Измеритель мощности
ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий размещенные в контрольных сечениях вала индукторы и взаимодейетвующие с ними основные чувствительные элементы, выходы которых через свои последовательно включенные усилители и формирователи подключены к первому и второму входам фазового дискриминатора. Выход которого связан с первыми входами двух элементов И, выход одного из них подключен к суммирунадему входу счетчика измерения деформации, а выход второго через первый вход элемента ИЛИ связан с вычитаювщм входом указанного счетчика, выход второго формирователя через логическую схему подключен к входу счетчика результата , выходы обоих счетчиков через свои анализаторы нуля соединены с первым и вторым входг1ми схемы управления , синхронизированной задающим генератором, выход которого подключен к вторым входам элементов И, третьи входы которых связаны с первым режимным выходом схемы управления , а ее второй режимный выход подключен к логической схеме и через третий элемент И связан с вто .|рым входом элемента ИЛИ, о т л и I ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьаиения быстродействия и точности измерения путем компенсации.изменения параметров чувствительных элементов и сокращения цикла измерения, в него введены корректирукицее звено , источник постоянного напряжения, блок суммирования постоянного и переменного напряжений, два дополнительных формирователя импульсов, триггер знака и вспомогательный чувствительный элемент, взаимодействующий с одним из индукторов, при этом (Л выход вспомогательного чувствительс ного элемента подключен к входам двух дополнительных формирователей импульсов и через корректирующее звено - к первому входу блока суммирования постоянного и переменного напряжений, второй вход которого связан с источником постоянного на|пряж ,ёния, а выход - с возбу;кдающи00 ми входами, обоих основных чувстви: тельных элетлентов, при этом выходы iдополнительных формирователей им4 4 пульсов соединены соответственно с нулевЕЛМ и единичным входами триггера знака, единичный и нулевой выходы которого подключены соответ (Ственно к четвертым входам элеменJTOB И суммирукяцего и вн итающего каналов счетчика измерения деформации .
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
3(51) G 01 L 3 10 чC:, .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3546023/18-10 (22) 28.01.83 1 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) М.В. Хохряков, О.M. Дерфель, A.E. Редькин и A.Í. Бало (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 673874, кл. G 01 L 3/24, 1979.
2, Авторское свидетельство СССР
Р 763705, кл. G 01 L 3/10, 1978 (прототип). (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий размещенные в контрольных сечениях вала индукторы и взаимодейетвующие с ними основные чув,ствительные элементы, выходы которых через свои последовательно включенные усилители и формирователи подключены к первому и второму входам фазового дискриминатора, выход которого связан с первыми входами двух элементов И, выход одного из них подключен к суммирующему входу счетчика измерения деформации, а выход .второго через первый вход элемента
ИЛИ связан с вычитающим входом укаэанного счетчика, выход второго формирователя через логическую схему подключен к входу счетчика результата, выходы обоих счетчиков через свои анализаторы нуля соединены с первым и вторым входами схемы управления, синхронизированной задающим генератором, выход которого подключен к вторым входам элементов
„„SU„„0 447 А
И, третьи входы которых связаны с первым режимным выходом схемы управления, а ее второй. режимный выход подключен к логической схеме и че рез третий элемент И связан с вто; рым входом элемента ИЛИ, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения путем компенсации. изменения параметров чувствительных элементов и сокращения цикла измерения, в него введены корректирующее звено, источник постоянного.напряжения, блок суммирования постоянного и переменного напряжений, два дополнительных формирователя импульсов, триггер знака и вспомогательный чув- е ствительный элемент, взаимодействующий с одним из индукторов, при этом ф/\ выход вспомогательного чувствительного элемента подключен к входам С двух дополнительных формирователей импульсов и через корректирукхцее р звено — к первому входу блока суммирования постоянного и переменного напряжений, второй вход которого связан с источником постоянного на:пряжения а выход — с возбуждающими входами обоих основных чувстви тельных элементов, при этом выходы
,дополнительных формирователей импульсов соединены соответственно с нулевым и единичным входами триггера знака, единичный и нулевой .Я выходы которого подключены соответ,,ственно к четвертым входам элемен,тов И суммирующего и вычитающего
)каналов счетчика измерения леФорма ЦИКе
1081447
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназ начено для измерения мощности, пере-, даваемой вращающимся валом, соединяющим привод и нагрузку.
Известны измерители мощности, основанные на фазовом принципе измерения угла скручивания вала. Основным узлом таких измерителей является фазометр и среди ыих наиболее широкое применение находят фазометры средних значений.
Известны фазометры средних значений угла сдвига фаз, которые при подключении к датчика, регистрирующим угол скручивания вала, могут осуществлять измерение крутящего момента, передаваемого валом (1 ).
