Цифровой измеритель угловой скорости и ускорения вала

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ ВАЛА, содержащий-импульсный датчик скорости с индикатором в виде диска с прорезями , генератор эталонной частоты , делитель частоты, счетчик числа .импульсов и чрегистрирующее устройство , отличающееся тем, .что, с целью повышения быстродействия , в него дополнительно введены .схема И-НЁ, схема И и последова- ; тельно соединенные блок схем И, преобразов.атель кода Грея в двоичный код и инвертор, подключенный через счетчик числа импульсов к входам схемы И-НЕ, выход которой соединен с первым входом .схемы И, второй вход кот.орой-подключен к выходу генератора эталонной частоты и второму входу делителя частоты, а выход - к входу счетчика числа импульсов и i второму входу регистрирующего устройства , первый вход которого соединен с выходом, импульсного датчика скорости, входом генератора .эталонной частоты и первым входом делителя частоты, выходом подключенного. к третьему входу регистрирующего уст (Л ройства, и управляющему входу блока схем И, информационные входы которого подключены к позиционным выходам импульсного датчика скорости., при этом в индикаторе датчика скорости выполнены концентрические прорези в коде Грея.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) Я ((!1! ур G 01 P 3/489; G 01 P 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ф

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ., Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3426654/18- 10 (22) 23.04.82 (46) 07.09.83. Бюл. У 33 (72) Б.A. Гордеев и Н.М. Громогласов

\ (71) Горьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по нормализации в машиностроении (53) 621.317.39:531.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 610021, кл. (i 01 P 3/54, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР, Р 817593, кл. G 01 Р 15/08, 1981 (прототип). .(54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ ВАЛА, со- держащий. импульсный датчик скорости с индикатором в виде диска с прорезями, генератор эталонной частоты, делитель частоты, счетчик числа .импульсов и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродей:ствия, в него дополнительно введены.. схема И-НЕ, схема И и последовательно соединенные блок схем И, преобразователь кода Грея в .двоичный код и инвертор, подключенный через счетчик числа импульсов к входам схемы И-НЕ, выход которой соединен с первым входом, схемы И, второй вход которой. подключен к выходу генератора эталонной частоты и второму входу делителя частоты, а выход — квходу счетчика числа импульсов и . второму входу регистрирующего устройства, первый вход которого соединен с выходом импульсного датчика скорости, входом генератора эталонной частоты и первым входом делите ля частоты, выходом подключенного. Е

Ф к третьему входу регистрирующего уст ройства и управляющему входу блока схем И, информационные входы которого подключены к позиционным выходам импульсного датчика скорости, при этом в индикаторе датчика ско- Я рости выполнены концентрические прорези в коде Грея.

1040414

ИзЬбретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров движения н системах авто-. матического регулирования, угловой скорости ° в частности для измерения угловой скорости и ускорения коленчатых. валов двигателей внут реннего сгорания.

Известен цифровой измеритель скорости вращения, который содержит 10 датчик скорости, генератор эталонной частоты, ключ, счетчик импуль- сон эталонной частоты, счетчик импульсов датчика скорости, дешифратор, регистр и компаратор:(1) .

Недостатком данного устройства является то, что занесение импульcoí в счетчик осуществляется за определенный интервал времени, в теченйе которого скорость вала может измениться. Последовательное занесение информации в счетчик приводит к снижению быстродействия устройства и получению недостоверных. результатов. Кроме того, величина 25 интервала измерения имеет конечную величину и ограничена количеством разрядов счетчика. Увеличение же числа разрядов приводит к снижению надежности устройства. Это ограничение не позволяет осуществить слежение за изменением скорости вращения вала в течение длительного времени.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности цифроной измеритель угловой скорости и ускорения, который содержит импульсный датчик скорости с индикатором в виде диска с прорезями, генератор эталонной частоты, делитель час- ур тоты, счетчик числа импульсов и регистрирующее устройство, при этом делитель частоты содержит последовательно соединенные счетчик числа периода, регистр памяти, набор схем И и схему ИЛИ. Кроме того, устройство содержит элемент стабилизации интервала времени измере- ния (триггер) (2) .

Недостатком известного устройства является то, что результат измерения выдается регистрирующим устройством с задержкой относительно времени измерения, равной времени преобразования числа, пропорционального периоду следования им- 55 пульсов, в .число, пропорциональное угловой скорости. Кроме того, занесение информации в счетчик осуществляется последовательно. Последовательное занесение информации в gp счетчик и наличие временной задержки между моментами измерения и получения результата снижают быстродействие устройства и достоверность полученных результатов.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в. цифровой измеритель угловой скорости и ускорения вала, содержащий импульсный датчик скорости с индикатором в виде диска с прорезями, генератор эталонной частоты, делитель частоты, счетчик числа импульсов и, регистрирующее устройство, введены схема И-НЕ, схема И и последовательно соециненные блок схем И, преобразователь . кода Грея в двоичный код и инвертор, подклю ченный через счетчик числа импульсов к входам схемы И-НЕ, выход которой. соединен с первым входом схемы И, второй вход которой подклкМ чен к ныходу генератора эталонной частоты и второму. входу делителя частоты, а выход — к входу. счетчика числа импульсов и второму входу регистрирующего устройства, первый вход которого соединен с выходом импульсного датчика скорости, входом генератора эталонной частоты и первым входом делителя частоты, выходом подключенного к третьему входу регистрирующего устройства и управляющему входу блока схем И, информационные входы которого подключены к позиционным выходам импульсного датчика скорости, при этом в индикаторе датчика скорости выполнены концентрические прорези в коде Грея.

