Устройство для измерения частоты вращения вала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА(71) Заявитель Сельскохозяйственное частное унитарное предприятие АСБ Городец(72) Авторы Геращенко Василий Васильевич Яскевич Михаил Яковлевич Бойко Александр Анатольевич Лесник Олег Алексеевич Левшуков Николай Николаевич Башаримова Валентина Николаевна Геращенко Александр Васильевич(73) Патентообладатель Сельскохозяйственное частное унитарное предприятие АСБ Городец(57) Устройство для измерения частоты вращения вала, содержащее датчик частоты вращения, содержащий устанавливаемый на валу диск с двумя прорезями и двумя выступами и катушку индуктивности с магнитным сердечником, жестко закрепляемую вблизи прорезей и выступов этого диска, а также первую дифференцирующую цепь, соединенную входом с указанной катушкой индуктивности, и вторую дифференцирующую цепь с отсекающим диодом на выходе, отличающееся тем, что содержит автоколебательный мультивибратор, Фиг. 4 16742 1 2013.02.28 сопротивления резисторов и емкости конденсаторов которого выбраны из расчета получения на его выходе прямоугольного импульса напряжения с длительностью, равной одной секунде, восьмиразрядный суммирующий электронный счетчик с восемью выходами,каждый из которых соединен с соответствующим светоизлучающим диодом, логический элемент И с двумя входами, соединенный первым входом через второй отсекающий диод с первой дифференцирующей цепью, а выходомчерез резистор со счетным входом счетчика, при этом вход второй дифференцирующей цепи и второй вход логического элемента И параллельно соединены с выходом автоколебательного мультивибратора, а выход второй дифференцирующей цепи через отсекающий диод соединен со входом установки нуля суммирующего счетчика. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты вращения валов машин в виде восьмиразрядных цифровых кодов, а также как отдельный блок для создания микропроцессорных систем диагностирования и управления машинами. Известно устройство для измерения скорости вращения, содержащее частотный датчик скорости, формирователь импульсов постоянной площади, вход которого соединен с выходом частотного датчика скорости, и фильтр низших частот, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов постоянной площади, аналоговый датчик скорости,при этом формирователь импульсов постоянной площади, выполненный в виде аналогового ключа, интегратора и порогового элемента, снабжен входом управления амплитудой и длительностью формируемых импульсов, соединенным с выходом аналогового датчика скорости, выполненного в виде тахогенератора 1. Недостатком известного устройства является его ограниченные возможности и недостаточная надежность, Ограниченные возможности устройства объясняются тем, что процесс измерения скорости вращения при применении аналогового датчика, выполненного в виде тахогенератора, сопровождается отбором мощности для привода тахогенератора. Для мобильных машин это является неприемлемым, так как это нарушает их скоростные и нагрузочные режимы, а в некоторых случаях установить тахогенератор на машину не представляется возможным. Наличие двух датчиков в устройстве снижает его надежность. Известно устройство для измерения скорости вращения вала, содержащее частотный датчик скорости вращения, формирователь импульсов, а также последовательно соединенные фильтр нижних частот и измерительный прибор, а частотный датчик скорости вращения выполнен в виде диска с прорезями и выступами, установленного на валу, и катушки индуктивности с магнитным сердечником, жестко закрепленной вблизи прорезей и выступов этого диска, формирователь импульсов выполнен в виде последовательно соединенных триггера с одним входом, выполненного на двух биполярных транзисторах с коллекторно-базовыми связями, и эмиттерного повторителя, первую дифференцирующую цепь, входом подсоединенную к катушке индуктивности частотного датчика скорости вращения, и последовательно соединенные вторую дифференцирующую цепь и выпрямитель, при этом выпрямитель соединен с фильтром нижних частот, база первого биполярного транзистора триггера подключена к выходу первой дифференцирующей цепи, а выход эмиттерного повторителя подключен ко входу второй дифференцирующей цепи 2. Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является его недостаточная точность. Объясняется это тем, что в устройстве осуществляется аналоговая обработка информации, что сопровождается погрешностью из-за применения аналогового фильтра низших частот и аналогового измерительного прибора. Из-за этого точность измерения скорости вращения вала снижается. Возникает необходимость в повышении точности измерения скорости вращения валов, это можно осуществить применением цифровой обработки сигналов. 