При ткаом включении укаэанные устройства позволяют скорректировать погрешность, вызванную разным запаздыванием сигналов в опорном и измерительном каналах фазометра, однако различие временных сдвигов сигналов в чувствительных элементах датчиков упругой деформации при этом не устраняется.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее размещенные в контрольных сечениях вала индукторы и взаимодействующие с ними основные чувствительные элементы,.выходы которых через свои последовательно включенные усилители и формирователи подключены к первому и второму входам фазового дискриминатора, выход которого связан с первыми входами двух элементов И, выход одного из них подключен к суммирующему входу счетчика измерения деформации, а выход второго через первый вход элемента ИЛИ связан с вычитающим входоМ укаэанного счетчика, выход второго формирователя через логическую схему подключен к входу счетчика результата, выходы обоих счетчиков через свои анализаторы нуля соединены с первым и вторым входами схемы управления, синхронизированной задающим генератором, выходы которого подключены к вторым входам элементов И, третьи входы которых связаны с первым режимным выходом схемы управления, а ее второй режимный выход подключен к логической схеме и через третий элемент И связан с вторым входом элемента ИЛИ I 2..
Недостатком этого устройства является то, что в нем не устраняется влияние временных сдвигов в чувствительных элементах датчиков деформации, так как в режиме коррекции сигнал с нулевым фазовым сдвигом подается не в начало каждого тракта измерения, а на входы формирователей. Кром» того, введение в схеме дополнительного режима коррекции,,длительность которого принципиально равна времени измерения угла скручивания вала, снижает быстродействие.
l.
5 Целью изобретения- является новышение быстродействия и точности измерения за счет компенсации изменения параметров чувствительных элементов и сокращения цикла измерения.
Поставленная цель достигается тем, что в измеритель мощности, содержащий размещенные в контрольных сечениях вала индукторы и взаимодействующие с ними основные чувствительные элементы, выходы которых через свои последовательно включенные усилители и формирователи подключены к первому и второму входам фазового дискриминатора, выход которого связан с первыми входами двух элементов И, выход одного из них подключен к суммирующему входу счет чика измерения деформации, а выход второго через первый вход элемента
ИЛИ связан с вычитающим входом укаэанного счетчика, выход второго формирователя через логическую схему подключен к входу счетчика результата, выходы .обоих счетчиков через свои анализаторы нуля соединены с первым и вторым входами схемы управления, синхронизированной задающим генератором, выход которо- . го подключен к вторым входам эле35 ментов И, третьи входы связаны с первым режимным входом схемы управления, а ее второй режимный выход подключен к логической схеме и через третий элемент И связан с вто40 рым входом элемента ИЛИ, дополнительно введены корректирующее звено, источник постоянного напряжения, . блок суммирования постоянного и переменного напряжений, два дополни45 тельных формирователя импульсов триггер знака и вспомогательный, чувствительный элемент, взаимодействующий с одним из индукторов, при этом выход вспомогательного чувствительного элемента подключен к вхо50 дам двух дополнительных формирователей импульсов и через корректирующее звено — к первому входу блока суммирования постоянного и переменного напряжений, второй вход кото55 рого связан с источником постоянного напряжения, а выход - с возбуждающими входами обоих основных чувствительных элементов, при этом выходц дополынтельных формирователей
60 импульсов соединены соответственно нулевым и единичным входами триггера знака, единичный и нулевой вы ходы которого подключены соответственно к четвертым входам элементов И суммирующего и вычитающего
1081447
50 каиалов счетчика измерения деформации.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2временные диаграммы его работы.
В состав устройства входят размещенные. на валу 1 йндукторы 2 и 3, основные емкостные чувствительные элементы 4 и 5, усилители 6 и 7 импульсов чувствительных элементов, формирователи 8 и 9 импульсов, фазо- 1О вый дискриминатор 10, элементы
И 11-13, элемент ИЛИ 14, реверсивный счетчик 15 измерения деформации, анализатор 0 16, логическая схема 17, счетчик 18 результата, ана- 15 лизатор 0 19, делитель 20 частоты, задающий генератор 21, схема
22 управления, вспомогательный чувствительный элемент 23 индукционного типа, корректирующее звено 24, блок 25 суммирования постоянного и переменного напряжений, источник 26 постоянного напряжения, формирователи 27 и 28 импульсов, триггер 29 знака., ?5
В измерителе мощности на концах измерительной базы вала 1 размещены индукторы 2 и 3, представляющие собой диски из ферромагнитного материала с зубьями, которые при вра.щении нала взаимодействуют с чувствительными элементами 4, 5 и 23.
