Цифровой измеритель скоростии соотношения скоростей

 

Союз Советских

Социалистических

Ресаубанк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ И ИЛЬСТВУ

<1 808934 (о1) Дополнительное к авт, сеид ву (22) Заявленс 1001.79 (23) 2710514/18-10 с присоединением заявки ИФ— (51)М. Кл З

G 01 Р 3/54

Государственный комитет

СССР яо дмаи изобретений и открытий (23) приоритет

Опубликовано 28.0281, сиоллетеиь т6 8

Дата олубликовенив оиисания 28.Р2,81 (53) УДК 531.767 (088.8) P2) Авторы изобретения

В. С. Лалазарьянц, П. П. Шпак и Е. И. Биц (71 ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ И СООТНОШЕНИЯ

CK0POCTER

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения скорости и соотношения скоростей рабочих органов металлорежущего станка.

Известны цифровые измерители, со- держащие частотный датчик, счетчик импульсов, блок задания временных интервалов, блок индикации и блок .правления (13, 523.

Недостаток этих устройств состоит в том, что их технологические воэможности ограничены измерением скорости вращения только одного рабочего органа.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее импульсные датчики эталонной и сравниваемой частоты, счетчики импульсов, подключенные к датчикам через схемы совпадения, блок индикации, триггеры,. формирователи, реле времени. Время измерения определяется емкостью счетчика импульсов эталонной частоты и величиной эталонной частоты (31.

Недостатком устройства является то, что при измерении соотношения скоростей двух рабочих органон, скорость которых нестабилиэирована и изменяется в широких пределах, в соответствии с изменением скорости будет изменяться и точность измерения.

Кроме того, известное устройство не позволяет производить измерение скорости рабочего органа наряду с измерением соотношения скоростей.

Цель изобретения — повышение быстродействия работы измерителя наряду

О с сохранением заданной точности измерения во всем диапазоне изменения скоростей.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель скорости и соотно-!

5 шения скоростей, содержащий датчики эталонной и сравниваемой частоты, счетчики импульсон эталонной и сравниваемой частоты и блок индикации, введены анализатор частоты, выполнен20 ный на первой и второй схемах совпадения, первый и второй триггеры диапазонов измерения эталонной частоты, третья, четвертая, пятая, шестая, седьмая и восьмая схемы совпадения, 25 блок управления, триггер разрешения счета.и декадный делитель, при этом датчик эталонной частотй соединен со счетным входом счетчика импульсов эталонной частоты и связан с первым

QQ входом блока управления через первый вход третьей схемы совпадения, подключенной вторым входом к инверсному выходу первого триггера диапазонов измерения эталонной частоты и второму входу восьмой схемы совпадения.

Третий вход третьей схемы совпаде5 ния подключен к инверсному выходу

|второго триггера диапазонов измерения эталонной частоты и первому входу восьмой схемы совпадения; Четвертый вход третьей схемы совпадения соединен с прямым выходом триггера разрешения счета третьим входом четвертой схемы совпадения и первым входом пятой схемы совпадения. Первый вход четвертой схемы совпадения соединен с прямым выходом первого триггера г г диапазонов измерения эталонной частоты и первым входом шестой схемы совпадения. Второй вход четвертой схемы совпадения соединен с выходом счетчика импульсов эталонной частоты. 26

