Устройство для измерения неравномерности вращения вала

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить информационность путем получения информации о средней скорости вращения и ее нестабильности и производительности измерений. При включении источника 33 постоянного тока напряжение питания поступает на источник 23 светового излучения. Световой поток, попадая на фотоэлектрический преобразователь 15, освещает кристаллы, которые преобразуют световую энергию в электрическую, и обеспечивает подачу напряжения постоянного тока на параметрический стабилизатор 16 напряжения. Плоские спиральные секции 9 и 10 катушки индуктивности являются составной частью контура частотно-модулированного генератора и излучают сигнал в окружающее пространство, принимаемый катушкой индуктивности 25 неподвижной части соединительного узла . Принятый сигнал устанавливается в усилителе 34 высокой частоты, ограничивается по амплитуде в усилителе 35 и поступает на частотный дискриминатор 36, где выделяется сигнал, пропорциональный величине углового отклонения вала от его положения, при равномерном вращении. 4 ил. О) N9 4: Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК сад 4 G 01 P 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ а»,, / / " Ф7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

© (21) 3763795/24-10 (22) 02.07.84 (46) 23.07.86. Бюл. Ф 27 (7 1) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.М.Ромачевский, А.И.Скалон, А.А.Кутищев, Г.В.Нежданов,В.М.Менчиков, В.А.Антонов и К.Н.Явленский (53) 531.768 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 940229, кл. G 11 В 27/10, 1982.

Ромачевский В.М., Белоусов А.А. и Смусь В.С. Устройство для измерения неравномерности вращения валов микроэлектродвигателей. Сб. Расчеты деталей приборов и механизмов: Сб.

Под ред. проф. В.М.Шанникова, Вып.

119, Л.: ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина), 1977, с. 146-149. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ HEPAB

НОМЕРНОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить информационность путем получения информаций о средней скорости вращения и ее нестабильности и про„„SU„„1246010 А 1 изводительности измерений. При включении источника 33 постоянного тока напряжение питания поступает на источник 23 светового излучения. Световой поток, попадая на фотоэлектрический преобразователь 15, освещает кристаллы, которые преобразуюr световую энергию в электрическую, и обеспечивает подачу напряжения постоянного тока на параметрический стабилизатор 16 напряжения. Плоские спиральные секции 9 и 10 катушки индуктивности являются составной частью контура частотно-модулированного генератора и излучают сигнал в окружающее пространство, принимаемый катушкой индуктивности 25 неподвижной части соединительного узла. Принятый сигнал устанавливается в усилителе 34 высокой частоты, ограничивается по амплитуде в усилителе

35 и поступает на частотный дискриминатор 36, где выделяется сигнал, пропорциональный величине углового отклонения вала от его положения. при равномерном вращении. 4 ил.

1 1 2460

Изобрет ние Отн<>сит<:я к приборостpopHHK> и может быть исп<>л? >овано для исследования н<.равномерно<.ти вращения вала малогабаритных I>pe— цизионных механи.змов, применяемых, например, н аппаратах магнитной записи, в которых предъявляются понып?енные требования к стабильности

> параметров движения носителя информации и вращающихся элементов механизма тра22спортир -. вания .

Цель изобретения — повышение информативности путем получения инфор— маций о средней скорости вращения и ее нестабильности и производительности измерений .

На фиг. 1 препстанлена конструктинная схема высокочастотного индуктинного датчика и соединительного узла, на фиг. 2 — высокочастотный

20 индуктивный датчик, вид со стороны снятой крьпнки, на фиг. 3 — электрическая принципиальная схема соединительного у >ла с катушками индуктивности, на фиг. 4 — блок-схема пт>ецлагаемого устройства.