Индукторы 2 и 3 при отсутствии, крутящего момента взаимно не смещены (т.е. угловое положение одноименных зубьев индукторов 2 и 3 совпадает), а чувствительные элементы 4 и 5 взаимно смещены по углу так, что выходные сигналы элемента 4 несеолько опережают сигналы элемента 5 (при любых возможных углах скручи- 40 вания вала 1).Величина этого смещения невелика (существенно меньше угла между соседними зубьями одного индуктора) °
Вспомогательный чувствительный 45 элемент 23 смещен относительно чувствительного элемента 5 по углу так, что зубья индуктора 2 взаимодействуют с ними поочередно (т.е, при появлении некоторого зуба в рабочей области чувствительного элемента 5 зубьев в рабочей области чувствительного элемейта 23 нет,. и наоборот).
Выход чувствительного элемента 4 через усилитель 6 и формирователь 8 подключен к первому входу фазового дискриминатора 10. Выход чувствительного элемента 5 черер усилитель
7 и формирователь 9 подключен к вто-( рому входу дискриминатора 10 и измери;тельному входу логической схемы 17.
Выход фазового дискриминатора 10 соединен с первыми входами элемен.тов И 11 и 12 ° Выход источника 26 постоянного напряжения подсоединен к второму входу блока 25 суммирова- 65 ния напряжений, выход которого соединен с возбуждающими входами чувствительных элементов 4 и 5. Выход корректирующего звена 24 соединен с первым входом блока 25 суммирования напряжений. Выход вспомогательного чувствительного элемента 23 соединен с входом корректирующего звена,24 и входами формирователей 27 и 28 импульсов, выходы которых соединены соответственно .с единичным и нулевым установочными входами триггера
29., единичный выход которого подключен К второМу входу элемента И 11, а нулевой выход - к второму входу элемента И 12. Выход элемента И 11 подключен к суммирующему входу счетчика 15, а выход элемента И 12 — к первому входу элемента ИЛИ 14 чей
i выход подсоединен к вычитающему вхо= ду счетчика 15. Выход счетчика 15 через анализатор 0 16 подсоединен к второму командному входу схемы 22 управления. Выход задающего генератора 21 подключен к синхронизирующим входам логической схемы 17 и схемы 22. управления, а также к входу делителя 20 частоты и третьим входам элементов И 11.и 12. Выход делителя 20 частоты соединен с перBhlM входом элемента И 13, а его выход -.с вторым входом элемента
ИЛИ 14. Первый режимный выход схемы 22 управления соединен с первым режимным входом логической схемы 17: и четвертыми входами элементов И 11 и 12. Второй режимный выход схемы
22 управления соединен с вторым режимным входом схемы 17 и вторым входом элемента И 13.
Выход логической схемы 17 через счетчик 18 результата и анализатор 0 19 соединен с первым командным входом схемы 22 управления.
Опорный канал измерения угла скручивания состоит из чувствительного элемента 4, усилителя 6, а измерительный — из чувствительного элемента 5 усилителя 7.
Устройство работает следующим образом.
При вращении вала 1. зубья индукторов 2 и 3 взаимодейств лот с чувствительными элементами 4,5 и 23.
Выходные сигналы чувствительного элемента 23 (фиг. 2e) проходят через корректирующее звено 24 .на первый вход схемы 25 суммирования напряжений, а затем, суммируясь с напряжейием возбуждения, подаваемым. на второй вход схемы 25 из блока
26, поступают на возбуждающие входы элементов 4 и 5. При этом на выходах чувствительных элементов 4 и 5 (т.е. входах усилителей 6 и 7) создаются вспомогательные сигналы.
Угловое смещение чувствительных элементов 4,5 и 23 обеспечивает та1081447 кой временной сдвиг выходных информационных сигналов чувствительных элементов 4 и 5 (вызванных изменением емкости соответствующего 43С при прохождении над ним зуба) относительно вспомогательных, что вспомога- 5 тельные сигналы возникают в паузах между информационными, не накладываясь на них. Информационные и вспомогательные сигналы на выходах усилителей 6 и 7 (фиг. 2а,б) обозначе° ны символами С и L соответственно.
При переходе сигналами ()вых<, U>,„„ через нулевое значение (смена, положительной полуволны на отрицательную) выходные напряжения формирователей
8 и 9 достигают высокого уровня (фиг. 2в,r) . Временные интервалы
Т „ и Т между передними фронтами сйгналов ивыхв иВыхв выделяются фа зовым дискримйнаторсм 10. (фиг. 2д) .
Выходной сигнал чувствительного элемента 23 поступает также на входы формироэателей 27 и 28, пороги срабатывания которых смещены соответственно на Е и Е (фиг. 2е). В момент превышения сигнйлом 0 g i z3 порогово го уровня (E или Е ) формирователи
27 и 28 вырабатывают короткие положительные импульсы (фиг. 2ж, и), поступающие соответственно на единичный и нулевой установочные входы триггера 29, единичный или нулевой выход которого открывает при этом пс второму входу элемент И 11 или 12 (фиг. 2к).
