Измеритель крутящего момента

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 01 Ь 3 10 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3424797/18-10 (22) 16.04.82 (46) 30. 12. 83 . Бюл. Р 48 (72 ) Г. Г. Деркач, В. A. Полюшкин и М. И. Хургин (53) 531.781, 088.8) (56) 1. Фролов Л. Б. Измерение кру. тящего момента. M. "Энергия", 1967, с. 48.

2. Авторское свидетельство СССР

9 870992, кл. G 01 L 3/10, 1979 (прототип). (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий упругий вал, с концами базового участка которого жестко связаны измерительные диски, вблизи каждого из которых установлен свой датчик, и леющий измерительную обмотку, две пороговые схемы, каждая из которых имеет два входа и прямой выход, две дифференцирующие цепи, выходы которых,.связаны с входами первого триггера, инверсный выход которого через второй триггер соеди„.SU„„1064167 A нен с управляющим входом одного коммутатора и управляющим входом третьего триггера, синхронизирующий вход которого связан с прямым выходом первого триггера, а выход — с управлякщим входом другого коммутатора, и индикатор, соединенный с прямым выходом первого триггера, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет компенсации влияния смещения уровней срабатывания пороговых схем, в нем каждый коммутатор выполнен в виде трех коммутирующих элементов, а каждая пороговая схема снабжена инверсным выходом, при этом входы каждой пороговой схемы соединены через первый и второй коммутирующие элементы соответствующего коммутатора с выводами измерительной обмотки соответствующего датчика, а прямой и инверсный выходы — через третий .коммутирующий элемент соответствующего коммутатора с входом соответствукяцей дифференцируищей цепи.

1064167

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающихся валах.

Известен измеритель крутящего момента, содержащий упругий вал, на 5 концах которого закреплены измерительные диски, два датчика-и измерительную схему Г1 3.

Однако известный измеритель не обеспечивает требуемой точности изме-10 рения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является измеритель крутящего момента, содержащий 5 упругий вал,с концами базового участ ка которого жестко связаны измерительные диски, вблизи каждого иэ которых установлен свой датчик, имеющий измерительную Обмотку две поI 20 роговые схемы, каждая из которых имеет два входа и прямой выход, две дифференцирующие цепи, входы которых связаны с входами первого триггера, инверсный выход которого через второй триггер соединен с

25 управляющим входом одного коммутатора и управляющим входом третьего триггера, синхронизирующий вход которого связан с прямым выходом первого триггера, а выход - с управляющим входом другого коммутатора, и индикатор, соединенный с прямым выходом первого триггера (2).

Недостатком та.(oF0 измерителя является низкая точность измерения при изменении амплитуд сигналов датчиков из-эа погрешности, вызываемой изменением уровней срабатывания пороговых схем.

Цель изобретения — повышение точ- 40 ности. измерения за счет компенсации влияния смещения уровней срабатыва. ния пороговых схем.

Указанная цель достигается тем, чтО в измерителе содержащем упРу- 45 гий вал, с концами базового участка которого жестко связаны измеритель.ные диски, вблизи каждого из которых установлен свой датчик, имеющий .-измерительную обмотку, две порого-, вые схемы, каждая из которых имеет два входа и прямой выход, две дифференцирующие цепи, выходы которых связаны с входами первого триггера, инверсный ВыхОд которого через ВтО рой триггер соединен с управляющим входом одного коммутатора и управляющим входом третьего триггера, синхрониэирующий вход которого связан с прямым выходом первого триггера, а выход - с управляющим входом 60 другого коммутатора, и индикатор, соединенный с прямым выходом перво,го триггера, каждый коммутатор выполнен в виде трех коммутирующих элементов, а каждая пороговая схема 65 снабжена инверсным выходом, при этом входы каждой пороговой схемы соединены через первый и второй коммутирующие элементы соответствующего коммутатора с выводами измерительной обмотки соответствующего датчика, а прямой и инверсный выходы - через третий коммутирующий элемент соответствующего коммутатора с входом соответствующей дифференцирующей цепи.

На фиг. 1 приведена блок-схема измерителя крутящего момента, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу и соответствующие случаю одинаковых уровней срабатывания пороговых схем.

