Устройство для питания вращающихся тензорезистивных цепей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ . ВРАЩАКИЦИХСЯ ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕЙ, содержащее усилитель постоянного тока, первый входной зажим и первый выходной зажим которого соединены с общим выводом устройства, бесконтактный токосъемник трансформаторного типа, включающий соединенные последовательно и встречно первую и вторую статорные обмотки, расположенные на статоре бесконтактного токосъемника, а также .роторную обмотку , расположенную на роторе бесконтактного токосъемника, выводы которой являются выходом устройства и предназначены для подключения тензорезистивных цепей, о т л и : чающееся тем, что, с целью повышения точности формирования питающего напряжения, в устройство введены источник постоянной ЭДС, первый и второй коммутирующие элементы , соединенные последовательно и встречно третья и четвертая статорные обмотки, расположенные на статоре бесконтактного токосъемника, причем начало первой и конец вто .рой статорных обмоток бесконтактного токосъемника соединены соответственно с первым и вторым входами.первого коммутирующего элемента, выход которого соединен с вторым зажимом (Л усилителя постоянного ,тока, второй выходной зажим которого соединен с одним из выводов : источника постоямной ЭДС, другой вывод которого соединен с началом второй и концом четвертой статорных обмоток токосъемника , начало четвертой и конец третьей статорных обмоток токосъемника соединены соответственно с персх вым и вторым входами второго коммутирующего элемента, выход которого СП . соединен с общим выводом устройства. О) ч|

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1 7 А (19) (И) 3(59 (01 к 31 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3528623/18-21

I (22) 24. 12 ° 82 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) В.Ф. Проценко и С.С. Торопов (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт,им. Орджоникидзе (53) 621.317 ° 72(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 842408, кл. 5 01 D 5/12, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

В 938022, кл. Q 01Ç 5/12, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ, .

ВРАЩАЮЩИХСЯ ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕЙ, содержащее усилитель постоянного тока, первый входной зажим и первый выходной зажим которого соединены с общим выводом устройства, бесконтактный токосъемник трансформаторного типа, включающий соединенные последовательно и встречно первую и вторую статорные обмотки, расположенные на статоре бесконтактного токосъемника, а также .роторную обмотку, расположенную на роторе бесконтактного токосъемника, выводы которой являются выходом устройства и предназначены для подключения тензорезистивных цепей, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности формирования питающего напряжения, в устройство введены источник постоянной ЭДС, первый и второй коммутирующие элементы, соединенные последовательно и встречно третья и четвертая статорные обмотки, расположенные на статоре бесконтактного токосъемника, причем начало первой и конец вто.рой статорных обмоток бесконтактного токосъемника соединены соответственно с первым и вторым входами. первого коммутирующего элемента, выход которого соединен с вторым зажимом усилителя постоянного, тока, второй выходной зажим которого соединен с л одним из выводов источника постоянной ЭДС, другой вывод которого соединен с началом второй и концом четвертой статорных обмоток токосъемника, начало четвертой и конец третьей статорных обмоток токосъемни" ка соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутирующего элемента, выход которого ,соединен с общим выводом устройства.

1 1081567

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для питания вращающихся тензорезистнвных цепей при измерении динамических параметров (деформаций, давлений, крутяще го момента и т.п.) деталей роторов различных машин с помощью бесконтактных токосъемников трансформаторного типа и.резистивных преобразователей, расположенных на контролируемых деталях ротора.

Известно устройство для измерения динамических параметров вращакнцихся

Ф объектов, в которые питание вращаю-. щихся тензорезистивных цепей осуществ ляется напряжением низкой частоты прямоугольной формы посредством передающих бесконтактных токосъемников, трансформаторного типа. Устройство 2п содержит усилитель, генератор прямоугольного напряжения и,бесконтактный токосъемник трансформаторного типа с вращающейся обмоткой, нагруженной на тензорезистивную цепь, и 2g двумя неподвижными обмотками, в одной из которых усилителем создается линейно изменяющийся ток в течение времени, определяемого генератором. Эти устройства работают на принципе сравнения на входе усилителя напряжений генератора и обмотки обратной связи, в результате чего вырабатывается разностный сигнал, управляющий усилителем f1) .

35 цепи.

Недостатки устройства заключаются в трудности обеспечения устойчивости усилителя, имеющего большой коэффициент усиления по напряжению, и низкой точности формирования вершины прямоугольного питающего напря" жения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенйому устройству является устройство для измерения динамических параметров вращающихся объектов, содержащее генератор прямоугольных импульсов напряжения, усилитель постоянного тока (УПТ), тензометрический мост, регистрирующий блок, питающий бесконтактный токосъемник трансформаторного типа, включающий в себя последовательно соединенную обмотку обратной связи и первичную неподвижную обмотку, расположенные на статоре указанного токосъемника, на роторе токосъемника размещена первая подвижная обмот2 ка, подключенная к одной из диагоналей тензометрического моста, другая диагональ которого подключена к второй подвижной обмотке передающего бесконтактного токосъемника трансформаторного типа, также расположенной на роторе укаэанного токосъемника. Общий вывод обмотки обратной связи токосъемника и первичной неподвижной обмотки соединен с одним иэ зажимов генератора прямоугольных импульсов напряжения, другой вывод которого соединен с первым выходным зажимом УПТ, первый входной зажим которого через первый резистор соединен с одним из выводов обмотки обратной связи бесконтактного токосъемника. Второй входной зажим и второй выходной зажим УПТ соединены с общим выводом устройства. Один из выводов первичной неподвижной обмотки бесконтактного токосъемника через второй резистор соединен с общим. выводом устройства. На статоре передающегд токосъемника размещена вторая неподвижная обмотка, подключенная к регистрирующему блоку f2/ .

Недостатком этого устройства является низкая точность формирования вершины прямоугольного питающего напряжения и как следствие, снижение чувствительности тензорезистивного преобразователя к воздействующему фактору Х(1) в течение каждого полупериода.

Этот недостаток обусловлен наличием выходного сопротивления генератора прямоугольного напряжения, которое включено последовательно с активным сопротивлением заземленной статорной обмотки, через которую протекает линейно изменяющийся ток.

При этом выходное сопротивление генератора не входит в контур компенса.". ции, образованный последовательно соединенными статорными обмотками и входным сопротивлением усилителя постоянного тока. Так как через выходное сопротивление генератора протекает весь ток первичной цепи бесконтактного токосъемника; то падение напряжения на нем вычитается из напряжения, приложенного к первичной статорной обмотке. Это обстоятельство приводит к снижению приложенного напряжения и, как результат, к спаду вершины прямоугольного напряжения питания тензорезистивной

567 4 ную обмотку 7. Конец первой 3, начало второй 4, начало третьей и конец четвертой 6 статорных обмоток объединены между собой и подключены к одному из выводов источника 8 постоянной ЭДС, один из выводов которого соединен с вторым выходным зажимом усилителя 1, второй входной зажим которого соединен с выходом первого коммутирующего элемента 9, первый и второй входы которого соединены соответственно с началом первой 3 и концом второй 4 статорных обмоток токосъемника 2.

Начало четвертой 6 и конец третьей 5 статорных обмоток .токосъемника 2 соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутирующего. элемента 10, выход которого соединен с общим выводом устройства. Выводы роторной об .отки

7 токосъемника 2 являются выходами устройства и предназначены для подключения тензорезистивных цепей, содержащих соответствующие тензо резистивные элементы 11.

Эта цель достигается тем, что в

5 устройство для питания вращающихся тензорезистивных цепей, сбдержащее усилитель постоянного тока, первый . входной зажим и первый выходной зажим которого соединены с общим выводом устройства, бесконтактный токосъемник трансформаторного типа, включающий соединенные последовательно и встречно первую и вторую статорные обмотки, расположенные на ста- .

15 торе бесконтактного токосъемника, а также роторную обмотку, расположенную на роторе бескоитактного токосъемника, выводы которой являются выходом устройства и предназначены

20 для подключения тензорезистивных цепей, введены источник постоянной

ЭДС, первый и второй коммутирующие элементы, соединенные последователь но и встречно третья и четвертая

25 статорные обмотки, расположенные на статоре бесконтактного токосъемника, причем начало первой и конец второй статорных обмоток бесконтактного токосъемника соединены соответ30 ственно с первым и вторым входами первого коммутирующего элемента, выход которого соединен с вторым входным зажимом усилителя постоянного тока, второй выходной зажим которого соединен с одним из выводов источника постоянной ЭДС, другой вывод которого соединен с началом второй и концом четвертой статорных обмоток токосъемника, начало четвертой и конец третьей статорных обмоток токосъемника соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутирующего элемента, выход которого соединен с общим выводом устройства.

На чертеже представлена структурная схема устроства.

Устройство содержит усилитель 1 постоянного тока, первый входной : 50 зажим и первый выходной зажим которого соединены с общим выводом устройства, бесконтактный токосъемник 2 трансформаторного типа, содержащий: расположенные на статоре первую 3, 55 ,вторую 4, третью 5 и четвертую 6 статорные обмотки с одинаковым количеством витков, а на роторе — роторз 1081

Целью изобретения является повышение точности формирования питающего напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Коммутирующие элементы 9 и 10 одновременно подключают связанные с ними одноименные концы статорных обмоток к входу усилителя 1 постоянного тока и к общему выводу. При этом между соответствующей статорной обмоткой, соединенной с .общим проводом через низкое выходное сопротивление усилителя 1 постоянного тока и внутреннее сопротивление коммутационного элемента 10 с общим выводом, и статорной обмоткой, соединенной через коммутирующий элемент

9 с входом усилителя 1 постоянного тока, возникает ЭДС взаимной индукции. Значение ЭДС взаимной индукции отличается от приложенного напряжения на величину падения напряжения на активном сопротивлении статорной обмотки,,соединенной с общим выводом, и внутренним сопротивлением коммутирующего элемента

10. Рассматриваемые статорные обмотки включены встречно по отношению к входу усилителя 1 постоянного тока, а коэффициент связи между ними К с = 1 (что практически достигается бифилярной намоткой статорных обмоток) . ЭДС взаимной индукции и самоиндукции взаимно компенсирует1081567 ся в контуре, образованном включен- ными статорными обмотками, их распределенными- сопротивлениями и внутренними сопротивлениями коммутирующих элементов. На вход усилителя 1 поступает напряжение с выхода комму" тирующего элемента 9. Благодаря прис менению усилителя постоянного тока с высоким входным сопротивлением ток, протекающий через его входную 10 цепь, коммутирующий элемент 9.и коммутируемую им статорнуй обмотку, пренебрежимо мал и практически не создает падения напряжения на ее распределенном активном сопротивле- 15 нии и внутреннем сопротивлении коммутирующего элемента 9. Таким образом, на вход усилителя 1 постоянного тока воздействует только напряжение, равное по величине сумме - 20 падений напряжений на внутреннем сопротйвлении коммутирующего элемента 10 и на распределенном активном сопротивлении коммутируемой им соответствующей статорной обмотки. Это 25 напряжение передаетСя усилителем

1 постоянного тока с коэффициентом усиления по:напряжению К„ = 1

В в первичную цепь бесконтактного токосъемника 2, где оно суммируется 30 с напряжением источника 8 постоянной ЭДС и увеличивает напряжение, приложенное к статорной обмотке, соединенной с общим выводом, на величину падения напряжения Ha ee рас 35 пределенном активном сопротивлении ,и внутреннем сопротивлении коммутирующего элемента 10. Таким образом, усилитель 1 постоянного тока выпол-, няет функцию управляемого источника 4О напряжения, который компенсирует падение напряжения на паразитных параметрах первичной цепи бесконтактного токосъемника 2 трансформаторного типа. Это обстоятельство позволяет 45 исключить влияние паразитных параметров первичной цепи трансформаторного прербразователя и передать во вторичную цепь (вращающуюся роторную обмотку 7) напряжение, точно соответ- 5р ствующее приложенному, т.е. напряжению источника 8 постоянной ЭДС.

В связи с тем, что выходной ток усилителя 1 постоянного тока линейно нарастает, а следовательно, увеличи,вается и его выходное напряжение, процесс формирования первичного тока ограничен во времени. Ограниче- ние наступает в момент достижения предельного значения тока (при допустимом предельном напряжении), протекающего через выходную цепь усилителя 1 постоянного тока. В этот момент времени коммутирующие элементы синхронно переключают статорные обмотки бескоитактного токосъемника.

Статорные обмотки включены таким образом, чтобы токи, протекающие в них, были направлены встречно относительно одноименных. выводов поэто-, му магнитный поток, создаваемый первичным током, в магнитопроводе бесконтактного токосъемника 2, меняет свое направление при переключении соответствующих статорных обмоток;

Направление магнитного потока в магнитопроводе бесконтактного токосъемника 2 меняется при переключении соответствующих статорных обмоток.

Таким образом, во вращающейся обмотке 7 бесконтактного токосъемника

2 индуктируется прямоугольное разно-.. полярное напряжение, длительность периода которого определяется моментами переключения коммутирующих элементов 10 и 9.

Существенное отличие предлагаемо" го устройства от известного состоит в замене генератора прямоугольного напряжения низкой частоты источником 8 постоянной ЭДС, внутреннее сопротивление которого легко может быть сведено к пренебрежимо малой величине (R gee = 10" — 10 Ом) .

При этом формирование прямоугольного напряжения во вращающейся обмотке осуществляется за счет поочередного переключения соответствующих статорных обмоток посредством коммутирующих элементов 9 и -10.

Данное устройство повышает точность формирования питающего тензометрические, цепи напряжения и, как следствие, повышает точность измерения контролируемых механических напряжений во вращающихся деталях машин.

1081567

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Заказ 1543/40

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

Составитель Е.Березов

Рецактор С.Патрушева Техрец A.ßàáèíåö Корректор М,йароши