Цифровой измеритель скорости вращения

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ Ш АЩЕНИЯ, содержащий генератор ; эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом первой схемы И, первый триггер, единичный выход которого подключен к первому .входу триггера, единичный выход которого соединен с вторым входом второЪ схемы И, фс мироватепь импульсов, многодекадный десятичный счетчик-делитель с первой группой вентилей, мнрговходрвую схему ИЛИ и счетчик результата, о т ли чаю щи и с я тем, что, с целью поилшения быстродействия и точности, в него введеш реверсивный счетчий, KOMMjTaTop, счетчик переполнений. Счетчик-делитель на шесть, схема задержки, двухвходовая схема ИЛИ, ;два регистра и группа вентилей, причем второй вход первой схемы И подключен к единичному выходу первого триггера, а выход - к входу многодекадного десятичного счетчика -делителя и к первому входу ксиимутатора, остальные входы котсфого соединены с соответствующими выходами многодекадного десятичного счетчика-делителй , а выход - через счетчик-делитель на шесть с входом реверсивного счетчика, вычитающие входы которого подключены к соответствукяоим выходам второй группы вентилей, первые входы которых соединены с соответс вующими первыми входами первой группы , вентилей и с соответствующими выхоДсВО первого регистра, а вторые входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты и к пёрвсму входу второй схемы И, выход которой соединен с вторыми входами первой группы вентилей, выходы, которых подключены к соответствующим входам многодекадного десятичного счетчика-делителя, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, единичный выход которого подключен к первся у входу первого регистра, а нулевой выход - к второму |входу третьей схемч И,первый вход которой соединен нулевым выходом первого триггера, а выход - с вхо (П яам сброса реверсивного счетчика, выходы обратного переноса всех декад которого подключены к вхрдам мкоговходоврй схемы ИЛИ, выходы прямого переноса декад реверсивного счетчика объединены между собой, с входом многовходовой схемы ИЛИ и с входом счетчика результата, выходы декад реверсивного счетчика подклю;чены к входам второго регистра, вы-ходы которого соединены с входами перезаписи реверсивного счетчика, выход переполнения последней декады которого подключен к входу счетчика переполнений, а через схему задержки - к второму входу двуз входовой .схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом прямого переноса Iпредпоследней декады, а выход - с ; суммирующим входом последней де1гады реверсивного счетчика,при этом выход многовходовой схемы ИЛИ подключен к второму входу первого регистра, третий вход которого соединен с еди-. .ничным выходом первого триггера, выход : счетчик а переполнений подключен к управлякхцему входу коммутатрра, а выход формирователя импульсов - к счетному :входу первого триггера.

(1Ю (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 G 01 Р 3/489

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц - ::::-:" -:;I

Н ABTOPCHOl4Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ

, 1 (21) 3309855/18-10 (22) 02 07.81 (46) 23. 06. 83. Вю . 9 23 (72) В.И. Харитонов, С.Л.Сахаров и A.Â. %мельков (71) Коломенский тепловоэостроитель ный завод им.: В.В. Куйбышева (53) 621.317.39:531.77(088 ° 8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 645085, кл. G 01 Р 3/54, 1977.