Измеритель крутящего момента (фиг. 1) содержит упругий вал 1, измерительные диски 2 и .3, датчики

4 и 5, устаиовленные вблизи дисков и имеющие с ними магнитную связь, пороговые схемы 6 и 7, дифференци;рующие цепи 8 и 9, связанные с входами первого триггера 10, .соединенного инверсным выходом со счетным входом второго триггера 11, а пря мым — с синхронизирующим входом третьего триггера 12. (типа Д), управляющий .вход которого связан с выходом второго триггера 11.

Выходы триггеров 11 и 12 связаны, с управляющими входами коммутаторов

13 и 14 соответственно. Индикатор 15 связан с прямым выходом триггера 10.

Коммутатор 13 содержит первый и второй коммутирующие элементы 16 и 17, через которые выводы измерительной обмотки датчика 4 связаны с прямым и инвертирующим входами пороговой схемы 6, и третий. коммутирующий элемент 18, через который прямой и инверсный выходы пороговой схемы 6 связаны с входом дифференцирующей цепи 8. Аналогично, коммутатор 14 содержит первый и второй коммутиру-. ющие элементы. 19 и 20, через которые выводы измерительной обмотки датчика 5 соединены с прямым и инвертирующим входами пороговой схемы 7,.и третий коммутирующий элемент

21, через который прямой и инверсный выходы пороговой схемы 7.связаны с входом дифференцирующей цепи 9.

Измеритель работает следующим образом.

При вращении упругого вала 1 измерительные диски 2 и 3 наводят в измерительных обмотках датчиков 4 и 5 синусоидальные сигналы U (фиг.

2,а и З,а ) с амплитудами А1 и А2 соответственно, фазовый сдвиг между которыми пропорционален передаваемому валом 1 крутящему моменту М

Эти сигналы поступают на входы nopo1cp говых схем. 6 и 7 через коммутирующие элементы 16, 17 и 19, 20 коммутаторов 13 и 14. Предположим, что в ис1064167

10 ходном состоянии на прямом выходе триггера 10 будет логический "0", а на прямых выходах триггеров 11 и 12логические "1". Коммутирующие элементы 16 и 17 коммутатора 13 подключают,. например, первыМ вывод измерительной обмотки датчика 4 к прямому входу пороговой схемы б, а второй вывод - к инвертирующему входу. При достижении. сигналом датчика 4 уровня срабатывания пороговой схемы 6

Н (фиг. 3,. б ) она срабатывает и

+ на ее прямом выходе (фиг. 3, в) устанавливается высокий потенциал, который через коммутирующий элемент

18 коммутатора 13 поступает на вход 15 дифференцирующей цепи 8. С выхода . дифференцирующей цепи 8 на вход триггера 10 поступает импульс, устанавливающий на его прямом выходе логическую "1". Смена состояния на входе триггера 11, связанного с инверсным выходом триггера 10, с логической "1" в "0" обеспечивает срабатывание триггера 11; на его прямом выходе устанавливается "0". Этими сигналами подготавливается срабатывание триггера 12 и переключается коммутатор 13, который теперь связывает прямой вход пороговой схемы б со вторым выводом измерительной обмотки датчика, инвертирующей вход

30 с первым выводом, а вход дифференцирующей цепи 8 - с инверсным выходом пороговой схемы 6 (фиг. 3, .).

После переключения входов пороговой схемы б на ее прямом выходе установится низкий потенциал (фиг.З,В).

При этом состояние триггера 10 остается неизменным (на прямом выходе логическая "1").

Аналогично, при достижении сигна- 40 лом с датчика 5 уровня срабатывания (U z< ) пороговая схема 7 (первый вывод измерительной обмотки датчика 5 через коммутирующий элемент 19 коммутатора 14 подключен, например, 45 к прямому входу пороговой схемЫ 7,. а второй вывод — к инвертирующему входу) срабатывает, íà ее прямом . выходе устанавливается высокий потенциал (фиг. 3, д ), котоРый чеРез 50 коммутирующий элемент 21,коммутатора 14 поступает на вход дифференцирующей цепи 9, с выхода. которой на вход триггера 10 поступает импульс, устанавливающий на его прямом выходе 55 логический "0". Смена состояния на синхронизирующем входе триггера 12,. связанного с прямым выходом триггера 10, с "1" на "0" обеспечивает

его срабатывание, подготовленное сигналами с выхода триггера 11, состояние которого по прямому выходу остается неизменным (логический "0").

