Устройство для измерения угла поворота вала

 

УСТРОЙСТВО .ЦЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА, содержащее общую шину питания, отметчик верхней мертвой точки, выход которого через, формирователь импульсов соединен с первым входом фазового дискриминатора, на второй вход последнего подключен делитель частоты, о т л и ч а ю 1Ц е е с я тем, что, с полью повышения точности измерения Fta неустановившихся режимах, и tioro дополнительно введены тахометр, усилитель с изменяемым К(г1ффиц11е11том усиления , интегратор, дискриминатор напряжер1ия , ключ с двумя сигнальными входами и счетчик, при этом пыход тахометра подсоединен к сигнальному входу усилителя, к упр.-пшяющсму входу которого подключен пыход фазового дискриминатора,. а усилителя соединен с входом интегратора, его выход подключен к входу дискримиS натора напряжений и к первому сигW нальному входу ключа, выход дискриминатора напряжений соединен с упс равляющим входом ключа, с входом делителя частоты и с выходом счетчика , управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов , а второй.вход ключа соединен с общей шиной питания. t§ ф ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС1 1УБЛИК (si)4 С О1 L 23/08

@ИЬИН -Ф U;g

Н АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЩфУДАРСТ9ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Щ(ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ (21) 3723108/24-10 (22) 27.02.84 (46) 30.07.85. Бюл. Ф 28 (72) Е.Н.Клеветенко, В.А.Шафоростов и

А.Г.Рубан (71) Специализированный проектный и конструкторско-технологический институт по разработке и внедрению автоматизированных систем для оборудования с программным управлением (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Н 277334, кл. G 01. L 23/08, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

И 327383, кл. G 01 L 23/08, 1972 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА HOBOPOTA ВАЛА, содержащее общую шину питания, отметчик верхней мертвой точки, выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом фазового дискриминатора, на второй вход последнего подключен

„„SU„„1170299 делитель частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поныв шения точности измерения на неустановившихся режимах, н него дополнительно введены тахометр, усилитель с изменяемым ко 1ффициентом усиления, интегратор, дискриминатор напряжения, ключ с двумя сигнальными входами и счетчик, при этом выход тахометра подсоединен к сигнальному входу усилителя, к унранляющсму входу которого подключен выход фазового дискриминатора, а выход усилителя соединен с входом интегратора, его выход подключен к входу дискриминатора напряжений и к первому сигнальному входу ключа, выход дискриминатора напряжений соединен с управляющим входом ключа, с входом делителя частоты и с выходом счетчика, управляющий вход которого соеди- нен с выходом формирователя импульсов, а второй вход ключа соединен с общей шиной питания.. 1170299

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано при испытаниях двигателей внутреннего сгорания, паровых машин, поршневых компрессоров. 5

Известен датчик угла поворота вала с равноотстоящими друг от друга окружными метками, устанавливаемый на вал 11 1.

Однако данный датчик сложен кон- 10 структивно и- неудобен в эксплуатации.

Наиболее близким .по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство, содержащее отметчик верхней точки, 1 с подключенным через формирователь фазовым дискриминатором, делитель частоты, подключенный на другой вход фазового дискриминатора (2 3.

Недостаток известного устройст- j0

- 1 ва — большая погрешность на неустановившихся режимах, вследствие отсутствия учета углового ускорения вала.

Цель изобретения — повышение точности измерения на неустановившихся режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угла поворота вала, содержащее общую шину питания, отметчик верхней мертвой точки, выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом фазового дискриминатора, на второй вход последнего подключен делитель частоты, допол- 35 нительно введены тахометр, усилитель с изменяемым коэффициентом усиления, интегратор, дискриминатор напряжения, ключ с двумя сигнальными входами и счетчик, при этом вы- 40 ход тахометра подсоединен к сигнальному входу усилителя, к управляющему входу которого подключен вы-. ход фазового дискриминатора, а выход усилителя соединен, с входом интегратора, его выход подключен к входу дискриминатора напряжений и к первому сигнальному входу ключа, выход дискриминатора напряжений соединен с управляющим входом ключа, 50 с входом делителя частоты и с выходом счетчика, управляющий вход кото" рого соединен с выходом формирователя импульсов, а второй сигнальный вход ключа соединен с общей шиной, 55 питания.

