Устройство для контроля скорости изменения частоты

 

(ii) 885884

Сом з Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву У 811156 (Sl)M. Кл. (22) Заявлено 20. 07. 79 (21) 2801076/18-21

G 0l P 3/46 с присоелинением заявки М

3оеудорство(иый комитет

СССР (23) Приоритет во делви изобретений и открытий

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень A(44

Дата опубликования описания 30 . 11. 81 (53) УДК621.317 (088.8) А.M.Ìóðàøêî и А.С.Карегин

1.

1

1 т (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ

ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к контрольно измерительной технике., в частности к малоинерционным устройствам контроля скорости вращения и ускорения и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля, в которых информация представлена в частотной форме °

По основному авт. св. 1т 811156 известно устройство для контроля скорости изменения частоты, содержащее датчик оборотов, формирователь входных сигналов, блок управления, счетчик, блок обработки кода периода, конъюктор, формирователь выходных сигналов и генератор эталонной частоты, причем блок обработки кода периода состоит из шифратора, блока умножения, блока разности периодов и блока сравнения (1 ).

Недостатком этого устройства является то, что он имеет низкую помехоустойчивость в условиях внешних помех, а также при кратковременных прерываниях сигналов датчика оборотов, обусловленных, например, обрывами или короткими замыканиями в датчике или его цепях. В этих случаях пропадание одного или нескольких сигналов датчика оборотов может привести к такой последовательности входных сигналов, которая имеет место при аварийной работе контролируемого объекта, и поэтому устройство может сформировать ложный выходной сигнал.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля скорости изменения частоты, содержащее последовательно соединенные датчик оборотов, формирователь входных сигналов, и блок управления, первьп, третий и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами счетчика и с первым входом основного конъюнктора, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к третьему входу счетчика, выход которого соединен через блок обработки кода со вторым входом основного конъюнктора, выход которого, соединен с первым входом формирователя выходных сигналов, дополнительно введены два блока сравнения, два коъюнкто" ра, два дизъюнктора и формирователь блокирующих импульсов, причем выход счетчика через первый блок сравнения соединен с первыми входами дополнительных дизъюнкторов, и непосредственно со входом второго блока сравнения, первый выход которого соединен с третьим входом основного конъюнктора, второй выход второго блока сравнения подключен ко второму входу первого дизъюнктора, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного конъюнктора, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления, и первому входу второго дополнительного конъюнктора второй вход которого соединен с выходом блока обработки кода, а выходс вторым входом второго дизъюнктора, третий вход которого через формирователь блокирующих импульсов подключен к выходу первого конъюнктора, выход вч орого дизъюнктора соединен со вторым входом формирователя выходных сигналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля скорости изменения частоты, на фиг. 2 возможный вариант устройства, на фиг. 3 — 5 — диаграммы,.поясняющие его работу.

В состав устройства входят дат-. чик 1 оборотов формирователь 2 входных сигналов, блок 3 управления, счетчик 4, блок 5 обработки кода периода, конъюнкторы 6-8, формирователь 9 выходных сигналов, генератор

10 эталонной частоты, блоки 11 и

12 сравнения, дизъюнкторы 13 и 14, формирователь 15 блокирующих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 1, соответствующий началу периода Т, поступает на формирователь 2, вырабатывающий при этом импульс., на переднем фрон1 те которого происходит залуск блока

3. При этом на первом выходе блока

3 появляется запрещающий импульс, а на втором выходе — разрешающий.

Импульс первого выхода блока 3 пода35

1. Результат обработки кода в олоке 5 не соответствует требованиям нормальной работы контролируемого объекта. При этом с выхода блока 5 на вход конъюнктора 6 будет подан открывающий сигнал (сигнал "Авария" ), а с другого выхода блока 5 на вход конъюнктора 7 — закрывающий сигнал.

1-1. При Т „. <Т. (Т „в счетчике

4 сформируется число, которое будет больше порога срабатывания блока 11, но меньше порога срабатывания блока

12. В этом случае на одном выходе блока 11 будет открывающий сигнал, а на ее другом выходе и на выходе блока 12 открывающие сигналы будут отсутствовать. Поэтому дизъюнктор

13 и конъюнкторы 7 и 8 будут закрыты, формирователь 15 не будет запущен, на всех трех входах дизъюнктора 14 открывающие сигналы будут отсутствовать и он не выработает сигнала начальной установки формирователя 9 °

885884 4 ется на первый вход счетчика 4 и запрещает поступление сигналов генератора 10 в счетчик 4.

После окончания импульса на вто5 ром выходе блока 3 появляется импульс управления на его третьем выходе, который подается на второй вход счетчика 4. На заднем фронте этого импульса происходит установка счетчика 4 и блока 3 в исходное состояние. При этом на первом выходе блока 3 появляется разрешающий сигнал и сигналы генератора 10 начинают заполнять счетчик 4. В последнем формируются коды чисел, информация о которых поступает на входы блока

5 обработки кода периода и блоки

11-12 сравнения.

