя.

488141

4 !

1 ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

Составитель A. Широченский

Текред 3. Тараненко Корректор М. Лейзерман

Редактор С. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 573/9 Изд. ¹ 1892 Тиратк 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета .11инистров СССР по лслгм изобретений и от рытнй

113035, Москва, )l(-35, Раушская наб., д. 4/5