Цифровой стробоскользиметр и вычитающее устройство с цифровой индикацией

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике. Может использоваться при испытаниях синхронных микродвигателей и двигателей как в процессе производства, так и во время эксплуатации. Цель.изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем измерения скольжения двигателей в услрвиях эксплуатации, а также за счет перевода обычных суммирующих двоичнодесятичных счетчиков в режим вычитания . Устройство содержит формирователь 1 импульсов, переключатель 2 Измерение-контроль, делители частоты 3 и 12, триггер 4, логический элемент 2И 5, формирователь 6 сигнала записи, блок 7 задержки и автоматического сброса, стробоскопический датi (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1257523 А I

f; 4ЬдЦЦ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3583516/24-21 (22) 20.04..83 (46) 15.09.86. Бюл. и 34 (72) А.М.Балахонов, А.И.Покатаев и А.П.Якименко (53) 621. 317 (088. 8) (56) Bohm, а.о» popescu, Teitel.Angital Instrument for measuring the Slip.page of Asynchronous Motors. (цифровой прибор для измерения скольжения асинхронного двигателя). "Electronic

Engineering" 39, Н- 468, П, 1967, р. 106-109, перевод У 224, Томск, 1969.

Lessene, Sacvens. Прямое измерение скольжения асинхронных двигателей.—

Mesuvens, Regulation, Automatisme, VIII, IX, 1971, р. 95-98, Информэлектро, У 27983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1024843, кл. С 01 P 3/46, 1983. (50 4 С 01 Р 3/56, Н 03. К 21/16 (54) ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОЛЬЗИИЕТР И

ВЫЧИТАЮЩЕВ УСТРОЙСТВО С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ (») Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике. Может использоваться при испытаниях синхронных микродвигателей и двигателей как в процессе производства, так и во время эксплуатации, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей — достигается путем измерения скольжения двигателей в услрвиях эксплуатации, а также за счет перевода обычных суммирующих двоичнодесятичных счетчиков в режим вычитания. Устройство содержит формирователь 1 импульсов, переключатель 2

"Измерение-контроль", делители частоты 3 и 12, триггер 4, логический элемент 2И 5, формирователь 6 сигнала. записи, блок 7 задержки и автоматического сброса, стробоскопический дат1257523 чик 8 частоты вращения, генератор 9 декады 17, каждая из которых содержит импульсов, формирователь 11 импульсов счетчик 18, элемент памяти 19, дешиф-. строботрона, набор 13 делителей час- ратор 20, цифровой индикатор 21, фортоты, многопозиционный переключатель мирователь 22 переноса сигнала, сос14, ротор 15 асинхронного двигателя, тоящий из инвертора 23 и элемента Ивычитающее устройство 16, содержащее HE 24. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано при вычитании асинхронньм микродвигателей и двигателей как в процессе производства, так и во время эксплуатации.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения скольжения микродвигателей и двигателей в .условиях эксплуатации, а также за счет обеспечения перевода обычных суммирующих двоично-десятичных счетчиков в режим вычитания.

На чертеже представлена схема цифрового стробоскользиметра и вычитающего устройства с цифровой индикаци-, ей, Цифровой стробоскользиметр содержит формирователь 1 импульсов, переключатель 2 "измерение-контроль", делитель 3 частоты, триггер 4„ элемент

2И 5, формирователь 6 сигнала записи, блок 7 задержки и автоматического сброса, стробоскопический датчик 8 частоты вращения, генератор 9 импульсов формирователь 10 импульсов строботрона, строботрон 11, второй делитель 12 частоты, набор 13 делителей частоты, многопозиционный переключатель 14, ротор 15 асинхронного двигателя, вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией, содержащее декады

1.7, каждая из которых содержит суммирующий двоично-десятичный счетчик 18, элемент 19 памяти, дешифратор 20, цифровой индикатор 21, формирователь

22 переноса сигнала, состоящий иэ инверторов 23 и многовходового элемента И-НЕ 24.

Вход формирователя 1 импульсов соединен с сетью питания асинхронного двигателя, а выход через переключатель 2 "Измерение-контроль" — с вхо35

40!

