CS261621B1

CS261621B1 - Multichannel revolution counter for internal combustion engines,compression ignition engines and turbine engines

Info

Publication number: CS261621B1
Application number: CS861192A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Ing Slavik; Petr Ing Maule; Jan Ing Froles
Original assignee: Vaclav Ing Slavik; Petr Ing Maule; Jan Ing Froles
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS119286A1

Description

Vynález se týká víeekanálovélio měřiče otáček zejména ke zkoušení vznětových, spalovacích, případně turbínových motorů. Lze ho použít pro měření pohybových charakteristik cyklicky se pohybujících částí.The invention relates to a multi-channel speed meter, in particular for testing compression-ignition, internal combustion or turbine engines. It can be used to measure the movement characteristics of cyclically moving parts.

Dosud se měření pohybových charakteristik provádí mechanickými, pneumatickými a elektrickými měřiči. Nevýhodou mechanických měřičů, kdy se převádí pohybové charakteristiky na mechanické veličiny, jsou vesměs jejich velké rozměry a nízký rozsah měřených veličin. Nevýhodou pneumatických měřičů je nutnost napojení na zdroj měřicího tlaku, poměrně vysoké nároky na přesnost použitých součástí a značná závislost přesnosti měření na teplotě. Většinu z těchto nedostatků odstraňují elektrické měřiče, u kterých jsou pohybové charakteristiky převáděny 11a elektrické signály. Nevýhodou měřičů všech dosud známých provedení je, že zachycují fázové posunutí měřených veličin a při vyhodnocení takto změřených veličin je třeba tyto signály dodatečně převést na jednotnou časovou základnu, což se provádí dosud vesměs ručně a bývá zdrojem častých chyb.Until now, the measurement of movement characteristics has been carried out by mechanical, pneumatic and electrical meters. The disadvantage of mechanical meters, when the movement characteristics are converted into mechanical quantities, is their large dimensions and low range of measured quantities. The disadvantage of pneumatic meters is the necessity of connection to the source of the measuring pressure, relatively high demands on the accuracy of the used components and a considerable dependence of the accuracy of the measurement on the temperature. Most of these drawbacks are eliminated by electrical meters in which the motion characteristics are converted by electrical signals. A disadvantage of the meters of all known embodiments is that they capture the phase shift of the measured quantities and when evaluating the measured quantities, these signals have to be additionally converted to a uniform time base, which has so far been done manually and is often a source of frequent errors.

Uvedené nevýhody odstraňuje vícekanálový měřič otáček, zejména ke zkoušení vznětových, spalovacích, případně turbínových motorů, který je opatřen alespoň jed2 ním snímačem. Otáčkoměr sestává z čítacího členu, který je opatřen vstupem na systémovou sběrnici mikroprocesoru, přičemž čítači člen je dále připojen na zdroj reálného času, přes systémovou sběrnici mikroprocesoru na přizpůsobovací člen. Přizpůsobovací člen je dále připojen jednak na ovládací panel a jednak na zobrazovač podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že čítači člen sestává ze vstupního multiplexoru opatřeného vstupy od snímačů, přičemž vstupní multiplexor je připojen na další multiplexor. V čítacím členu je tento multíplexor připojen spolu s prvním čítačem, druhým čítačem a třetím čítačem svými vstupy na systémovou sběrnici mikroprocesoru. Multiplexor je svým prvním výstupem připojen na vstup prvního čítače a jednak je multiplexor svým druhým výstupem připojen současně s výstupem prvního čítače na vstup klopného obvodu. Výstupy klopného obvodu jsou každý zvlášť připojeny na první vstup druhého čítače a na první vstup třetího čítače. Druhý a třetí čítač jsou dále svými druhými vstupy připojeny na zdroj reálného času. Zobrazování vyhodnocených měřených údajů je přes systémovou sběrnici mikroprocesoru z výstupu přizpůsobovacího členu jednak přes první zesilovač na první vstup zobrazovacího prvku a jednak přes dekodér a druhý zesilovač na druhý vstup zobrazovacího prvku, přičemž k dekodéru je připojen zhášecí obvod.These disadvantages are eliminated by a multi-channel speed meter, in particular for testing compression-ignition, internal combustion or turbine engines, which is provided with at least one sensor. The tachometer consists of a counting member which is provided with an input to the system bus of the microprocessor, wherein the counter member is further connected to a real-time source via the system bus of the microprocessor to the matching member. The matching member is further connected to both the control panel and the display of the invention. It consists in that the counter member consists of an input multiplexer provided with inputs from the sensors, the input multiplexer being connected to another multiplexer. In the counting member, the multiplexer is connected together with the first counter, the second counter and the third counter by its inputs to the system bus of the microprocessor. The multiplexer is connected to the input of the first counter by its first output and the multiplexer is connected to the input of the flip-flop by its second output simultaneously with the output of the first counter. The flip-flop outputs are each connected separately to the first input of the second counter and to the first input of the third counter. The second and third counters are also connected to a real-time source by their second inputs. The display of the evaluated measurement data is via the microprocessor system bus from the output of the adjuster both through the first amplifier to the first input of the display element and through the decoder and the second amplifier to the second input of the display element.