Второй вход пятой схемы совпадения соединен со старшим разрядом счетчика импульсов эталонной частоты, а третий вход пятой схемы совпадения соединен с прямым выходом второго 25 триггера диапазонов измерения эталонной частоты первым входом пулевой установки первого триггера диапазонов измерения эталонной частоты и первым входом седьмой схемы совпадения. Выходы четвертой и пятой схем совпадения соединены соответственно со вторым и третьим входами блока управления, а четвертый вход блока управления соединен с инверсным выходом триггера разрешения счета и четвертыми входами первой и второй схем совпадения анализатора частоты, первый, второй и третий входы которых соединены с разрядами счетчика импульсов эталонной частоты, 4О первый вход нулевой установки которого соединен с единичным входом триггера разрешения счета и вторым эыходом блока управления. Второй вход нулевой установки счетчика им.пульсов эталонной частоты соединен с нулевыми входами триггеров диапазонов измерения и разрешения счета и первым выходом блока управления. Единичные входы первого и второго триггеров о диапазонов измерения эталонной частоти соединены соответственно с выходами первой и второй схем совпадения, Третий выход блока управления соединен со входами нулевой установки счетчика импульсов сравниваемой частоты и декадного делителя, счетный вход которого соединен с датчиком сравниваемой частоты и третьим входом восьмой схемы совпадения. Первый выход декадного делителя соединен со вторым входом шестой схемы совпаде»: ния, а второй выход декадного делите ля соединен со вторым входом седьмой схемы совпадения. Выходы шестой, седьмой и восьмой схем совпадения соедииены соответственно с первым, вторым и третьим счетными входами счетчика импульсов сравниваемой частоты. Четвертый и пятый выходы схем управле ния соединены соответственно со вхо-. дами сброса и записи блока индикации, соединенного также с выходом счетчика импульсов сравниваемой частоты.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 диаграмма входных и выходных сигналов блока управления.

Предлагаемое устройство состоит из датчиков 1 и 2 импульсов с частотами, пропорциональными соответственно эталонной и сравниваемой скорости, счетчиков 3 и 4 импульсов эталонной и сравниваемой скоростей„ блока 5 индикации, анализатора б частоты, собранного на первой и второй схемах 7 и 8 совпадения, первого и второго триггеров 9 и 10 диапазонов изменения эталонной скорости, причем число ячеек совпадения э анализаторе частоты и триггеров диапазонов íà 1 меньше числа диапазонов, третьей, четвертой и пятой схем 11, 12 и 13 совпадения, блока

14 управления, триггера 15 разрешения счета, декадного делителя 1б частоты и шестой, седьмой и восьмой схем

17, 18 и 19 совпадения.

Датчик 1 эталонной частоты используется при измерении соотношения скоростей, он представляет собой импульсный преобразователь угла поворота или линейного перемещения в число импульсов, частота которых пропорциональная скорости ведущего (эталонного) рабочего органа, а датчиком 2 импульсов сравниваемой скорости слу-:. жит преобразователь угла поворота или линейного перемещения в число импульсов, сочленяемый с рабочим органом, скорость которого или отношение скорости которого к скорости эталонного рабочего органа изменяется. В частности, э рассматриваемом цифровом изме"" рителе, разработанном для измерения минутных или оборотных подач металлорежущего станка, на эталонный рабочий орган принят шпиндель (планшайба), относительно скорости которого измеряется скорость перемещения суппорта (так называемая оборотная подача).

B режиме измерения соотношения скоростей(оборотной подачи) устройство работает следующим образом.

Цикл измерения включает в себя грубую оценку скорости вращения планшайбы и, в соответствии с этигл, выбор диапазона, осуществляемые в течение 0,2 с с помощью счетчика 3, анализатора б частоты, триггеров 9, 10 и 15 и непосредственного измерения относительной скорости подачи.

Время измерения равно периоду сле808934 дования импульсов, снимаемых с выхода одной из ячеек 11, 12 или 13 совпадения в зависимости от выбранного диапазона.

Работа всех узлов устройства синхронизируется импульсами начальной установки TR1, формируемыми блоком

14 управления. Период следования синхронизирующих импульсов равен времени индикации.

8 исходном состоянии сигналами

ТК1., TR2, TR3, счетчики 3, 4 и 16, блок 5 индикации и триггеры 9, 10 и 15 установлены в нуль, при этом нулевьм сигналом с прямого выхода триггера 15 схемы 11, 12 и 13 совпадения f5 заперты.

Цикл измерения начинается с исчезновением импульса ТК1 сброса в нуль счетчика 3, при этом он в течение

0,2 с подсчитывает импульсы датчика

1, тем самым приближенно определяя 2О скорость вращения планшайбы, если последняя окажется в пределах первого диапазона скоростей, на выходе анализатора б частоты сигналы отсутствуют и триггеры 9 и 10 второго и 75 третьего диапазонов остаются в исходном состоянии. При этом с инверсных .выходов триггеров 9 и 10 на вход схем

11 и 19 совпадения поступают единичные сигналы, подготавливающие эти схемы к работе, а схемы 12, 13, 17 и 18 совпадения оказываются запертыми до конца цикла измерения нулевыми сигналами с прямых выходов триггеров 9 и 10.