О

30 дом делителя 3 частоты, выход котороro соединен с входом триггера 4, прямой выход триггера 4 — с входом элемента 2И 5, второй вход которого соединен с выходом генератора 9 импульсов, а выход — с информационным входом вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией, инверсный выход триггера 4 и выход делителя 3 частоты соединены с входом формирователя 6 сигнала записи, выход которого соедине с входами записи вычитающего устройства 16 с цифровыми индикаторами и с входом блока 7 задержки и автоматического сброса, выход которого соединен с вторым входом одного из разрядов делителя 3 частоты и с входами, сброса вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией, кроме того, выход генератора 9 импульсов соединен с входом второго делителя 12 частоты, выход которого — с переключателем 2

Измерение-контроль и с входом набора 13 делителей частоты, выходы которого через многопозиционный переключатель 14 соединяются с входом формирователя 10 импульсов строботро-. на, выход которого соединен с входом строботрона, а выход строботрона функционально связан с ротором 15 асин,хронного двигателя.

Выходы суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 каждой декады 17, вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией соединены с входами элемента 19 памяти, а его выходы — с входами дешифратора 20, а его выходы

О, 1 — 9 соединены соответственно с входами О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 цифрового индикатора 21, вьмод младmего разряда суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 соединен непосредственно, а выходы остальных разрядов этого счетчика через инверторы 23

1257523 (1)

25 (2) S =

2Ю

P соединены с входами многовходового элемента И-HE 24, выход которого соединен с информационным входом суммируюЩего двоично-десятичного счетчика

18 декады 17 следующего разряда. 5

Принцип действия цифрового стробо" скользиметра основан на том, что в нем подсчет величины скольжения осуществляется методом вычитания импульсов, поступающих от стробоскопическо- 10 го датчика частоты вращения, функционально связанного с ротором асинхронного двигателя или микродвигателя из числа 10 предварительно записанного и в вычитающее устройство с цифровой, 15 индикацией, за промежуток времени, задаваемый делителем частоты, связанным с сетью, от которой питается асинхронный двигатель или микродвигатель. 20

Скольжение асинхронного двигателя определяется по формуле

N = 7, k f (6) — количество им2 пульсов, поступающих на вычитающее устройство с цифровой индикацией за время измерения

При S — 0 и р — 1 N,— N приняв для удобства отсчета величины скольжения N» = 10", где n = 2, 3, 4..., получаем алгоритм определения скольжения цифровым стробоскользиметром

S 100 10 N (7) здесь показатель степени и определяет цену деления единицы первой декады (10 " ) и емкость вычитающего устройства с цифровой индикацией, а выражение (5) — время единичного измерения

L °

Емкость вычитающего устройства с цифровой индикацией принята 10 (n =

= 4). При этом цена деления единицы первой декады равна 0,017., время из10000 мерения = — — — — -=1 К=200 а

200 50 ъ ° коэффициент пересчета делителя частоты равен 2 f, = 100 (2 — время цикла измерения). я,,= 2ъй, (3) где я, - частота вращения магнитного 50 поля статора;

+2 — частота вращения роторами

f< — частота питающей сети, f — частота вращения ротора за

2 секунду р — число пар полюсов двигателя.

Подставив выражение (2) и (3) в (1) и умножив числитель и знаменатель на величину с.k, где » — время единичного измерения

fa

k — — — коэффициент пропорциоf(( нальности частоты стробоскопического датчика частоты вращения f по отнои шению к частоте сети, получаем

k ° 6 л — — — — - k.f

$ - — — — — — ° 100

4 еk fg .Р 50

t ° kfr — р 1с.f < (4) k fq

r, ° k fr где N = — — — — (5) — емкость счетP 55 чиков вычитающего устройства с цифровой индикацией, определяемый време- нем, В вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией в начале измерения записывается число 10 =. 10000 блоком

7 задержки и автоматического сброса.