В момент прихода следующего сигнала датчик 1, соответствующего окончания периода Т и началу периода Т„:+<, в счетчике 4 сформируется число N пропорциональное дли-е тельности периода Т1, в блоке 5 будет получен результат обработки кода периода.

При этом импульс первого выхода блока 3 запрещает поступление сигналов генератора 10 в счетчик 4.

Открывающий импульс второго выхода блока 3 поступает на вход конъюнктора 6 и входы конъюнкторов 7 и 8.

Возможны следующие варианты работы устройства, 5 88

Так как на всех трех входах конь-юнктора 6 будут открывающие сигналы, то он сформирует импульс, который запишет в формирователь 9 логическую "1"

1-2. Если Т С Т ;„ то в счетчике 4 сформируется число, меньшее порогов срабатывания блоков 11 и 12 и на одном выходе блока 11 будет закрывающий сигнал, на ее другом выходе — открывающий, а на выходе блока 12 открывающий сигнал будет отсутствовать. Поэтому конъюнкторы 6 и 7 будут закрыты, а дизъюнктор 13 и конъюнктор 8 открыты и выходной импульс конъюнктора 8 запустит формирователь 15, сигнал которого, пройдя через дизъюнктор 14, поступит. на установочный вход формирователя 9, установит этот формирователь в исходное состояние и заблокирует его счетный вход на вРемя +b )2 Т

1-3. Если же Т тТ „., то число в счетчике 4 будет больше порогов срабатываний блоков 11 и 12. В этом случае на одном выходе блока 11 и на выходе блока 12 будут открывающие сигналы, на другом выходе блока 11 .открывающий сигнал будет отсутствовать. При этом открывающий сигнал на выходе блока 12 появится до окончания периода Т„., и пройдя через дизъюнктор 19, установит формирователь 9 в исходное состояние.

В момент поступления импульса со второго выхода блока 3 на конъюнктор

8 происходит запуск формирователя

15> при этом счетный вход формирователя 9 будет заблокирован на вре..г„.

5884 6

3S

4S

S0 и 24 к выходам счетчика 4. Формирователь 15 блокирующих импульсов выполнен на ключе 26, RC- цепи 27 и триггера шмидта,28.

Устройство, представленное на фиг. 2, позволяет контролировать угловое ускорение по модулю (одновременный контроль положительного и отSS

2. Результат обработки кода в блоке 5 соответствует требованиям нормальной работы контролируемого объекта. При.этом с одного выхода блока

5 на вход конъюнктора 6 подается закрывающий сигнал, а с его другого выхода на вход кокъонктора 7 — открывающий.

В этом случае, независимо от того, в каком состоянии находятся блоки 11 и 12, конъюнктор 7 вырабатывает импульс, который, пройдя через дизъюнктор 14, устанавливает формирователь 9 в исходное состояние.

Аналогично том- как зто имело место в случаях 1-2 и 1-3, при Т„. ( (Т „или при Т 7 Т происходит затми"-"1 пуск формирователя 15 и счетный вход формирователя 9 будет заблокирован на время р1.

Во всех рассмотренных случаях после окончания импульса на втором выходе блока 3 появляется сигнал управления на его третьем выходе, который поступает на вход счетчика

4. На заднем фронте этого импульса происходит установка счетчика 4 и блока 3 в исходное состояние. С этого момента начнется новый цикл контроля параметров вращения.

Если на втором цикле контроля повторяется ситуация 1-1, то в формирователь 9 записывается вторая логическая "1" и он вырабатывает выходной сигнал.

Если же повторяется одна из ситуаций, при которых на формирователь 15 подается запускающий сигнал с конъюнктора 8, то выходной импульс формирователя -15 продлится в течение времени 1". 6 с момента последнего запуска и тем самым будет вновь. обеспечена блокировка счетного входа формирователя 9 на время Г ;„ 7

72 Ти1ах.

На фиг. 2 представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого устройства. В этом устройстве роль блока 3 управления выпол-, няют регистр сдвига и триггер, блок

5 обработки кода периода состоит из шифратора 16, в качестве которого использован блок тумблеров, блока

17 умножения чисел, блока 18 разности периодов, реализованного на счетчике обратного счета, блока сравнения 19. Формирователь 9 выходных сигналов состоит из счетчика 20 и выходного усилителя 21, генератор

10 эталонной частоты представляет собой мультивибратор.