На чертеже изображена структурная! схема устройства.

Устройство содержит тахометр 1 электрический с подключенным своим входом через усилитель 2 с изменяемым коэффициентом усиления, интегратор 3, дискриминатор 4 напряжения, делитель 5 частоты, счетчик 6 верхней мертвой точки, формирователь 7, фазовый дискриминатор 8, ключ 9, подключенный своим входом к выходу интегратора ), выходом — к общей шине источника питания, а управляющим входом — к выходу дискриминатора 4, счетчик 10, подключенный счетным входом к выходу дискриминатора 4, а сбросом — к выходу формирователя 7.Выход делителя 5 подключен к второму входу фазового дискриминатора 8, выход которого подключен к управляющему входу усилителя 2.

Дискриминатор 4 вырабатывает импульс фиксированной длительности и амплитуды при достижении входным напряжением уровня заданного постоянного сигнала-, устанавливаемого вручную и определяющего количества угловых меток за один оборот вала.

Формирователь 7 выполнен в виде усилителя и ограничителя и вырабаты.вает импульсы частотой, равной частоте входных импульсов и постоянной амплитуды.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала тахометр i вырабатывает постоянное напряжение, величина которого пропорциональна мгновенному значению час оты вращения.

Это напряжение усиливается усилителем 2 и подается в интегратор 3. На выходе интегратора 3 напряжение растет до тех пор, пока не сравняется с уставкой дискриминатора 4. При этом происходит выдача короткого импульса с дискриминатора 4 на управляющий вход ключа 9, который подключает выход интегратора 3 к шине источника питания, в результате чего интегратор 3 разряжается ° После этого снова начинается заряд интегратора 3; повторяется весь цикл зарядразряд.

Счетчик 6 при вращении вала выдает при каждом обороте сигнал на формироватепь 7, с выхода которого на вход фазового дискриминатора 8 поступают импульсы с фиксированной дли-, тельностью и амплитудой, частотой, з равной частоте вращения вала. На другой вход фазового дискриминатора 8 поступают импульсы с выхода делителя 5, на вход которого поступают импульсы с выхода дискриминатора 4.

Коэффициент деления делителя. 5 устанавливается вручную при задании количества угловых меток (величина коэффиц::ента деления равна количеству необходимых меток за один оборот вала).

Фазовый дискриминатор 8 обеспечивает полное равенство частот входных сигналов формирователя 7 и делителя 5 и осуществляют синхронизацию этих сигналов по фазе. Для этого выходной сигнал фазового дискриминато" ра 8 подается на управляющий вход усилителя 2 так, что при отставании фазы сигнала на выходе делителя 5 от фазы сигнала формирователя 7 увеличивается коэффициент усиления усилителя 2, что приводит к более быстрому срабатыванию интегратора 3, а значит увеличивается частота выходных импульсов дискриминатора 4.

При опережении фазы сигнала с делителя 5 частота импульсов на выходе дискриминатора 4 уменьшается. Ошибка по фазе между входными импульсами фазового дискриминатора 8 может !

1170299 4 быть уменьшена до требуемой величины за сче= соответствующего выбора крутизны характеристики фазового дискриминатора 8.

Выходом устройства является код счетчика 10, куда поступают импульсы с дискриминатора 4, соответствующие текущим угловым меткам, а для фиксации начала отсчета исполь1п зуется импульс с формирователя 7, соотвествующий положению верхней мертвой точки вала. Таким образом, код счетчика 10 всегда пропорционален текущему значению угла поворота вала.

Изменение частоты вращения вала (ускоряется либо замедляется) вызывает изменение выходного напряжения тахометра 1. Так, при увеличении частоты вращения вала напряжение тахометра 1 также увеличивается, что сразу приводит к ускорению заряда интегратора 3, а значит увеличивается частота выходных импульсов дися5 криминатора

По сравнению с прототипом известное устройство позволяет повысить точность измерения угла поворота при динамических режимах работы. Это достигается за счет учета ускорения при измерении угла.

1170299

Составитель А. Зосимов

Редактор В.Ковтун Техред С.йовжий Корректор M.Ðîýìàí

Заказ 4696/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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