Оно отображается на декадных индикаторах 21 нулями. Импульсы, сформированные из синусоидального напряжения сети, от которой питается асинхронный двигатель, формирователем 1 импульсов, поступают через замкнутый контакт переключателя 2 "Измерениеконтроль" на делитель 3 частоты, а с него — на триггер 4. При наличии на прямом выходе триггера 4 логической

"1", импульсы со стробоскопического датчика 8 частоты вращения поступают на элемент 2И 5, а с его выхода — на информационный вход вычитающего устройства 16 с цифровой индикацией, По

-истечении времени триггер 4 перейдет в другое устойчивое положение,,на его прямом выходе появится логический "0", .поступление импульсов на вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией прекращается. На инверсном выходе триггера 4 появится логическая "1". С поступлением импульса с делителя 3 частоты на вход формирователя 6 сигнала записи на его выходе появляется импульс, который производит запись поступившей информации

5 1257 на вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией. Инвертированный блоком 7 задержки и автоматического сброса сигнал sаписи производит сброс поступившей на вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией информации и далее цикл измерения повторяется. При этом информация на вычитающем устройстве 16 с цифровой индикацией сохраняется до поступления 1ð нового сигнала с формирователя 6 сигнала записи.

Сигналы с генератора 9 импульсов поступают на второй делитель 12 частоты, который уменьшает частоту их в

1 раз, затем набором 13 делителей частоты на соответствие с числом пар полюсов асинхронного двигателя. Сигналы с набора 13 делителей частоты через многопозиционный переключатель 2О

14 поступают на формирователь 10 импульсов строботрона и строботрон 11, который преобразует поступающие на него электрические импульсы в световые. 25

Изменяя частоту генератора 9 импульсов, изменяется частота вспышек строботрона 11 и, синхронизировав их с частотой вращения ротора 15 асинхронного двигателя или микродвигателя, gg производим отсчет величины скольжения в процентах, При необходимости задержать полученный результат на большее время; которое задается при автоматическом счете, сигнал с выхода блока 7 задержки и автоматического сброса подается, например, на одну из триггерных ячеек делителя 3 частоты и запрещает появление на его выходе единичного

40 состояния, тем самым увеличивается время индикации до тех пор, пока не будет убран упомянутый сигнал.

Для контроля работоспособности цифрового стробоскользиметра импульсы

45 с второго делителя 12 частоты поступают через переключатель 2 "Измере». ние-контроль на вход делителя 3 частоты. При этом независимо от того, какая частота будет задана генератором»

9 импульсов, на вычитающем устройстве 16 с цифровой индикацией будут высвечиваться нули, что свидетельствует о нормальном функционировании цифрового стробоскользиметра.

При этом вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией работает следующим образом.

523 Ь

Последовательно соединенные декады 17, предварительно установленные на "О" блоком 7 задержки и автоматического сброса, подсчитывают число входных импульсов, при этом с появлением первого импульса на информационном входе первой декады 17 на выходе младшего разряда суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 появится логическая "1", а на остальных — "О", которые инвертируются с помощью инвертора 23 в "1", таким образом на всех входах многовходового элемента

И-НЕ 24 будет логическая "1", а на

его выходе "О". Перепад с 1 на "0 с приходом первого импульса переключит младший разряд суммирующего двоично-десятичного счетчика 18 первой декады 17 и перепад с "1" на "0" на выходе многовходового элемента И-НЕ младшие разряды последующих декад .

17, а на цифровом индикаторе 21 будет отображено число 99 ... 9. Следующие 9 импульсов будут переключать только первую декаду 17, так как в это время на выходе формирователя 22 переноса сигнала будет сохраняться .логическая "1". При этом цифровой индикатор 2 1 будет отображать вместо цифр О, 1 — 9, которые имели бы место при работе суммирующего двоичнодесятичного счетчика 18 в режиме суммирования, за счет изменения связей дешифратора 20 с цифровым индикатором 2 1 цифры О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 (дополнение до 10).

С приходом следующего импульса произойдет переключение цифровых индикаторов 21 с О на 9 первой декады

1? и с 9 на 8 второй декады 17 и . .т. д.

Для устранения мерцания цифровых индикаторов 21 во время счета и отстройки их от О во время сброса, уве,личения времени индикации беэ увеличения продолжительности цикла счета в вычитающее устройство 16 с цифровой индикацией введены элементы 19 памяти.

Известные устройства с цифровой индикацией, в которых вместо реверсивных счетчиков применяются суммирующие двоична-десятичные счетчики, по своей сущности остаются суммирующими, так как сигнал у них снимается с того же выхода как при суммировании. Поэтому у них сброс производится не на О, а на 9, что приводит к лож7 1257 ным отсчетам измеряемой величины, появляется систематическая ошибка, которая компенсируется тем или иным способом.