Отметим, что схема формирователя 35
9 измерительного канала, кроме собственно формирователя, содержит линию задержки его выходного сигнала, величина ЛТ линии.задержки выбрана так, что при поступлении вспомога- 4р тельных сигналов на элементы 4 и 5 положительные фронты импульсов на первом входе дискриминатора 10 всегда возникают раньше, чем на втором, при всех возможных значениях задер- 45 .жек сигналов в элементах 4-8.
Процесс определения мощности в предлагаемом устройстве состоит из режимов измерения крутящего момента
М„ (первый режим) и измерения мощности (второй режим).
Перед. началом первого режима счетчик. 18 сбрасывается в нуль, а в счетчик 15 вводится в дополнительном коде уставка, пропорциональная углу начального сдвига индукторов
2, 3 относительно элементов 5, 4.
При введении уставки в дополнйтельном коде происходит ее вычитание из результата измерения.
Ь первом режиме производится иэ- 60 мерение двух последовательностей временных интервалов Т и Т !Ôèã.2д за неизменное время измерения, отсчитываемое счетчиком 18. Результаты измерений интервалов T.„ и Т, 65 регистрируются счетчиком 15 соответственно с положительным и отрицательным знаками. Начало этого режима синхронизировано передним фронтом импульсов на синхронизнрующих входах логической схемы 17 и схемы
22 управления. По сигналу с первого режимного выхода схемы 22 управления открываются (по четвертым входам) элементы И 11 и 12, а логическая схема 17 начинает пропускать на вход счетчика 18 импульсы задающего генератора 21. Импульсы задающего генератора 21, поступая на третьи входы элементов
И 11 и 12, обеспечивают квантование интервалов Т1 и Т, а триггер .29, управляя по вторым входам элементами И 11 и 12, пропускает соответствующие пачки импульсов на сумми« рующий и вычитающий входы счетчика 15.
Соотношения между порогами срабатывания Е „ и Е формирователей 27 и 28 и амплйтудой сигнала О 6,„ З выбраны так, что интервал Т всегда накрывает Т {фиг. 2к,д), т.е.
Т начинается раньше и заканчивается позже Т .
Длительность Т„ определяется суммой я ш ч 6 на .с ф + а" м„р+Лр+ Ч и, (1! где дтнац с в интервал/ пропорцио нальный углу начального сдвига зубьев индукторов 2 и 3 относительно чувствительных элементов 5 и 41
Ь1 - интервал, пропорци Р ональный углу скручивания вала (крутящему моменту); йТ вЂ” разность временных задержек сигналов в опорном и измерительном каналах (для каждого— от входа соответствующего 4ЭС до выхода дискриминатора 10).
Для интервала Т>
72.=дтр А Thk (2)
С учетом уставки по углу начального сдвига в счетчике 15 к концу первого режима накапливается число импульсов, пропорциональное (b y 8 +- АТм + A + )л ъ}
-(а7q AT При этом устраняются погрешности, обусловленные разностью фазовых сдви. гов в каналах (Т4), а также величины Й Т ниц g и д Т (° Сигнал переполнения счетчика 18, поступ .я через анализатор 0 19 на первый командный вход схемы 22, переключает ее на второй режим (измерение мощности), в котором на пер1081447 вом режимном выходе схемы 22 образуется запрещающий потенциал, а на втором режимном выходе — разреша ющий. При этом элементы И 11 и 12 закрываются по четвертым входам, элемент И 13 открывается по второму 5 входу, а,сигналы формирователя 9 через логическую схему 17 поступают на вход счетчика 18. Одновременно сигналы с выхода делителя 20 частоты через элементы И 13, ИЛИ 14 по- 19 даются на вычитающий вход счетчика 15, что продолжается до его обнуле- ния, после чего сигнал с выхода анализатора 0 16 поступает на второй командный вход схемы 22, и режим измерения мощности заканчивается. В течение второго режима счетчик 18 подсчитывает число импульсов, часЮ тота следования которых пропорциональна скорости вращения вала, за интервал времени, пропорциональный крутящему моменту И„, что соответствует измеряемой мощности, передаваемой вращающимся валом. Таким образом, введение в устройство вспомогательного чувствительного элемента, корректирующего звена, блока суммирования постоянного и переменного напряжения, дополнительных формирователей и триггера знака позволяет сократить длительность цикла измерения мощности и устранить погрешность, обусловленную различием временных сдвигов сигналов и емкостных чувствительных элементах и усилителях опорного и измерительного каналов. 1081447 1081447 Составитель A. Пашков Техред: Т.Дубинчак Корректор В„вутяга Редактор Т. Кугрышева Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Закаs 153,6/34 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 !