При поступлении, по истечении

0,2 с,на единичный вход триггера 15 разрешения счета импульса Т51, ои устанавливается в единичное состояние, запирая нулевым сигналом инверсного выхода схемы 7 и 8 совпадения 40 анализатора 6 частоты и подает единичный сигнал своего прямого выхода на вход схемы 11 совпадения, разрешая прохождение через нее импульсов датчика 1. При поступлении первого импульса датчика 1 через схему 11 на первый вход блока 14 управления, на его третьем выходе появляется импульс ÒR2 сброса, обнуляющий счетчик

4 индикации, который начинает под- 5О считывать импульсы датчика 2 измеряемой скорости, пос=упающие на его счетный вход через схему 19 совпадения, за период следования импульсов эталонной частоты.

При поступлении импульса, датчика

1 в конце интервала времени индикации блок. 14 управления формирует сдвинутые друг относительно друга импульсы TR3, TS2, TR2. При этом результат измерения, зафиксированный во в счетчике 4, перезаписывается импульсоМ TS2 в блок 5 индикации. Одновременно с появлением импульса TR2 обнуления счетчика 4 блок управления выдает импульс TR1, по окончании которого вся схема измерителя оказывается в исходном состоянии, и цикл измерения повторяется.

Если скорость вращения планшайбы в процессе ее грубой оценки окажетсы в пределах второго диапазона скоростей, на выходе схемы 7 совпадения анализатора б появляется единичный сигнал, поступаюций на вход триггера

9 второго диапазона и устанавливающий его в единичное состояние. При этом схемы 12 и 17 подготавливаются к работе, а схемы 11, 13, 18 и 19 оказываются заперты до конца цикла измерения.

При Перебросе триггера 15 в единичное состояние схемы 12 и 17 совпадения подключаются в работу.,При этом через схбму 12 на второй вход блока

14 управления поступают импульсы с выхода 8 счетчика 3, период следования которых в 10 раз больше периода импульсов датчика 1 планшайбы, а счетчик 4 индикации за время, равное периоду следования импульсов на втором входе блока 14 управления, подсчитывает импульсы, поступающие е выхода 8 делителя 16 частоты через . схему 17, частота которых в 10 раэ меньше частоты импульсов датчика 2.

Аналогично работает схема в слу»-чае, когда скорость планшайбы находится в пределах третьего диапазона.

B этом случае на выходе схемы 8 совпадения анализатора 6 частоты по." является единичный сигнал, поступающий на вход триггера 10 третьего ди апазона и устанавливающий его в единичное состояние. Триггер 9 второго диапазона устанавливается при егоse . в нулевое состояние, а, следовательно, схемы 11, 12, 17 и 19 совпадения, до конца цикла измерения оказываются эапертьвюи нулевыки сигналами, поступающими на их входы с прямого выхода триггера 9 и инверсного выхода триггера 10, а схемы 13 и 18 подготавливаются к работе.

При перебросе триггера 15 разрешения счета в единичное состояние час" тота датчика 1, поделенная счетчиком

3 на 100, подается с его выхода 80через схему 13 совпадения на третий вход блока 14 управления, а счетчик

4 индикации эа время, равное периоду следования импульсов на третьем входе блока 14 управления, подсчитывает импульсы, частота которых в

100 раэ меньше частоты импульсов датчика 2,.поступающего на его синхровход через схему 18 совпадения с выхода 80 делителя 16 частоты.

При работы устройства в режиме измерения скорости (минутной подачи) счетчик 3, триггеры 9, 10 и 15 остаются в нулевом состоянии, при этом схемы 11, 12, 13, 17 и 18 совпадения ,в течение всего цикла измерения окаIçûâàþrñÿ запертыми. Блок управления