Введение формирователей переноса сигнала и изменение связей дешифраторов с цифровыми индикаторами позволяют в предлагаемом вычитающем устройстве с цифровыми индикаторами использовать обычные суммирующие двоич- 10

íо-десятичные счетчики в режиме вычитания, а введение элементов памяти позволяет устранить мерцание цифровых индикаторов во время счета и отстроиться от индикации "0" во время сбро- 1 са, увеличить время индикации без увеличения времени на единичное измерение, что значительно увеличивает функциональные возможности суммирующих двоична-десятичных счетчиков, обеспечивается высокое качество отображения информации, при этом используются незначительные аппаратурные затраты, снижается номенклатура микросхем, упрощается настройка и повы- 2S шается надежность.

Предложенное устройство позволяет увеличить диапазон измерения до 60Х и повысить точность измерения до

0,01Х время единичного измерения можно значительно уменьшить, при этом диапазон измерения уменьшать не требуется.

Предложенное устройство позволяет определять скольжение асинхронных микродвигателей и двигателей как промышленной (50/60 Гц), так и повышенных частот (100, 200, 400, 1000, Гц) .

Кроме того, цифровой стробосколь40 зиметр можно применять не только при испытаниях во время производства или

1 ремонта асинхронных двигателей и микродвигателей, но и при эксплуатации, например, с целью диагностики технического состояния как асинхронных двигателей, так и механизмов привода. формулаизобретения

1 ° Цифровой стробоскользиметр, содержащий формирователь импульсов, первый делитель частоты, стробоскопический датчик частоты вращения, блок задержки и автоматического сброса, вычитающее устройство с цифровой индикацией, причем вход формирователя импульсов соединен с сетью питания

523 8 асинхронного двигателя, выход блока задержки и автоматического сброса соединен с входом сброса вычитающего устройства с цифровой индикацией, вход стробоскопического датчика частоты вращения функционально связан с ротором асинхронного двигателя, о тл и,ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены триггер, формирователь сигналов записи, элемент

2И, а также последовательно соединенные второй делитель частоты, набор делителей частоты и многопозиционный переключатель, переключатель Измерение-контроль", при этом выход первого делителя частоты соединен с входом триггера, прямой выход триггера — с первым входом элемента 2И, второй . вход которого соединен с импульсным выходом стробоскопического датчика частоты вращения и с входом второго делителя частоты, выход элемента 2И соединен с информационным входом вычитающего устройства с цифровой индикацией, инверсный выход триггера и; выход первого делителя частоты соединены с входами формирователя сигнала записи, выход которого соединен с входом записи вычитающего устройства с цифровой индикацией и с входом блока задержки и автоматического сброса, выход которого соединен с входом одного из разрядов делителя частоты, выход многопозиционного переключателя соединен с импульсным входом стробоскопического датчика частоты вращения, входы переключателя Измерениеконтроль" соединены с выходами формирователя импульсов и второго делителя частоты, а его выход — с входом первого разряда первого делителя частоты.

2. Вьгчитающее устройство с цифровой индикацией, содержащее последовательно соединенные декады, каждая иэ которых содержит суммирующий двоично-десятичный счетчик, дешифратор и цифровой индикатор, о т л и ч а ющ е е с я . тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в каждую декаду введены элемент памяти и формирователь переноса сигнала, содержащий инверторы и многовходовый элемент И-НЕ, при этом выходы суммирующего двоично-десятичного счетчика соединены с разрядными входами элемента памяти, а его выходы — с входами

Составитель В.Новоселов

Техред Л.Олейник Корректор А.Обручар

Редактор А.Долинич

Заказ 4911/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно- полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4

I Ф ф

° t ;"вв -

ЯФ, - «125/5 а ма... дешифратора, а выходы д 0уфратора

О, 1 — 9 соединены соответственно с входами О, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 цифрового индикатора, выход младшего разряда суммирующего двоично-десятичного счетчика непосредственно, а выходы остальных разрядов этого счетчика через инверторы соединены с входа23 10 ми многовходового элемента И-НЕ, выход которого. соединен с информационным входом суммирующего двоично-десятичного счетчика декады следующего разряда, вход записи вычитающего устройства с цифровой индикацией соединен с входами записи элементов памяти.