Zdroj reálného času, všechny tři čítače a přizpůsobovací člen jsou funkčně programovatelné. Celkové řízení vícekanálového měřiče, otáček je mikroprocesorem a jeho programem. Z hlediska snížení rozsahu součástkové základny vícekanálového měřiče otáček je výhodné, je-li zdroj reálného času tvořen mikroprocesorem. Výhodou vícekanálového měřiče otáček podle vynálezu je, že umožňuje měřit otáčky různých rotujících součástí podle umístění snímačů, přičemž vyhodnocení měření dává následné údaje o hodnotě otáček ve všech snímaných místech, včetně možnosti volby počtu snímaných bodů v jednom snímaném místě při zachování vysoké přesnosti měření a velkého měřicího rozsahu, který činí 100 až 100 000 ± 1 ot./min. Další výhodou je vysoká provozní spolehlivost a životnost vícekanálového měřiče otáček, vyplývající z toho, že důležité funkční bloky vícekanálového měřiče otáček jsou připojeny přes systémovou sběrnici mikroprocesoru a jsou jím řízeny, což umožňuje použití programových autodiagnostických testů a kontrolu přesnosti a spolehlivosti měřených údajů s následným vyhodnocením. Výroba vícekanálového měřiče otáček je charakterizována nízkou součástkovou základnou, je jednoduchá, lze ho dodávat ve formě stavebnice spolu s obvody vyhodnocení fázového posunutí snímaných míst. Tyto obvody nejsou předmětem tohoto vynálezu.The real-time source, all three counters and the matching element are functionally programmable. Total control of multichannel meter, speed is microprocessor and its program. In order to reduce the range of the component base of the multi-channel speed meter, it is advantageous if the real-time source is a microprocessor. The advantage of the multichannel speed meter according to the invention is that it allows to measure the speed of various rotating parts according to the location of the sensors, whereby the measurement evaluation gives successive speed value data at all sensing points, including measuring range of 100 to 100,000 ± 1 rpm. Another advantage is the high operational reliability and durability of the multichannel speed meter resulting from the important function blocks of the multichannel speed meter being connected and controlled by the microprocessor system bus, allowing the use of program self-diagnostic tests and checking accuracy and reliability of measured data with subsequent evaluation . The production of multi-channel speed meter is characterized by low component base, it is simple, it can be supplied in the form of a kit together with circuits of evaluation of phase shift of sensed places. These circuits are not the subject of the present invention.

Vynález je dále blíže popsán na příkladu jeho provedení pamocí výkresů, kde obr. 1 znázorňuje schéma zapojení vícekanálového měřiče otáček, obr. 2 znázorňuje schéma čítacího členu a obr. 3 znázorňuje schéma zapojení zobrazovače.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a wiring diagram of a multi-channel speed meter, FIG. 2 shows a counting member, and FIG. 3 shows a wiring diagram of a display.