2 ° Авторское свидетельство СССР

679876у кл G 01 Р 3/489, 1972 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЭИЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом первой схе,мы И, первый триггер, единичный вы- ход которого подключен к первому .входу второго триггера, единичный выход которого соединен с вторым входом второй схемы И, формирователь импульсов, многодекадный десятичный счетчик-делитель с первой группой вентилей, многовходовую схему ИЛИ и счетчик результата, о т л и ч а ющ и и сятем,,что, с целью повышения быстродействия и точности, s него введены реверсивный счетчик, коммутатор, счетчик переполнений, счетчик-делитель на шесть, схема задержки, двухвходовая схема ИЛИ, два регистра и группа вентилей, при» чем второй вход первой схемы И подключен к единичному выходу первого триггера, а выход — к входу многодекадного десятичного счетчика -делителя и к первому входу коммутатора, остальные входы которого соединены с соответствующими выходами многодекадного десятичного счетчика-делителя, а выход - через счетчик-делитель иа шесть с входом реверсивного счетчика, .вычитающие входы которого подключены к соответствующим выходам второй группы вентилей, первые входы которых соединены с соответсгвующими первыми входами первой группы .,вентилей и с соответствующими выхо- дами первого регистра, а вторые входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты и к первому входу второй схемы И, выход которой соединен с вторыми входами первой группы вентилей, выходы, которых подключены к соответствующйм входам многодекадного десятичного счетчика-делителя, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, единичный выход которого подключей к первому входу первого регистра, а нулевой выход — к второму

:;входу третьей схемч И,первый вход которой соединен с нулевым выходом Я первого триггера, а выход - с входом сброса реверсивного счетчика, выходы обратного переноса всех декад которого подключены к входам

;многовходовой схемы ИЛИ, выходы прямого переноса декад реверсивного счетчика объединены между собой, с входом многовходовой схемы ИЛИ и с . ,входом счетчика результата, выходы декад реверсивного счетчика подкпю:чены к входам второго регистра, вы- ;

:ходы которого соединены с входами перезаписи реверсивного счетчика, выход переполнения последней декады которого подключен к входу счетчика переполнений, а через схему задержки - к второму входу двухвходовой схемы ИЛИ, первый вход которой сое:динен с выходом прямого переноса . предпоследней декады, а выход — с суммирующим входом последней декады реверсивного счетчика,при этом выход многовходовой схемы ИЛИ подключен к второму входу первого регистра, третий вход которого соединен с еди,ничным выходом первого триггера, выход

:, счетчика переполнений подключен к управляющему. входу коммутатора, а выход формирователя импульсов — к счетному

:входу первого триггера.

102484б

Изобретение относится к автома- тике и информационно-измерительной технике и предназначено для автома-. тического измерения скорости вращения.

Известно устройство, предназначенное для измерения угловой скорости, работа которого основана на подсчете числа периодов импульсного датчика за некоторый период времени, автоматически выбираемый в зависимости от текущего значения угловой скорости (13.

Однако это устройство имеет невысокое быстродействие и не позволяет получить результат измерения в принятых единицах измерения (оборотах в минуту) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство йля измерения угловой скорости, содержащее генератор эталонной частоты, формирователь, счетчик, триггеры, вентили, схемы И, схему ИЛИ, делитель частоты ? .

Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие, связанное с тем, что определение результата связано .с подсчетом эа установленные интервалы времени интервапы квантбвания) числа вход- ных импульсов, достаточного для записи информации в старший разряд счетчика результата.

Кроме того, недостатком является необходимость определенного, достаточно большого, количества отметок от датчика скорости эа один оборот . вала, что затрудняет. согласование устройства с объектом и вызывает дополнительные погрешности, связанные с неравномерностью Вращения вала и неточностью изготовления измерительного диска, обязательного для данного устройства.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель скорости вращения, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого

СОЕДИНЕН С ПЕРВЫМ ВХОДОМ ПЕРВОЙ СХЕмы И, первый триггер, единичный выход которого подключен к первому входу второго триггера, единичный .выход которого соединен с вТорым входом второй схемы И, формирователь импульсов, многодекадный десятичный счетчик-делитель с первой группой вентилей, многовходовую схему ИЛИ и счетчик результата, введены Реверсивный счетчик, коммутатор, счетчик переполнений, счетчик делитель на шесть схема задержки, двухвходовая .схема ИЛИ, два регистра и группа вентилей, причем второй вход первой схемы И подключен к единичному выхо- ду первого триггера, а выход « к входу многодекадного десятичного счетчика-делителя и к первому входу коммутатора, остальные входы которого соединены с соответствующимивыходами многодекадного десятичного счетчика-делителя, а выход - через счетчик-делитель на шесть с входом