2 16742 1 2013.02.28 Задачей изобретения является повышение точности измерения скорости вращения вала путем применения цифровой обработки сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения частоты вращения вала, содержащее датчик частоты вращения, содержащий устанавливаемый на валу диск с двумя прорезями и двумя выступами и катушку индуктивности с магнитным сердечником, жестко закрепляемую вблизи прорезей и выступов этого диска, а также первую дифференцирующую цепь, соединенную входом с указанной катушкой индуктивности, и вторую дифференцирующую цепь с отсекающим диодом на выходе, согласно изобретению содержит автоколебательный мультивибратор, сопротивления резисторов и емкости конденсаторов которого выбраны из расчета получения на его выходе прямоугольного импульса напряжения с длительностью, равной одной секунде, восьмиразрядный суммирующий электронный счетчик с восемью выходами, каждый из которых соединен с соответствующим светоизлучающим диодом, логический элемент И с двумя входами, соединенный первым входом через второй отсекающий диод с первой дифференцирующей цепью, а выходом - через резистор со счетным входом счетчика, при этом вход второй дифференцирующей цепи и второй вход логического элемента И посредством резистора соединен со счетным входом счетчика, а вход второй дифференцирующей цепи и второй вход логического элемента И параллельно соединены с выходом автоколебательного мультивибратора, а выход второй дифференцирующей цепи через отсекающий диод соединен со входом установки нуля суммирующего счетчика. На фиг. 1 изображены импульсы на выходе катушки индуктивности на фиг. 2 - импульсы на выходе первой дифференцирующей цепи на фиг. 3 - импульсы на первом входе логического элемента на фиг. 4 - схема устройства на фиг. 5 - общая схема датчика скорости вращения. Устройство содержит частотный датчик 1 частоты вращения, выполненный в виде диска 2 с прорезями и выступами, установленного на валу, и катушки 3 индуктивности с магнитным сердечником 4, жестко закрепленной вблизи прорезей и выступов этого диска 2, первую дифференцирующую цепь 5 с первым отсекающим диодом 6 на выходе, входом подсоединенную к катушке 3 индуктивности частотного датчика 1 частоты вращения,вторую дифференцирующую цепь 7 со вторым отсекающим диодом 8, автоколебательный мультивибратор 9, восьмиразрядный суммирующий электронный счетчик 10 с восемью выходами 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, восемь светоизлучающих диодов 19, 20, 21, 22, 23,24, 25, 26, каждый из которых соединен с одним из выходов счетчика 10, логический элемент И 27 с двумя входами 28, 29, первым входом 28 соединенный с первой дифференцирующей цепью 5, выход логического элемента И 27 посредством резистора 30 соединен со счетным входом счетчика 10, а вход второй дифференцирующей цепи 7 и второй вход 29 логического элемента И 27 параллельно соединены с выходом автоколебательного мультивибратора 9, при этом диск 2 имеет два выступа и две прорези. Первая дифференцирующая цепь 5 имеет два резистора 31, 32 и конденсатор 33. Вторая дифференцирующая цепь имеет конденсатор 34 и резистор 35. Автоколебательный мультивибратор 9 имеет первый логический элемент И-НЕ 36, второй логический элемент И-НЕ 37, первый конденсатор 38, второй конденсатор 39, первый диод 40, второй диод 41,первый резистор 42, второй резистор 43. При вращении вала с металлическим диском 2 (фиг. 5) с двумя выступами и двумя прорезями на выходе катушки 3 индуктивности с магнитным сердечником 4 за один оборот диска 2 формируются четыре разнополярных импульса, при этом два из них являются положительными, а два других отрицательными. Эти импульсы, изображенные на фиг. 1,дифференцируются первой дифференцирующей цепью 5 (фиг. 2), выпрямляются первым диодом 6 (фиг. 3) и подаются на первый вход 28 логического элемента И 27. На второй вход 29 логического элемента 27 подаются импульсы от автоколебательного мультивибратора 9 длительность которых равна одной секунде. При наличии напряжения на втором 3 16742 1 2013.02.28 входе логического элемента длительностью в одну секунду на его выходе формируется периодическая последовательность коротких импульсов. Полученная периодическая последовательность коротких импульсов подается на счетный вход счетчика 10 и преобразуются счетчиком в восьмиразрядный цифровой код на его выходах 11, 12, 13, 14, 15, 16,17, 18. С помощью восьми светоизлучающих диодов, установленных для непосредственного измерения величины скорости вращения в цифровом виде, отображается каждый двоичный разряд полученного на выходе счетчика цифрового кода. Полученный цифровой код регистрируется оператором. Применение предлагаемого устройства обеспечивает экономический эффект за счет повышения точности измерения частоты вращения валов путем перехода от аналоговой к цифровой обработке сигналов. Кроме того, устройство для измерения частоты вращения вала может быть использовано как отдельный блок для создания микропроцессорных систем диагностирования и управления машинами. Источники информации 1. А 1144053 СССР, МПК 601 3/481,1985. 2. Патент 4945 РБ, МПК 701 3/481, 2003. Фиг. 5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4