Устройство состоит из нысокочастотного индуктивногo датчика, содержащего установочную цангу 1 крыш> р ку 2 подвижного корпуса датчик".. корпус 3 датчика, подшипники 4 и 5, в которых установлен цилиндрический инерционный элемент 6 с электропроводными H<ìàã?IHòíûìH якорями 7 и 8, закрепленными в пазах цилиндрического инерционного элемента б и ðàñположенных против плоских спиральных секций 9 и 10 излучающей катушки ин— дуктивности, приклеенных к изоляторам 11 и 12, расположенных соосно в гнездах на боковой поверхности корпуса 3. Секции 9 и 10 излучающей катушки индуктинности соединены последовательно и подключены в цепь высокочастотного генератора 13, ус..-.àíoâленного на подвижном корпусе 3 под текстолитовой крышкой 14 фотоэлектри,» ческого преобразователя 15, который через стабилизатор 16 напряжения электрически соединен с высокочастотным генератором 13. Высокочастотный генератор 13 и стабилизатор напряжения 16 выполнены в виде интегральной микросхемы, а фотоэлектрический преобразователь выполнен на основе - > кремниевых кристаллов 17, закрепленных на текстолитоной крьппке 14 и соединенных поспедонатепьно (фиг. 3) 10 2

Ппсские <и><>г„>»2 ные c< 2<222!è 9 и 10 излучак>щей катушки HHJlj2<òè23>>Ости и фотоэлектрический преобразователь 15

От ?<ос ят ся K Iln TE3?2>l

18 (фиг. 2) с магнитомягкими пластинами 19 и 20, которые расположены сооснс> с IIocTQEIIIHbIMH магнитами 21 и 22, установленными в гнездах на торцовой плоскости инерционного элемента 6. В частном случае возможно использование торсиона.

Неподвижная часть бесконтактного соединительного узла выполнена в виде источника 23 светового излучения (фиг. 1), построенного, например, на базе лампы типа А 12-21, закрепленной н патроне неподвижного крон— штейна 24 над фотоэлектрическим преобразователем 15 и соосно с ним, а катушка 25 индуктивности установлена на кольцевом каркасе 26, охватывающем корпус высокочастотногo индуктивного датчика, и закреплена коаксиально с ним также на неподвижном кронштейне 24.

Стабилизатор напряжения выполнен на базе резистора 27 и бескорпусных транзисторов 28 — 31 (фиг. 3). Генератор построен гo схеме емкостной трехточки на базе бескорпусного транзистора 32„ в коллекторную цепь icoторого включены плоские спиральные секции 9 и 10 катушки индуктинности.

Блок преобразования и измерения сигнала датчика состоит из источнио ка 33 питания постоянного тока (фиг. 4), соединенных последовательно усилителя 34 высокой частоты, усилителя-ограничителя 35, частотного дискриминатора 36, схемы 37 согласования и измерительного прибора (не показан). Источник 23 светового из.пучения электрически связан с источником 33 питания постоянного тока, а катушка 25 индуктив— ности соединена с усилителем 34 высокой частоты. Усилитель 34 высокой частсты, усилитель-ограничитель 35, частстный дискриминатор 36 и схема 37 сс>гласования смонтированы на плате 38, установленной на кронштей2:.е 24 под кожухом 39.

Ус.тройство для измерения неравномерности вращения вала работает следующим образом.

Высокочастотный индуктивный датчик с помощью установочной цанги 1

3 1 закрепляется на исследуемый вал.

Неподвижный кронштейн 24 с помощью любого известного способа, например реечной. передачи, подводится к высокочастотному индуктивному датчику и устанавливается относительно него, как показано на фиг. 1. Это обес печивает фиксированное положение источника 23 светового излучения и кольцевого †.аркаса 26 с катушкой

25 индуктивности и платой 38 блока преобразования и измерения под кожухом 39 относительно высокочастотного индуктивного датчика.

При включении источника 33 постоянного тока напряжение питания поступает на источник 23 светового излучения. Световой поток, попадая на фотоэлектрический преобразователь

15, освещает кристаллы 17, которые преобразуют световую энергию в электрическую и обеспечивают подачу напряжения постоянного тока U = 2 В на параметрический стабилизатор 16 напряжения.

При равномерном вращении исследуемого вала инерционный элемент 6 с электропроводными немагнитными якорями 7 и 8 занимает определенное положение относительно соединительного узла. Это положение определяется условием статического равновесия инерционного элемента 6, которое определяется взаимодействием магнитомягких пластин 19 и 20 с постоянными магнитами 2 1 и 22 (фиг . 2) .