808934

Формула изобретения

Цифровой измеритель скорости и соотношения скоростей, содержащий датчики эталонной и сравниваемой частоты, счетчики импульсов эталонной и сравниваемой частоты и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия работы с сохранением заданной точности измерения во всем диапазоне изменения скоростей, в него введены анализатор частоты, выполненный на первой и второй схемах совпадения, первый и второй триггеры,диапазонов измерения эталонной частоты, третья, четвертая, пятая, шестая, седьмая и восьмая схемы совпадения, блок управления, триггер разрешения счета и декадный делитель, при этом датчик эталонной частоты соединен со счетным входом счетчика импульсов эталонной частоты и связан с первым входом блока управления через первый вход третьей схемы совпадения, подключенной вторым входом к инверсному выходу первого триггера диапаэонов измерения эталонной частоты и второму входу восьмой схемы совпадения, третий вход третьей схемы совпадения подключен к инверсному выходу второго триггера диапазонов измерения эталонной частоты и первому входу восьмой схемы совпадения, четвертый вход третьей схемы совпадения соединен с прямком выходом триггера разрешения счета третьим входом четвертой схемы совпадения и первым входом пятой схемы совпадения, а первый вхо четвертой схемы совпадения соединен пряьюм выходом первого триггера диапазонов измерения эталонной частоты и первым входом шестой схемы совпаде ния, второй вход четвертой схемы сов падения соединен с выходом счетчика

Источники информации, д принятые во внимание при экспертизе с 1. Авторское свидетельство СССР

9 386339, кл. G 01 P 3/54.

2. Авторское свидетельство СССР— gp Р 512429, кл. G 01 P 3/54.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 388229, кл. G 01 P 3/54. в этом случае через промежутки времени, отсчитываемые с помощью кварцевого генератора, равные времени индикации, выдает сдвинутые друг относительно друга импульсы TR3, TS2, TR2. При этом происходит обнуление блока 5 индикации, запись в него результатов измерения, произведенных счетчиком 4 за время индикации, и сброс счетчика 4 в нуль, после чего цикл измерений повторяется.

Таким образом, предлагаемое устройство цифрового измерителя позволяет при изменении эталонной скорости в широком диапазоне, ограничить время измерения в определенных пределах, обеспечивающих высокую точность измерения (порядка 0,1-0,15%) и требуемое быстродействие. импульсов эталонной частоты, второй же вход нятой схемы совпадения соеди,нен со старшим разрядом счетчика импульсов эталонной частоты, третий вход пятой схемы совпадения соединен с прямым выходом второго триггера диапазонов измерения эталонной частоты первым входом нулевой установки первого триггера диапазонов измерения эталонной частоты и первым входом седьмой схемы совпадения, а выходы четвертой и пятой схем совпадения соединены соответственно со вторым и третьим входами блока управления, четвертый вход блока упуавления соединен с инверсным выходом триггера разрешения счета и четвертымн входами первой и второй схем совпадения анализатора частоты, первый, второй и третий входы кот рых соединены с разрядами счетчика нм20 пульсов эталонной частоты, первый вход нулевой установки которого соединен с единичным входом триггера разрешения счета и вторым выходом блока управления, а второй вход ну25 левой установки счетчика импульсов эталонной частоты соединен с нулевыми входами триггеров диапазонов измерения и разрешения счета и первым выходом блока управления, причем

Зо единичные входы первого и второго триггеров диапазонов измерения эталонной частоты соединены соответствен= но с выходами первой и второй схем совпадения, а третий вьиод блока управления соединен со входами нулевой установки счетчика импульсов сравниваемой частоты и декадного делите.— ля, счетный вход которого соединен с датчиком сравниваемой частоты и третьим входом восьмой схемы совпадения, 40 первый выход декадного делителя соединен со вторым входом шестой схемы совпадения, а второй выход декадного делителя соединен со вторым входом седьмой схемы совпадения, выходы

45 шестой, седьмой и восьмой схем совпадения соединены соответственно с первым, вторым и третьим счетными входами счетчика импульсов сравниваемой частоты, при этом четвертый и пятый выходы схемы управления соединены соответственно со входами сброса и записи блока индикации, соединенного также с выходом счетчика импульсов сравниваемой частоты, 808934

oJ рожин изморонил гоотно оцл

Е (TR1) (rsr) (юю) (иг) (rrrz) (таз) (rsvp) (тва)

Фиг. Х

Эаказ 401/46

Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель й. Трегубов

Редактор П. Макаревич Техред . И.йсталош Корректор М. Вигула