Vícekanálový měřič otáček sestává z čítacího členu 1, který je opatřen vstupem na systémovou sběrnici mikroprocesoru 3, přičemž čítači člen 1 je dále připojen na zdroj reálného času 2 a přes systémovou sběrnici mikroprocesoru 3 na přizpůsobovací člen 8. Přizpůsobovací člen 8 je dále připojen jednak na ovládací panel 6 a jednak na zobrazovač 7. K systémové sběrnici mikroprocesoru 3 je připojena ještě pevně programovatelná paměť 4 a proměnná paměť 5. Citaci člen 1 sestává ze vstupního multiplexoru opatřeného vstupy od snímačů, přičemž vstupní multiplexor 10 je připojen na další multiplexor 11. V čítacím členu je tento multiplexor 11 připojen spolu s prvním čítačem 13, druhým čítačem 14 a třetím čítačem 15 svými vstupy na systémovou sběrnici mikroprocesoru 3. Multiplexor 11 je svým prvním výstupem připojen na vstup prvního čítače 13 a jednak je multiplexor svým druhým výstupem připojen současně s výstupem prvního čítače 13 na vstup klopného obvodu 12. Výstupy klopného obvodu 12 jsou každý zvlášť připojeny na vstup druhého čítače 14 a na vstup třetího čítače 15. Druhý čítač 14 a třetí čítač 15 jsou dále svými vstupy připojeny na zdroj reálného času 2. Zobrazování vyhodnocených měřených údajů je přes systémovou sběrnici mikroprocesoru 3 z výstupu přizpůsobovacího členu 8 jednak přes první zesilovač 16 na zobrazovací prvek 20 a jednak přes dekodér 18 a druhý zesilovač 19 na zobrazovací prvek 20, přičemž k dekodéru 18 je připojen zhášecí obvod 17. Ovládací panel 8 je tvořen s maticovým uspořádáním. Zdroj reálného času 2 je odvozen od krystalového oscilátoru pro mikroprocesor 3.The multi-channel speed meter consists of a counting member 1 having an input to the system bus of the microprocessor 3, wherein the counting member 1 is further connected to the real time source 2 and via the system bus of the microprocessor 3 to the matching member 8. a control panel 6 and a display 7 are connected to the system bus of the microprocessor 3 and the variable memory 5 is connected to the system bus of the microprocessor 3. The citation member 1 consists of an input multiplexer provided with sensor inputs, the input multiplexer 10 being connected to another multiplexer 11. the multiplexer 11 is coupled to the first counter 13, the second counter 14, and the third counter 15 by its inputs to the microprocessor system bus 3. The multiplexer 11 is connected to the input of the first counter 13 by its first output and the multiplexer is The outputs of the flip-flop 12 are each connected separately to the input of the second counter 14 and to the input of the third counter 15. The second counter 14 and the third counter 15 are further connected to the real-time source 2 by their inputs. The display of the evaluated measurement data is via the system bus of the microprocessor 3 from the output of the adjuster 8, both through the first amplifier 16 to the display element 20 and through the decoder 18 and the second amplifier 19 to the display element 20. the panel 8 is formed with a matrix arrangement. The real time source 2 is derived from the crystal oscillator for microprocessor 3.

Vícekanálový měřič otáček zpracovává v konkrétním praktickém použití vstupní elektrický signál ze snímače polohy odpovídající horní úvrati 1, válce vznětového motoru. Tento signál je vyhodnocován přes čítači člen 1 a přes systémovou sběrnici mikroprocesoru 3 a hodnota otáček je průběžně zobrazována přes přizpůsobovací člen 8 na zobrazovači 7. Funkce vícekanálového měřiče otáček, resp. volba provozního režimu měření otáček, případně volba režimu autonomních testů, je ovládaná z ovládacího panelu 6 přes přizpůsobovací člen 8 a přes systémovou sběrnici mikroprocesoru 3 programem. Program pro řízení mikroprocesoru 3 je uložen v pevně programovatelné paměti 4, údaje měřené a vyhodnocované jsou ukládány v proměnné paměti 5. V čítacím členu 1 je vstupní elektrický signál jednotlivých snímačů polohy vybírán přes vstupní multiplexor 10 a z multiplexoru 31 synchronizován na periodu měření 0,6 s a převáděn buď přímo, nebo přes první čítač 13 na jednotkový elektrický signál 1 ot/elektrický impuls, přivedený na klopný obvod 12. Z výstupu klopného obvodu 12 jsou spouštěny střídavě druhý čítač 14 a třetí čítač 15 čítající kmitočet ze zdroje reálného času 2. Hodnota druhého čítače 14 a třetího čítače 15, v závislosti na přepínání z klopného obvodu 12, je čtena přes systémovou sběrnici mikroprocesoru 3 a programově vyhodnocována jako časová délka TP1 periody 1. otáčky měřeného objektu, resp. hodnota druhého čítače 14, třetího čítače 15 je po uplynutí měřeného intervalu 0,6 s čtena přes systémovou sběrnici a programově vyhodnocena v mikroprocesoru 3 jako časový interval TP2 od doby posledního elektrického pulsu (odpovídajícího 1 ot.J a konci měřeného intervalu 0,6 s. Výsledné otáčky měřeného objektu jsou programově zpracovány v mikroprocesoru 3 použitím vzorce n = 100 . i + (TP2/TP1) . 100, kde i je počet impulsů za 0,6 s. Měřené otáčky jsou zobrazovány v programově řízeném inultiplexním režimu z výstupu přizpůsobovacího členu 8 jednak přes zesilovač 18 na zobrazovacím prvku 20 a jednak zThe multi-channel speed meter processes, in a particular practical application, an input electrical signal from a position sensor corresponding to the top dead center 1 of the diesel engine cylinder. This signal is evaluated via the counter member 1 and via the system bus of the microprocessor 3, and the speed value is continuously displayed via the adjusting member 8 on the display 7. The functions of the multi-channel speed meter, respectively. the selection of the operating mode of the speed measurement, or the selection of the autonomous test mode, is controlled from the control panel 6 via the adjusting member 8 and via the system bus of the microprocessor 3 by a program. The program for controlling the microprocessor 3 is stored in the fixed programmable memory 4, the measured and evaluated data are stored in the variable memory 5. In the counting member 1 the input electric signal of the individual position sensors is selected via input multiplexer 10 and synchronized for multiplexer 31 for measuring period 0,6 is converted either directly or via a first counter 13 to a unit electric signal 1 rpm / electrical pulse applied to the flip-flop 12. From the output of the flip-flop 12, the second counter 14 and the third counter 15 are counting frequency from a real-time source 2. The second counter 14 and the third counter 15, depending on the switching from the flip-flop 12, are read via the system bus of the microprocessor 3 and programmatically evaluated as the time length TP1 of the period 1 of the measured object, respectively. the value of the second counter 14, the third counter 15 is read out via the system bus after the 0.6 s measurement interval and is programmatically evaluated in the microprocessor 3 as the time interval TP2 since the last electrical pulse (corresponding to 1 rev.J) The resulting speed of the measured object is programmatically processed in the microprocessor 3 using the formula n = 100.i + (TP2 / TP1) 100, where i is the number of pulses in 0.6 s. The measured speed is displayed in program-controlled inultiplex mode from of the member 8, on the one hand through the amplifier 18 on the display element 20, and on the other hand, from the