При статическом равновесии индуктивность секций 9 и 10 катушки индуктивности, включенной в коллекторную цепь транзистора 32 высокочастотного генератора 13, остается постоянной, и частота сигнала высокочастотного генератора 13 имеет значение 5 МГц. Поскольку четыре кристалла 17. фот.,риемников расположены по окружности радиуса R, например, о чере- 90, то при вращении корпуса датчика имеет место амплитудная модуляция напряжения питания высокочастотного генератора 13, что приводит к амплитудной модуляции выходного сигнала генератора 13. Сигнал, пропорциональный огибающей амплитудно-модулированных колебаний, выделяется в усилителе 34 высокой частоты sa счет того, что транзистор каскада усиления работает в режиме АВ (с отсечкой). Необходимый

246010 4 режим работы транзистора обеспечива= ется установкой определенного напряжения смешения на базе транзистора усилителя 34 высокой частоты.

При этом сигнал, пропорциональный частоте Вращения вала, снимается с эмиттера транзистора усилителя 34 высской частоты.

10 5

В случае неравномерного вращения вала связанные с ним крьппка 2 и корпус 3 датчика с изоляторами 11 и 12 и текстолитовой крышкой 14 воспринимают все угловые колебания этого вала и смещаются на соответствующий угол относительно инерционного элемента 6, который развязан с корпусом датчика через подшипники 4 и 5 и вращается с постоянной средней скоростью. Такое взаимное угловое смещение приводит к изменению начального угла перекрытия с секций 9 и 10 катушки индуктивности якорями 7 и 8, и, соответственно, к изменению величины их индуктивности, что приводит к изменению частоты высокочастотного генератора относительно центральной частоты 5 МГц.

Плоские спиральные секции 9 и 10 катушки индуктивности выполняют по сравнению с известным устройством свою новую функцию в предлагаемом устройстве. Являясь составной частью контура частотно-модулированного генератора, эти секции излучают частотно-модулированный =игнал в окружающее пространство, который принимается катушкой 25 индуктивности неподвижной части соединительного узла. ,Принятый сигнал устанавливается в усилителе 34 высокой частоты, ограничивается по амплитуде в усилителе-ограничителе 35 и поступает на частотный дискриминатор 36, где.происходит выделение сигнала, пропорционального величине углового отклонения контролируемого вала от его положения при равномерном вращении.

Далее сигнал поступает на схему 37 согласования и индикатор (не показан). Устройство имеет аналоговый выход для подключения аппаратуры гармонического анализа, при подключении аналогового выхода к аналогоцифровому преобразователю информация может обрабатываться с помощью

ЭВМ.

При прекращении возмущений со стороны исследуемого вала инерцион5 1 ный элемент 6 эа счет тангенциальных сил, возникающих в магнитоунругих элементах, воэвращае-;ся в исходное положение, обеспечивая начальное перекрытие якорями 7 и 8 плоских с.пи— ральных секций 9 и 10.

Форм ла изобретения

Устройство длэ измерения неравномерности вращения вала, содержащее высокочастотный индуктивный дат— чик, расположенный в псдвижном кор— пусе, закрепленном с помощью цанги на контролируемом валу, блок преоб— разования и измерения сигнала датчи— ка и бесконтактные узел съема информации, выполненный в виде излу— чающей и приемной катушке, и узел электропитания, излучающая катушка расположена на подвижном корпусе и подключена к генератору высокочас— тотного индуктивного датчика, уста— новленного на торце подвижного корпуса, приемная катушка высокочастот— ного индуктивного датчика выполнен— ная в виде цилиндрической рамки, закреплена на неподвижном корпусе и б подключена к блоку преобразования и измерения сигнала датчика, инерционный элемент с электропроводным немагнитным якорем установлен в подшипниках подвижного корпуса H связав с ним через торсионы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и производительности измерения, бесконтактный

10 узел электропитания выполнен в виде источника светового излучения, установленного в неподвижном корпусе т и дискретного фотоэлектрического преобразователя с равномерно рас)5 положенными по окружности фотоэлементами, установленного на торце подвижного корпуса, при этом один фотоприемник установлен в центре по оси вращения корпуса, выходы фото20 приемников соединены последовательно и подключены через стабилизатор напряжения к генератору высокочастотного индуктивного датчика, излучающая катушка которого выполнена в виде двух последовательно соединенных соосных спиральных секций, расположенных диаметрально на поверх— ности подвижного корпуса.

22 гг

Составитель Ю.Мручко

Редактор Н,Яцола Техред О. Сопко Корректор В. Синицкая

Заказ 3994/38 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп. Проектная, 4