На чертеже представлена схема измерителя угловой скорости и ускорения.

Устройство содержит последова- . тельно соединенные импульсный датчик 1 скорости, блок 2 схем И, преобразователь 3 кода Грея в двоичный код, инвертор 4,. счетчик 5 импульсон, схему И-НЕ б и схему И 7. Выход датчика 1 скорости, соединенный с входом генератора 8 эталонной частоты и входом делителя 9 частоты, подключен к регистрирующему устройству 10, второй вход которого подключен к счетному входу счетчика 5 импульсов и выходу схемы И 7, второй вход которой, соединенный с выходом генератора 8 эталонной частоты, подключен ко второму входу делителя 9 частоты, выход которого соединен с управляющим входом блока 2 схем И.

Импульсный датчик 1 скорости содержит кодовый диск, жестко соединенный с валом,,с радиальными прорезями, нанесенными равномерно по окружности (индикатор угловой скорости ) и концентрическими прорезями, нанесенными в"коде Грея (индикатор угла поворота}.

В определенный момент времени, который соответствует началу измерения, сигнал с импульсного датчика

1040414

Составитель М. Хаустов

Редактор Л.. Пчелинская Техред Л.Микеш

Корректор A. Повх

Заказ 6922/49 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

1 скорости запускает генератор 8 эталонной частоты, регистрирующее устройство 10, начинающее отсчет угла поворота а, и одновременно устанавливает коэффициент деления делителя 9 частоты в соответствии с информацией индикатора угло- . вой скорости датчика 1 скорости.

Импульсы эталонной частоты с генератора,8 поступают на делитель 9 частоты, выходной импульс которо- 10 гб управляет работой блока 2 схем И.

При вращении вала информация об изменении угла поворота заносится по параллельным каналам в блок.2 . схем И, количество которых равно 15 числу разрядов кода Грея и соот- ветствует числу концентрических информационных колец на кодовом диске датчика 1 скорости.

При поступлении. управляющего сиг нала с делителя 9 частоты информация об угле поворота вала в коде

Грея поступает из блока 2 схем И в преобразователь 3 кода Грея в двоичный код и через инвертор 4 в обрат ном коде заносится в счетчик 5 импульсов. Таким образом, число, занесенное в счетчик 5, будет обратно пропорционально углу поворота вала. 0дновременно управляющий импульс 30 с делителя 9 частоты поступает на: регистрирующее устройство 10, фиксирующее значение угла вала К в данный момент времени, после чего . отсчет угла начинается с нуля, а в. блок 2 схем И начинает заноситься очередная информация об изменении угла поворота вала.

Занесенная в счетчик 5 информация на параллельных выходах имеет, комбинацию логических "0" и "1", которые поступают на схему И-HE 6, реализующую булеву функцию (умноже-, ния с инверсией).. Выходной сигнал схемы H-НЕ 8 принимает значение

"1", который, поступая на управля-. ощий вход схемы И 7, разрешает,. прохождение импульсов с генератора 8" ,эталонной частоты на счетчик 5 им-.: пульсов до его полного заполнения

Количество этих импульсов зависит . 50 от числа, занесенного в счетчик 5 в обратном коде, и будет прямо пропорционально углу поворота вала К .

При полном заполнении счетчика 5 на входе схемы И-НЕ б устанавлива- 55 ется потенциал "1" и,следователь.но, на входе схемы И 7 потенциал

"0", который закрывает ее,прекращая поступление импульсов .эталонной частоты генератора 8 на счетчик

5 импульсов. Выходной сигнал схемы

И.7 фиксирует временной интервал, в течение которого происходит заполнение счетчика 5 и обнуляет его.

Регистрирующее устройство 10 измеряет этот интервал Ь Т и вычисляет первую .производную от угла по времени /34, определяя .тем самым угловую скорость вращения вала.

При поступлении следующего импульса с делителя 9 частоты инфор- мации об угле поворота вала в коде Грея проходит через блок 2 схем

И, преобразователь 3 и инвертор 4 на счетчик 5 и т.д. Таким образом,. ,регистрирующее устройство вйдает результат синхронно с моментом формирования управляющего импульса с делителя 9 .частотны. При этом небольшая задержка момента выдачи результата относительно момента фор-. мирования управляющего импульса может быть сведена до минимума путем выбора эталонной частоты генератора частоты вращенйя вала.

Импульсный .датчик 1 скорости вырабатывает сигнал, управляющий работой делителя 9 частоты. Изменение угловой скорости вала в ту или иную сторону прямо пропорционально изменяет коэффициент деления 9 частоты, при этом регистрирующее устройство 10 вьщает результат,. отличный от предыдущего. Определение приращения угловой скорости и второй производной от угла по времени может быть выпОлнено известными операционными устройствами, встроенными в регистрирующее устройство 10.

Процесс измерения угловой скорости в предлагаемом устройстве не сопровождается процессом преобразования. Результат выдается син» хронно с занесением информации в счетчик импульсов. Информация об измеряемом параметре — угле поворота вала — заносится по параллельным каналам в счетчик импульсов.

Отсутствие. процесса преобразования и занесение информации в счетчик импульсов по параллельным каналам повышает быстродействие устройства и достоверность полученных результатов.