261 výstupu přizpůsobovacího členu 8 přes dekodér 18 a druhý zesilovač 19 na zobrazovací prvek 20. Zhášecí obvod 17 svojí funkcí zablokovává dekodér 18 při náhodné poruše řízení zobrazovače 7.261 of the output of the fitting member 8 via the decoder 18 and the second amplifier 19 to the display element 20. The arc quench 17 by its function locks the decoder 18 in the event of an accidental control of the display 7.

Při zkouškách v provozu byla prověřena minimální možná oblast použitelnosti navrženého vícekanálového měřiče otáček pro měření a vyhodnocení ot./min vznětových nebo spalovacích, případně turbínových motorů s respektováním závislosti vzájemného úhlového posunu jednotlivých válců motorů pro všechny vyráběné motory s rozsahem měření otáček 100 až 10 000 ot./min při současném měření např. dvou turbomotorů každého v rozsahu měření 100 až 100 000 ot./min s minimální přesností ± 1 ot./min (rozsah do 10 000 ot./min), až ± 5 ot./min pro měření do 100 000 ot./min. Celková funkce činnosti vícekanálového měřiče otáček je programovým řízením mikroprocesoru 3. V dalších bodech předmětu řešení je dále popsáno optimální vytvoření jednotlivých prvků.During the in-service tests, the minimum possible field of application of the proposed multi-channel speed meter for measuring and evaluating the rpm of diesel or internal combustion engines or turbine engines was verified, respecting the dependence of the angular displacement of individual engine cylinders for all manufactured engines with 100 to 10,000 rpm for simultaneous measurement of eg two turbine engines each in measuring range 100 to 100 000 rpm with minimum accuracy ± 1 rpm (range up to 10 000 rpm), up to ± 5 rpm for measuring up to 100 000 rpm The overall function of the multichannel speed meter is programmed by the microprocessor 3 program.

Claims

A multichannel speed meter, in particular for testing internal combustion, compression ignition or turbine engines, comprising at least one sensor which is connected to a citation member, and the counter member is further connected to a real-time source via a microprocessor system bus to an adaptation member, wherein the matching member is further connected to a control panel and to a display, characterized in that the counter member (1) consists of an input multiplexer (10) provided with inputs from the sensors, the input multiplexer (10) being connected to the multiplexer (11) wherein the multiplexer (11) in the counting member (1) is further coupled together with a first counter (13), a second counter (14) and a third counter (15) to the system bus of the microprocessor (3), the multiplexer (11) being its first the output is connected to the input of the first counter (13) and secondly

BACKGROUND OF THE INVENTION the multiplexer (11) with its second output coupled with the output of the first counter (13) to the flip-flop input (12), the flip-flop outputs (12) each separately connected to the first input of the second counter (14) and the first input of the third counter (15), the second counter (14) and the third counter (15) being further coupled to the rsf1 or time source (2) by their second inputs.

Multichannel speed meter according to Claim 1, characterized in that the display (7) is connected via the system bus of the microprocessor (3) and through the matching member (8) and the first amplifier (16) to the first input of the display element (20). the input of the display element (20) is connected via a second amplifier (19), a decoder (18) and an arc quench (17) to the output of the matching member (8).