Реверсивного счетчика, вычитающие входы которого подключены к соответ10 ствующим выходам Второй группы вентилей, первые входы которых соединены с соответствующими первыми входами первой группы вентилей и с . соответствующими выходами первого

15 регистра, а вторые входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты и к первому входу второй схемы И, выход которой соединен с вторыми входами первой группы вентилей,.выходы которых подключены к соответствующим входам многодекадного десятичного счетчика-делите» ля, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, единичйый 5 выход которого подключен к первому входу первого регистра, а нулевой выход — к,второму входу третьей схемы И, первый вход которой соединен с нулевым выходом первого триггера, а выход ; с входом сброса реверсивного счетчика, выходы. обрат» ного переноса всех декад-которого подключены к входам многовходовой схемй ИЛИ, выходы прямого переноса декад Реверсивного счЕтчика объедиЗ5 иены между собой, с входом многовходовой схемы ИЛИ и с входом счетчика результата, выходы декад реверсивного счетчика подключены к входам второго регистра, выходы ко4р торого соединены с входами перезаписи реверсивного счетчика, выход переполнения последней декады которого подключен к входу счетчика переполнений, а через схему эадерж45 ки к ВТОРОму ВХОДУ ДВУХВХОДОВОй схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом прямого переноса предпоследней декады, а выход ». с суммирующим Входом последней

5О декады Реверсивного счетчика, при: этом выход многовходовой схемы ИЛИ; . подключен к второму Входу перВОГО регистра, третий вход которого сое. динен с.единичным выходом первого триггера, жюход счетчика переполне-

55 ний подключен к управляющему входу коммутатора, а Выход Формирователя импульсов — к счетному входу первого триггера.

На чертеже изображена схема циф

60 рового .измерителя скорости вращения.

Устройство состоит иэ Формирователя импульсов 1, генератора 2 эта:лонной частоты, триггеров 3 и 4, схем И 5-7, коммутатора 8, счетчика д делителя на шесть 9, реверсивного

:1024846 отсюда

Ы вЂ” - 10

Х к

ЭТ или! счетчика 10, схемы ИЛИ 11, счетчика переполнений 12, группы вентилей 13, многодекадного десятичного счетчика делителя 14, группы вентилей 15, регистра сдвига 16, схемы ИЛИ 17, регистра 18, счетчика. результата 19 и схемы задержки 20.

Работа устройства происходит в соответствии со. следующей формулой

n— зт

N .Ток-1 б где n — скорость вращения в оборотах в. ьынуту;

f - частота генератора эталонэт ной частоты;, N. — число импульсов эталоннбй частоты за период вращения вала;

К0,1,2... - номер диапазона измеряемых скоростей, причем

К=О соответствует диапазону наибольших скоростей, К=Кп1О наименьших скоростей

Эта формула выводится иэ принятой формулы для скорости вращения

Т

60 е t где T — период вращения. т ы — io, 1 k ет с и T

Ы .1ОК-1 б

В исходном положении триггеры и счетчики находятся в нулевом состоянии (цепи сброса не показаны .. С

:прйходом первого импульса на вход устройства, по его переднему фронту триггер 3 переходит в единичное состояние, что означает начало измерения. Единичный потенциал на выходе триггера 3 разрешает, прохождение импульсов эталонной частоты с гене ратора 2 через схему 5 совпадений на первый вход коммутатора 8 и на вход счетчика-делителя 14. В исход» ном состоянии счетчик переполнений 12 находйтся в нулевом состоянии, .поэтому коммутатор 8 подключает первый вход и импульсы эталонной .часто; ты через счетчик-делитель йа шесть 9 поступают на вход реверсивного

