多功能數字轉速儀的製作方法

2023-10-26 14:14:37 7

專利名稱：多功能數字轉速儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數字轉速儀，尤其是利用數字電子技術實現轉速測定，轉數累計，自動定位控制報警等多種功能的數字轉速儀。
隨著數字電子技術的發展，數字轉速儀也得到了很大發展。數字轉速儀用於測量各種轉動機械的轉速，讀數直觀，使用方便，性能可靠，應用廣泛。現有的數字轉速儀品種很多，主要是用測頻法和測周法測量並顯示轉速(如XJP－10型數字轉速儀)。
在許多試驗裝置和機械中，為了更好地控制工作狀態，不僅需要測量顯示轉速，而且需要顯示機械運轉的累計轉數，並能同時讀出某一累計轉數時的轉速，還要求能自動控制機械的運轉量。例如，磨損試驗機為了研究磨損規律，不僅需要知道磨損過程中試樣的轉速，而且需要知道磨損時試樣的累計轉數，還要求能使試驗機完成預定的轉數後自動停止，以便按不同工作轉數測定試樣的磨損量。
本實用新型的目的是提供一種轉速測定，轉數累計，自動定位控制等多功能數字轉速儀。
圖一是數字轉速儀的原理框圖。
圖二是放大整形電路圖。
圖三是使用該儀器與磨損試驗機系統示意圖。
本轉速儀由傳感器1、放大整形電路2、顯示器3和4、時基振蕩電路5、分頻電路6、門控電路7、延時電路8、計數電路10、預置電路11、比較電路12、定位執行器14、報警器15、穩壓電源17等部分構成。
傳感器將機械轉動量轉換為交變的電信號，放大整形電路將該信號放大整形成脈衝信號，該脈衝信號分成三路一路作為轉數累計器信號；一路作為轉速測量器信號；一路作為定位控制器信號。因轉數累計、轉速測量、定位控制都來自同一信號源。從而達到同時顯示，同步控制的目的。傳感器輸出端與放大整形電路輸入端連接，放大整形電路的輸出端分別與轉數累計器輸入端，轉速計數輸入開關K1、定位控制計數電路的輸入端連接。
轉數累計信號輸入計數、寄存、解碼、驅動、LED七筆數字顯示組合的顯示器，即可顯示累計轉數，結構非常簡單。
轉速計數信號輸入轉換開關，通過轉換開關即可選擇測周法和測頻法二種方式測量顯示轉速。運轉速度較低時用測周法，運轉速度較高時用測頻法。
定位控制信號輸入二——十進位計數器與數字預置電路，經比較後輸出到放大電路，驅動控制執行器。
本實用新型的傳感器1採用紅外轉速傳感器(HWC－2型)，將機械轉動量轉換成電信號輸入放大整形電路2整形成脈衝信號，該脈衝信號分成三路，分別作為轉數累計、轉速測量和定位控制的輸入信號。
放大整形電路圖是由傳感器1得到的電信號Vi經電阻18輸入晶體三極體22的基極進行放大，放大後的信號通過高速CMOS施密特整形門23和24，整形成標準數字脈衝信號VO。電阻20為三極體22的基極偏置電阻，電阻21為三極體22的集電極負載電阻，電容19濾除高頻幹擾信號。
轉數累計是將由放大整形電路2來的脈衝信號直接輸入顯示器3，即可顯示累計轉數。顯示器3採用JX1401A，這是一種計數、寄存、解碼、驅動集成電路與LED七段數碼顯示組合成的二——十進位四位數字顯示器，結構簡單，體積小，使用方便，有進位輸出，位數不夠時可以增加。
放大整形電路2輸出端通過K1與門控電路7的輸入端連接，分頻器6的輸出端通過K1、K2與門控電路7的輸入端連接。轉速測量是將放大整形電路2來的脈衝信號輸入轉換開關K1(2×2)，當K1接F端時為測頻法測轉速，脈衝信號輸入計數門9(CC4011的一個與非門)的其中一個輸入端，同時通過開關K2(1×2)選擇分頻器6來的計數開門時間脈衝，經門控電路7將門控時間脈衝送至計數門9的另一輸入端，使計數門9開放K2所選擇的時間後關閉，在計數門9的輸出端得到開門時間內的轉速計數脈衝，輸入顯示器4(JX1401A)，即可顯示轉速值。當選擇開關K2接6秒時，顯示轉速單位為轉／分，測量範圍為1～9999轉／分。當選擇開關接0.1秒，顯示轉速單位為轉／秒，測量範圍為1～9999轉／秒。在用測周法測轉速時，K1接T端，放大整形後的脈衝信號經門控電路7輸入計數門9的一個輸入端，作為測周門控信號，使計數門開放0.1轉後關閉。計數門的另一輸入端接來自分頻器6的時基脈衝，則在計數門的輸出端即得到與轉動周期對應的時間脈衝，輸入顯示器4即可顯示轉動周期值。若選擇開關K2接0.1秒，則顯示周期的單位為秒／轉，測量範圍為1～0.006轉／分。
