Электроника и микропроцессорная техника: Учебно-методическое пособие к практическим занятиям и расчетно-графической работе, страница 11

11. Измеритель скорости вращения вала

Измерители скорости вращения вала широко используются в различных отраслях промышленности в устройствах управления двигателями и технологическими механизмами как большой, так и малой мощности. При этом стремятся выбрать такой датчик, который не оказывал бы обратного влияния на объект, скорость вращения вала которого измеряют, и имел бы высокую надежность и долговечность.

На рис. 11.1 приведена блок-схема измерителя скорости вращения вала.

Фотоимпульсный датчик Д преобразует скорость вращения  вала в импульсное напряжение , частота импульсов fкоторого

,                                                 (11.1)

где g - коэффициент преобразования.

Это напряжение  сравнивается с нулевым уровнем при помощи компаратора КМП. В результате такого сравнения на выходе компаратора получаются импульсы напряжения . Для формирования коротких прямоугольных импульсов постоянной длительности установлен одновибратор ОВ1, запускаемый импульсами напряжения . На выходе одновибратора появляются короткие импульсы напряжения  длительностью  и частотой f.

Для согласования выходного напряжения  одновибратора ОВ1 со входом реверсивного двоичного счетчика РДС и формирования крутых фронтов импульсов напряжения  установлен формирователь импульсов ФИ. Импульсы напряжения  поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика РДС, в котором происходит их суммирование и преобразование числа n “содержащихся” в РДС импульсов в двоичный код на выходе РДС. Этот двоичный код поступает на вход цифро-аналогового преобразователя ЦАП, напряжение  на выходе которого пропорционально числу n в РДС, т.е.

,                                          (11.2)

где  - коэффициент пропорциональности.

Напряжение  на выходе ЦАП подано на преобразователь напряжения в частоту ПНЧ, на выходе которого формируются импульсы напряжения  частотой

,                                          (11.3)

где  - коэффициент преобразования.

С целью формирования коротких импульсов установлен одновибратор ОВ2, запускаемый импульсами напряжения  выхода ПНЧ. С выхода одновибратора ОВ2 импульсы напряжения  длительностью  и частотой  через формирователь импульсов ФИ2 поступает на вычитающий вход реверсивного двоичного счетчика РДС.

Таким образом, при  в РДС накапливаются импульсы (n растет), при  в РДС вычитаются импульсы (n уменьшается), при  накопленное в РДС число импульсов n неизменно (). Получилась аналого-цифровая следящая система, которая “следит” за всеми изменениями частоты f, т.е. .

Действительно, с учетом (11.1) и (11.3) при

,                                        (11.4)

где .

Для измерения скорости  установлен измерительный прибор (вольтметр), шкала a которого проградуирована в единицах измерения  (радиан/сек.). Согласно уравнению (11.4),

,                                          (11.5)

где .

При необходимости информация о величине  в цифровой форме (двоичный код) с выхода РДС может быть передана на вход микропроцессора.

Варианты заданий

Построить градуировочную характеристику измерительного прибора.

12. Измеритель усилий резания

В связи с широким использованием в машиностроении микропроцессорных систем управления, задача измерения усилий резания и преобразования результатов измерений в двоичный код является актуальной.

На рис.12.1 приведена блок-схема измерителя усилий резания.