° счетчика 10. Реверсивный счетчик осуществляет подсчет импульсов за период оборота вала, т.е. определя ет число N/6. Если период вращений ; . больше, чем б/Еэ 10 где L - разрядность реверсивного счетчика, тов реверсивном счетчике возникает переполнение, единица переноса ив старшей. декады счетчика 10 переписывается в счетчик переполнений 12 и через схему задержки 20 и схему

ИЛИ 17 подается на вход этой же декады. Коммутатор 8 подключает второй

5 вход, и на счетчик 9 подаются импульсы с частотой в 10 раз меньше эталонной. Если период вращения вала больше, чем б/йэ.,- 10" 10", где К=0,1,2... R, то,в счетчик пе>Q реполнений 12 записывается 0,1,2...R единиц переполнений, и коммутатор 8 подключает 0,1,2...R вход. Причем всякий раэ при возникновении переполнения в счетчике 10 единица пере15 полнения записывается как в счетчик

12, так и в старшую декаду счетчика . 10. Таким образом, в любом случае в старшем разряде счетчика 10 присутствует какое-нибудь число. Это обеспечивает постоянство величины погрешности на всех диапазонах измеряемых скоростей. С приходом следующего .импульса, по его переднему фронту, триггер 3 перебрасывается в ноль и устанавливает :B единичное состоя 5 ние триггер 4 ° Состояние счетчика

10„ в котором он оказался в результате измерения, запоминается в регистре 18, где процесс измерения заканчивается и начинается процесс

ЗО вычисления результата, заключающийся в том, что на первом выходе регистра сдвига 16 устанавливается высо .кий потенциал, который разрешает ,прохождение импульсов эталонного re35 нератора через первые элементы вентильных групп 15 и 13 на вход первой декады счетчика 14 и на вычитающий .вход первой декады счетчика 10, т.е. начинается процесс деления

40 . Й

- f /(†) путем многократного вычитания числа N/6 иэ числа равного значению Йэ . Высокий потенциал с еди. ничного выхода триггера разрешает прохождение импульсов эталонной частоты через схему И б на вентильные группы 15. Единица переноса, возник-шая на .выходе обратного переноса первой декады счетчика 10, через схему

ИЛИ 11 подается на регистр 16 и ocy-

5О:ществляет сдвиг информации в регистре. Начинается вычитание из второй декады счетчика 10. Единица переноса в старшей декаде счетчика 10 осущест;вляет сдвиг s регистре, переходит

55,. в единичное состояние и одновременно .:поступает в счетчик результата 19.

:Кроме того, эта же единица переноса

:,поступает на входы управляющие записью информации всех декад реверЩ сивиого .счетчика, из регистра 18 про. исходит перепись первоначального чйсла в счетчик 10, и начинается новое вычитание.

Процесс деления заканчивается, 65,когда в счетчике 14 возникает пере1024846

ВНИИПИ Заказ 4387/42 Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 полнение, т.е. когда счетчик 14 до.считал до числа, равного значению

f . Причем на счетчик 14 в процессе вычисления подано число импульсов равное не значению f, а гораздо меньше, так как при каждом вычитании числа N/á на счетчик подается не это число, а число равное сумме циФр, записанных во всех декадах реверсивного счетчика 10. Благодаря этому резко сокращается время, необходимое для подсчета результата.

Единица переполнения из счетчика

14 обнуляет триггер 4. После окончания режима "Счет" триггер 4 устанавливается s "0", а триггер 3 еще в состоянии "0", и на выходе схемы

И 7 устанавливается высокий уровень„ который сбрасывает счетчик 10. Процесс вычитания результата закончен.

Положение децимальной точки в конеч ном результате определяется по состоянию счетчика переполнений 12,.

Значение Йэ, равное например

10 н, следовательно, и разрядность

10 N счетчика-делителя 14, а также разрядность Ь реверсивного счетчика

10 выбираются исходя иэ требований минимальной погрешности измерения и в зависимости от верхнего цредела

)5 измеряемых скоростей.