時基振蕩器5用5G1555時基電路，振蕩頻率為1000Hz，經二次10分頻得0.1秒的脈衝，再經一次10分頻和一次6分頻得6秒的脈衝。分頻器6由任意進位計數器C186構成。門控電路7由雙D觸發器(CC4013B)和一個與非門構成，其作用是使計數門開門時間準確。門控電路7的一個輸出端與延時電路8的輸入端連接，延時電路8的輸出端分別與顯示器4和門控電路7的復位端連接。延時電路是在門控電路使計數門關閉後，使顯示器4所顯示的轉速數字保持一定的時間，給門控電路7提供復位脈衝，給顯示器4提供自動清零脈衝。延時電路由斯密特觸發器和微分電路組成。
計數電路10的輸入端與放大整形電路2的輸出端連接。自動定位控制是將由放大整形電路2來的脈衝信號輸入計數電路10，它由二——十進位計數器(CD4518)構成，每隻計數器的8421碼輸出端分別接預置電路11(由BCD碼數字撥盤開關KDP1－3構成)中相應撥盤開關的輸入端，撥盤開關的輸出端分別接四與非門(構成比較電路12)的四個相應輸入端。比較電路12的輸出端與放大電路13的輸入端連接，當計數器的輸出端與預先設定的撥盤開關的數字完全相符時在四與非門的輸出端即得到定位控制信號，經放大電路13放大後驅動控制執行器14(可用繼電器)，使電機停止運轉，實現自動定位控制，同時報警器15發出聲光報警信號。
該儀器中除傳感器1與被測機械轉動部分連接外，其餘部分安裝在一塊印刷電路板上構成儀器主體。傳感器信號以同軸屏蔽線及插頭座與儀器輸入端即放大整形電路輸入端相連，控制執行器的輸出信號以屏蔽線及插頭座與驅動電源聯接，很容易與各種轉動機械聯成測量控制系統，使用方便。下面以該轉速儀在磨損試驗機上的應用為實例，說明其工作情況。
在磨損試驗中，該儀器主要用於測量磨損試樣的轉速和累計轉數，並使磨損試樣經過預定轉數後自動停止，以便在一定的條件下研究試樣的磨損情況。使用該儀器與磨損試驗機系統示意圖如圖三。其中虛線框內為該儀器主體部分。傳感器1從試驗機磨損試樣轉動部分25取得信號，輸入放大整形電路2，將K1和K2的位置撥至所要求的讀數方式，將預置電路11的數字置於磨損試驗要求的轉數預定數字，儀器的控制信號輸出用屏蔽線與試驗機的電機電源16相聯。當系統開始工作以後，顯示器3隨時顯示磨損試樣的累計轉數，顯示器4顯示磨損試樣的轉速。當顯示器3顯示的累計轉數與預置數字相同時，計數電路10的計數與預置電路11的預定數相同，比較器12輸出符合信號，通過放大電路13放大後推動控制執行器14動作，使電機電源16切斷，試驗機自動停止運轉，同時報警器15發出聲光信號，提醒試驗人員觀察測量經過預定轉數磨損後的各項磨損指標。
本實用新型的優點是採用數字集成電路，結構簡單，性能可靠，因一機多能，元件作用發揮充分，成本較低。
權利要求1.一種數字轉速儀其特徵在於傳感器輸出端與放大整形電路輸入端連接，放大整形電路的輸出端分別與轉數累計器輸入端，轉速計數輸入開關K1，定位控制計數電路的輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種轉速儀，其特徵在於所說的轉速計數器的測速方式的轉換採用2×2的轉換開關。
3.根據權利要求1所述的一種轉速儀，其特徵在於所說的定位控制器，採用二——十進位計數器和數字撥盤開關。
專利摘要本實用新型公開了一種多功能數字轉速儀、它是由傳感器輸出的信號，經放大整形電路放大整形後的脈衝信號分成三路一路作為轉數累計器信號；一路作為轉速計數器信號；一路作為定位控制器信號。組成轉速測定，轉數累計，自動定位控制報警等多種功能的轉速儀。本實用新型採用數字集成電路，結構簡單，性能可靠，使用方便，一機多用，成本低廉。
文檔編號G01P3/481GK2058993SQ8920120
公開日1990年7月4日 申請日期1989年1月24日 優先權日1989年1月24日
發明者陳溪芳, 沈德顯, 賴新途 申請人:浙江大學