В результате чего коммутатор 14 переключается, при этом прямой вход пороговой схемы 7 подключается к второму выводу обмотки датчика 5, а инвертирующий вход — к первому выводу.

После переключения входов на прямом выходе пороговой схемы 7 установится,низкий потенциал (фиг. 3, д).

Одновременно, коммутатор 14 контактами 21 переключает дифференцирующую цепь 9 на инверсный выход пороговой схемы 7 (фиг. 3, е). При этом состояние триггера 10 не изменяется (логический "0" на прямом выходе). Логический "0" на прямом выходе пороговой схемы б присутствует до момента достижения сигналом с датчика 4 (при переходе из плюса в минус) уровня срабатывания (U ) пороговой схемы. На прямом выходе пороговой схемы б устанавливается логичес кая "1",на инверсном "0" (фиг.3, e, »),,,с выхода дифференцирующей цепи 8, подключенной к. инверсному выходу пороговой схемы б, на вход триггера 10 поступает отрицательнЫЙ импульс, на который триггер не реаги рует. Затем сигнал с датчика 4 вновь

@остигает уровня срабатывания (U ), но уже при переходе из минуса в плюс.

На инверсном выходе пороговой схемы б устанавливается логическая "1"» которая через коммутирующий элемент

18 коммутатора 13 и дифференцирующую цепь 8 устанавливает на прямом выходе триггера 10 логическую "1". При этом срабатывает триггер 11, триггер

12 подготавливается к работе, коммутирующий элемент 16 коммутатора 13 вновь подключает прямой вход пороговой схемы б к,первому выводу обмотки датчика 4, коммутирующий элемент

17 — инвертирующий вход к второму выводу обмотки датчика, а коммутирующий элемент 18 подключает вход дифференцирующей цепи к прямому выходу пороговой схемы б. Образовавшийся при этом отрицательный перепад напряжения (переход с логической

"1" в логический "0") на входе диф ференцирующей цепи не воз)действует на триггер 10, а следующий за ним положительный перепад (переход с логического "0" в логическую "1") подтверждает состояние триггера 10.

Аналогично работает схема и при превышении сигналом датчика 5 уровня срабатывания пороговой схемы 7 (U р ). При этом на выходе триггера 10 устанавливается "0", первый вывод обмотки датчика 5 подключен к прямому входу пороговой схемы 7 че= рез коммутирующий элемент 19, второй вывод — к инвертирующеяу входу через коммутирующий элемент 20, а вход дифференцирующей цепи 9 подключен через коммутирующий элемент 21 к прямому выходу пороговой схемы 7.

Схема устанавливается в исходное состбяние.

1064167

Таким образом, в первый период триггер 10 находится в состоянии "1" в течение времени Ф „= t „+ bt (фиг. 2, e) между моментами перехода входными сигналами через уровень срабатывания пороговой схемы, например положительный U,, а в следующий период - в течение времени " 2 =

bt между переходами через уровень срабатывания переключенной:пороговой схемы (так как переключены входы по- 10 роговой схемы, то это равноценно смене знака уровйя срабатывания) U р, где t, - интервал времени между моментами перехода входными сигналами равной амплитуды A1 и А2 через уро- 15 вень срабатывания (фиг. 2, 6), д изменение интервала времени между моментами перехода входными сигналами через уровни срабатывания при наличии разницы амплитуд. На индикатор

15 за два периода поступают два им,пульса (фиг, 2, 6, 3 x) суммарная

I длительность которых, равная t> + С = (< + д ) + (- . t) = 2t„moпорциональна фазовому сдвигу, а следовательно, крутящему моменту.

Таким образом, результат измерения, осредненный за два периода, не зависит от амплитуды сигналов. Переключение же входов пороговой схемы равноценно ее срабатыванию на одинаковых (по величине и противоположных по знаку) уровнях, что исключает амплитудно-фазовую погрешность измерителя крутящего момента при каком-либо изменении (дрейфе) уровня срабатывания.

Использование предлагаемого измерителя крутящего момента позволяет обеспечить высокую точность измерения в широком диапазоне изменения амплитуд входных сигналов при смещении уровней срабатывания пороговых схем.

1064167 вн

Ти

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная,4