Блок 11 сравнения состоит из конъюнктора 22 и триггера 23, а блок сравнения 12 — из конъюнктора 24 и триггера 25 ° При этом пороги срабатывания блоков 11 и 12 сравнения обеспечиваются соответствующим подключением входов конъюнкторов 22

885884

Такой алгоритм работы устройства обусловлен необходимостью запрета выдачи ложного сигнала при появлении случайной помехи в интервале АБ периода.Т„(фиг. 5), где Тп,1 O Т„,„, Trlk

55 рицательного предельных значений углового ускорения).

Введение в известное устройство двух блоков сравнения, двух дизъюнкторов, двух конъюнкторов, формирователя блокирующих импульсов с длительностью )2 Т 1и соответствующих связей, а также использование принципа накопления двух следующих друг за другом сигналов "Авария", позволяет полностью исключить ложное срабатывание устройства, обусловленное действием помех или прерыванием сиг-. налов датчика оборотов, при работе устройства в диапазоне скорости вращения, для которого выполняется условие и0

)0r

ЩФОХ - Ь где Ж „. и Ю вЂ” соответственно миниNC1X мальная и максимальная скорость вращения в заданном диапа-. зоне.

Выражая в последнем условии ско- . рость вращения через период вращения объекта контроля, получаем ж га

"(Tea%»T jn 06

®и1ОХ - стоу 4(Тв1и 1вС Х

На фиг. 3-5 приняты следующие условные обозначения: С1, С, С вЂ” сигналы датчика оборотов; П, II>, П

П 1 — помехи.

При этом вновь введенные функциональные элементы схемы и связи обеспечивают блокировку выхода устройства при подаче на его вход сигналов, период следования которых не соответствует заданному диапазону контроля скорости вращения, тем самым обеспечивается исключение ложного срабатывания при воздействии высокочастот,ных помех (фиг. 3 ), что реализуется блоком 11, и исключение ложного сиг. нала при кратковременных прерываниях сигналов датчика оборотов, что обеспечивается блоком 12, а также расширение импульса, блокирующего выход устройства, до значения G >)

72 Т „,что необходимо для исключения ложного сигнала при случайном сочетании помех (фиг. 4), когда два смежных периода Т,(и Т„ делятся двумя помехами П и По на четыре интервала Т„Т,,Т,. и Тп,причем Т <Т;„;

Тп4СТуи,1, Т 1. ><ТП> Ти1ОХи Т иИ ТОЪ < с Тюсих

8

В этом случае в момент окончания периода Т„ блок 11 вырабатывает сигнал, запрещающий прохождение сигнала

"Авария" блока 5, а также сигнал, разрешающий запуск формирователя 15.

При этом импульс формирователя 15 устанавливает формирователь 9 в исходное состояние. В момент окончания .периодов 7,2и Ч 1 на первом выходе блока )1 будет разрешающий сигнал (так как Т1 ъТ .ии ТП. Т и) и ложные сигналы "Авария блока 5 будут поданы на первый вход формирователя 9.

Однако эти сигналы не вызовут срабатывания устройства, так как в течение времени7@ 2 Т первый вход формирователя 9 будет блокирован импульсом формирователя 15.

Кроме того, в формирователе 9 выходных сигналов предусмотрено использование накопителя, позволяющего формировать выходной сигнал только после подачи на вход устройства двух и более следующих друг за другом критических периодов вращения контролируемого объекта. ходное состояние.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для контроля параметров вращения полностью исключено -ложное срабатывание при работе устройства в условиях помех и прерываний сигналов датчика оборотов. При этом устройство работает в относительно широком диапазоне скорости вращения (--4 0"- >O,5) и Обеспечивает высокое юмах быстродействие контроля.

Формула изобретения

Устройство для контроля скорости изменения частоты по основному авт. св. ll - 811156, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 811156, 28.03.79.

9 885884 !О помехоустойчивости, в него дополни- .второму выходу блока управления и пертельно введены два блока сравнения, вому входу второго дополнительного два конъюнктора, два дизъюнктора, и конъюнктора, второй вход которого соеформирователь блокирующих импуль- динен с выходом блока обработки косов, причем выход счетчика через да, а выход — со вторым входом второпервый блок сравнения соединен с пер- го дизъюнктора; третий вход которого выми входами дизъюнкторов и непосред- через формирователь блокирующих имственно со входом второго блока пульсов подключен к выходу первого . сравнения, первый выход которого сое- конъюнктора, выход второго дизъюнктодинен с третьим входом основного конь- о ра соединен со вторым входом формиюнктора, второй выход второго блока рователя выхадйых сигналов. сравнения подключен ico второму входу-" первого дизъюнктора, выход которого соединен с .первым входом первого дополнительного конъюнктора, второй вход которого подключен ко

885884

eò П, П Пз

Составитель А.Плетнева

Редактор Н.Безродная Техред А.,Бабинец рр

Ко ектор Н.Стец

Заказ 10533 64 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная;