Устройство для измерения силовых характеристик электромеханических преобразователей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, .содержащее цепь питания электромеханических преобразователей , два датчика, два усилителя , генератор и устройство индикаций, отл и ча ющее с тем, что, с целью повышения точное и расширения диапазона измерения, оно снабжено двумя блоками определения знака, восемью ключами, двумя реверсивными счетчиками, двумя регистрами, двумя цифроаналоговыми преобразователями, двумя триггерами, двумя логическими элементами И, блоком деления, стабшшэированным источником питания, двумя компенсирующими обмотками, резистором и магнитной системой с С-образным магнитопроводом, на полюсе которого установлен постоянный магнит , при этом датчики, выполненные в виде датчиков Холла, помещены первый в воздушном зазоре между статором с комг енсирующей обмоткой и ротором электромеханического преобразователя, а второй воздушном зазоре магнитной системы, образованной С-образным магнитопроводом, резистор включен в цепь питания обмотки возбуждения электромеханического преобразователя, к этому же источнику питания подключен первый цифроаналоговый преобразователь , при этом первый датчик- Холла подкл19чен параллельно резистору, выход первого датчика Холла подключен через первый усилитель к первому блоку определения знака, выходы которого подключены к входу логического элемента И и управляюпр1м входам первого и второго ключей, выходы котоpbtx через первый реверсивный счетчик соединены с первым цифроаналоговым преобразователем и входами третьего г и четвертого ключей, первые, управляющие входы каждого из них соединены (П с выходом первого триггера, а вторые с входы связаны с выходом первого ло .гического элемента И, выходы третьего и четвертого ключей го пинены с вхо§ дами первого регистра, выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к первой компенсирующей обмотке , расположенной на магнитопроводе электромеханического преобразователя, ю выход первого регистра соединен с СП входом блока деления, при этом стаби4ib 00 лизированный источник питания соединен с вторым датчиком Холла, выход которого подключен через второй усилитель к второму блоку определения знака, выходы которого подключены к логическому элементу И, и управляющим входам пятого и шестого ключей, выходы которых через второй реверсивный счеТчик соединены с вторым цифроаналоговым преобразователем и входами седьмого и восьмого ключей, один из управляющих входов каждого из них соединен с выходом второго триггера.

СОЮЗ QOKTCHMX

HUH

РЕСПУБЛИК за с 01 Ь 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCNOMV СаиДатВЪСтви (21) 3618542/24-10 (22) 07.07 ° 83 (46) 23.11.84. Бюл. Ф 43 (72) Е.А. Измайлов, А.А. Гордасевич и Я.Н. Иоффе (53) 531.781(088.8) (56) 1. Кац С.М. Балансирные динамометры для измерения вращающегося момента, Госэнергоиздат, 1962.

2. Фролов Л.Б. Измерения крутящего момента. "Энергия", 1967(прототип)., - (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСKHR ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ,,содержащее цепь питаиия электромеханических преобразователей, два датчика, два усилителя, генератор и устройство индикаций, о т л и ч а ю щ е е с g тTеeмM, что, с целью повышения точносГи и расширения диапазона измерения, оно снабжено двумя блоками определения знака, восемью ключами, двумя реверсивными счетчиками, двумя регистрами, двумя цифроаналоговыми преобразователями, двУмя триггерами, двумя логическими элементами И, блоком деления, стабкйизированным источником питания, двумя компенсирующими обмотками, резистором и магнитной системой с С-образным иагнитопроводом, на полюсе которого установлен постоянный магнит, при этом датчики, выполненные в виде датчиков Холла, помещены первый в воздушном зазоре между статором с комт енсирующей обмоткой и ротором электромеханического преобразователя, а второй воздушном зазоре магнитной системы, образованной С-образным магнитопроводом, резистор включен в.,SU, 125480 цепь питания обмотки возбуждения электромеханического преобразователя, к этому же источнику питания подключен первый цифроаналоговый преобразователь, при этом первый датчик Холла подключен параллельно резистору, выход первого датчика Холла подключен через первый усилитель к первому блоку определения знака, выходы которого подключены к входу логического элемента И и управляющим входам первого и второго ключей, выходы которйх через первый реверсивный счетчик соединены с первым цифроаналоговым .преобразователем и входами третьего и четвертого ключей, первые управляю- g щие входы каждого из них соединены с выходом первого триггера, а вторые входы связаны с выходом первого логического элемента И, выходы третьего и четвертого ключей со пинены с вхо- O дами первого регистра, выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к первой компенсирующей обмот- iaseL ке, расположенной на магнитопроводе фиий электромеханического преобразователя, фф выход первого регистра соединен с ф входом блока деления, при этом стаби- р лизированный источник питания соеди- ® нен с вторым датчиком Холла, выход которого подключен через второй усилитель к второму блоку определения знака, выходы которого подключены к логическому элементу И, и управляющим входам пятого и шестого ключей, выходы которых через второй реверсивный счетчик соединены с вторым цифроаналоговым преобразователем и входами седьмого и восьмого ключей, один из управляющих входов каждого из них соединен с выходом второго триггера, а вторые входы связаны с выходом второго логического элемента И, выходы седьмого и восьмого ключей соединены с входами второго регистра, выход которого через блок деления соединен с индикатором, при этом

125480 выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к второй компенсирующей обмотке„ расположенной на

С-образном магнитопроводе, при этом генератор импульсов подключен к первому,второму, пятомуи шестомуключам.

Изобретение относится к прецезионному приборостроению, а в частности к устройствам для определения силы или момента.

Известны устройства для измерения 5 силовых характеристик, например, балансирные динамометры для измерения .вращающегося момента. Отличительной особенностью балансирных динамометров является наличие подвижных (балансир- 10 ньк) статоров, связанных с силоизмерительными устройствами, с помощью которых определяется момент (1 1.

Недостатками этих устройств являются их низкая точность, особенно при измерении малых величин моментов, большая сложность и трудоемкость измерений.

Для производственного контроля используются методики косвенного 20 контроля, основанные на деформации эталонного упругого элемента.

Известно устройство, состоящее из устанавливаемого в цепи .передачи момента тарированного упругого элемента 2 на концах которого установлены измерительные диски с метками, равномерно распределенными по периферии дисков.

Рядом с дисками устанавливаются непоцвижно датчики, выходы которых через 30 усилители подключены к электронной схеме вьгчисления временного сдлп а, включающей генератор, триггер и устройство индикации, который зависит от угла закручивания упругого элемен- З5 та (2 ).

Недостатками данного устройства яв ляются ограниченная точность, определяемая гистерезисными явлениями упругого элемента, малый диапазон из- 40 мерений, определяемый линейной зоной упругих деформаций упругoro элемента и резкое возрастание трудоемкости, измерений в случае получения силовых характеристик при различных положе- 45

2 ниях ротора и статора преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения силовых характеристик электромеханических преобразователей.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее цепь питания электромеханических преобразователей, два датчика, два усилителя, генератор и устройство индикации, снабжено двумя блоками определения знака, восемью ключами, двумя реверсивными счетчиками, двумя регистрами, двумя цифроаналоговыми преобразователями, двумя триггерами, двумя логическими элементами И, блоком деления, стабилизированным источником питания, двумя компенсируюцими обмотками, резистором и магнитной системой с С-образным магнитопроводом, на полюсе которого установлен постоянный магнит, при этом датчики,выполненные в виде датчиков Холла, помещены первый в рабочем зазоре между статором с компенсирующей обмоткой и ротором электромеханического преобразователя, а второй в воздушном зазоре магнитной системы, образован-. ной С-образным магнитопроводом, резистор включен в цепь питания обмотки возбуждения электромеханического

t преобразователя, к этому же источнику питания подключен первый цифроаналоговый преобразователь, первый датчик Холла подключен параллельно резистору, выход первого датчика Холла подключен через первый усилитель . к первому блоку определения знака, выходы которого подключены к входу логического элемента И и управляющим входам первого и второго ключей, выходы которых через первый реверсивный счетчик соедИнены с:.. ервым цифроаналоговым преобразо|.отелем и

3 11254 входами третьего и четвертого ключей, первые управляющие входы каждого из них соединены с выходом первого триггера, а вторые входы связаны с выходом логического элемента И, выходы третьего и четвертого ключей соединены с входами первого регистра, выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к первой компенси— рующей обмотке, расположенной на магнитопроводе электромеханического преобразователя, выход первого ре— гистра соединен с входом блока деления, при этом стабилизированный источник питания соединен с вторым дат- 5 чиком Холла, выход которого подключен через второй усилитель к входу блока определения знака, выходы которого подключены к логическому элеменФ ту И,. и управляющим входам пятого и шестого ключей, выходы которых через второй реверсивный счетчик соединены с вторым цифроаналоговым преобразователем и входами седьмого и восьмого ключей, один из управляющих входов каждого из них соединен с выходом второго триггера, а вторые входы связаны с выходами второго логического элемента И, выходы седьмого и восьмого ключей соединены с входами второго регистра, выход которого через блок деления соединен с индикатором, при этом выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к второй.компенсирующей обмотке, расположенной на С вЂ образн магнитопроводе, при этом генератор импульсов подключен к первому, второму, пятому и шестому ключам.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из двух каналов: канала измерения DUfи канала измерения Д, включающих датчики 1 и 2 информации, устройства 3 и 4 обработки полученной информации, выходных

45 устройств — блока 5 деления и блока

6 индикации. Датчик информации 1 состоит из датчика 7. Холла, помещенного в воздушном зазоре между статором с компенсационной обмоткой 8 и ротором электромеханического преобразователя и подключенного параллельно резистору 9, соединенному последовательно с обмоткой 10 возбуждения электромеханического преобразова-55 теля .

Датчик 2 информации состоит из датчика 7 Холла, помещенного в магнитное

80 4 поле С-образного сердечника с постоянным магнитом на полюсе и записываемого от стабилизированного источни. ка питания Ц, а также из компенсационной обмотки 11., расположенной на С-образном сердечнике магнитопровода, который жестко связан с подвижной частью электромеханического преобразователя.,и, следовательно, имеет одинаковые с ним перемещения.

Выход каждого датчика 1 и 2 информации поступает на соответствующие устройства 3 и 4 обработки информации.

Каждое из устройств обработки информации состоит из операционного усилителя 12, вход которого соединен с выходом датчика 7 Холла, блока 13. определения знака, вход котоРого соединен с операционным усилителем 12, а выходы подключены к управляющим входам ключей 14 и 15. Другие входы ключей 14 и 15 соединены с генератором 16. Выходы ключей 15 и 14 через реверсивный счетчик 17 соединены с цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 18 и входами ключей 19 и 20, один из управляющих входов каждого из которых подключен к выходу триггера 21, а вторые входы ключей 19 и

2б — к выходам логического элемента

И 22, вход которого соединен с выходами блока 13 определения блока.

Логический элемент И 22 обеспечивает выдачу сигнала при поступлении на

его входы двух одноименных сигналов.

Выходы ключей 19 и 20 соединены с входом регистра 23, выход ЦАП 18 под: ключен к компенсирующей обмотке 8, расположенной на магнитопроводе электромеханического преобразователя. При этом выход каждого датчика 1 и 2 информации соединен с входами соответствуюших операционных усилителей 12 устройств 3 и 4 обработки информации, выходы которых соединены с входами блока 5 деления, выход которого соединен с блоком 6 индикации.

Операционный усилитель 12 обеспечивает усиление входного сигнала по постоянному току и имеет глубокую отрицательную обратную связь. Блок

5 деления — арифметическое устройство, обеспечивающее деление двух величин, поступающих с регистров 23.

Регистр 23 — узел, предназначенный для приема, временного хранения и выдачи информации одного числа.

3 11254

Предлагаемое устройство работает

;следующим образом.

При подаче питания на устройство сигнал с датчика Холла,пропорциональ. ный величине накопленной энергии в зазоре электромеханического преобра зователя, поступает на вход первого операционного усилителя 12, усиленный сигнал с которого поступает на первый блок 13 определения знака. 16 ,Выходной сигнал блока 13 определения знака в зависимости от полярности входного сигнала открывает ключ 14 либо 15 для прохождения импульсов с генератора 1б на реверсивный счетчик 13

17, количество прошедших импульсов пропорционально величине выходного :сигнала с датчика 7 Холла, т.е. пропорционально величине магнитной энер." .гии, накопленной в рабочем зазоре 10 исследуемого электромеханического .преобразователя, С выхода реверсив, ного счетчика 17 сигнал поступает на ЦАП 18, запитанный от источника питания. Выходной сигнал с ЦАП 18 по- 25 ступает в компенсационную обмотку 8, намотанную на сердечник. статора ис;следуемого электромеханического пре. образователя. Вызываемый компеиса» ционной обмоткой 8 магнитный поток, Зя противоположный по направлению магнитному потоку статора, компенсирует магнитный иоток в зазоре. В установив,шемся режиме, когда магнитный поток компенсвционнЬй обмотки 8 равен по величине магнитному потоку, возбуждаеМому обмоткой 10 сигнал на выходе

:операционного усилителя 12 равен ну лю, а нв реверсивном счетчике 17 за писывается число, равное величине магнитной энергии, накопленной в воз душном зазоре, исследуемого электромеханического преобразователя. При этом на вход логического элемента И

22 поступают два нулевых сигнала, которые вызывают срабатывание логичес- кого элемента И 22 и, соответственно, срабатывание триггера 21, что приводит к открыванию ключа 20, и накопленная в реверсивном счетчике 17 информация с положительным знаком передается в регистр 23.

При изменении положения подвижной части электрОмахнического преобразователя происходит процесс с той лишь разницей, что при достижении второго установившегося режима открывается ключ 19, что позволяет передать накопленную в реверсивном счетчике 17 информацию в регистр 23 с отрицательным знаком. В регистре 23 происходит вычитание двух величин и на выходе появляется сигнал, равный изменению величины магнитной энергии ДЙ.

Аналогично описанному процессу и одновременно с ним происходит измерение изменения положения координаты с помощью датчика 7 Холла в канале измерения ag, и на выходе регистра 23 появляется сигнал, равный изменению положения координаты Щ

Сигналы с регистров 23 d W и арф соответственно заводятся в блок 5 деления, нв выходе которого сигнал, соответствующий силовой характеристике электромеханического преобразователя F=, который поступает на

4ф блок 6 индикации.

Ю

Предлагаемое устройство позВоляет производить измерение силовых харак-. теристик в любом заданном относительном положении ротора и статора электромеХанического преобразователя и упрощается процесс измерения.

ВНИИПИ Заказ 8529l30 Тираж 822 Подписное

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