Цифровое устройство для измерения крутящего момента

 

Иэобретеиие может быть использовано при измерении силовых и мощностных характеристик, передаваемых вращающимся валом. Цель изобретения - увеличение точности измерения. При постоянной скорости вращения вала 15 и частоте следования импульсов генератора 1 опорной частоты по сумме импульсов.зарегистрированных сумматоров 13 за время измерения оценивгиот крутящий момеит. Одновременно с переключением ключей 10 и 11 схема 12 управления формирует импульс периода вращения вала 15, который поступает на второй вход схемы 2 совпадения , а на первый вход - импульсы с генератора 1 опорной частоты. Счетчик 3 формирует количество импульсов за период вращения вала 15. 1 3.п. ф-лы, 5 ил. (Л оо САЭ 00

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU(II) (51) 4 6 01 1. 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3СГ;<-, -.-;..: °

1 ,13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITPM (21) 3842473/24-10 (22) 15.01.85 (46) 15.09.87. Бюл.ll) 34 (» ) Гомельский политехнический институт (72) Л.Н.Климович, В.А.Шлотгауэр и В.Л.Денисов (53) 531.781(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

У 700790, кл. G 01 L 3/10, 06.06.78, Авторское свидетельство СССР

М 920410, кл. G 01 L 3/10, 15.04.82. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО MOMEHTA (57) Изобретение может быть использовано при измерении силовых и мощностных характеристик, передаваемых вращающимся валом. Цель изобретения увеличение точности измерения. При постоянной скорости вращения вала

15 и частоте следования импульсов генератора 1 опорной частоты по сумме импульсов .зарегистрированных сумматоров 13 за время измерения оценивают крутящий момент. Одновременно с переключением ключей 10 и ll схема

12 управления формирует импульс периода вращения вала 15, который поступает на второй вход схемы 2 совпадения, а на первый вход — импульсы с генератора 1 опорной частоты.

Счетчик 3 формирует количество импульсов эа период вращения вала 15.

1 э.п. ф-лы, 5 ил.

1337678

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано при измерении силовых и мощностных характеристик, передаваемых вращающимися валами.

Цель изобретения — увеличение точности измерения.

На фиг ° 1 показана структурная схема цифрового устройства для изме. рения крутящего момента; на фиг.2— работа устройства и режиме отсутствия крутящего момента; на фиг.3 — то же в режиме наличия крутящего момента; на фиг.4 и 5 — временные диаграммы, поясняющие работу блока управления и всего устройства соответственно.

На фиг.4 обозначено: а — частота опорного генератора; б — пачки импульсов, проходящих через герный канал; в — формирование импульсов, соответствующих пачкам;

r — импульс полупериода вращения; д — импульс периода вращения; е — импульс времени измерения, синхронизирующий по первому каналу;

* — импульс сброса счетчика и сумматора.

На фиг.5 обозначено: а — частота опорного генератора; б — пачки импульсов, проходящих через первый канал; н — пачки импульсов, проходящих через второй канал при отсутствии крутящего момента;

r — пачки импульсов, проходящих через второй канал при наличии крутящего момента; д — формирование импульсов в схеме управления, соответствующих пачкам в первом канале; е — формирование импульса полупериода вращения вала; .ж — формирование импульса периода вращения вала; з — формирование импульса времени измерения; и — количество импульсов, зарегистрированных сумматором за время измерения при отсутствии крутящего момента; к — количество импульсов, зарегистрированньпс сумматором за время измерения при наличии крутящего момента; л — количество импульсов, зарегистрированных счетчиком эа период вра.щения вала. с>

10, 15

Цифровое устройство для измерения крутящего момента содержит генератор

1 опорной частоты, схему 2 совпадения, счетчик 3, источники 4 и 5 сигналов, датчики 6 и 7 углового положения сечений вала, формирователи 8 и 9, ключи 10 и 11, схему 12 управления, сумматор 13, вычислитель 14, причем выход генератора 1 соединен с входами источников 4 и 5 сигналов, а также с первым входом схемы 2 совпадений и третьим входом схемы 12 управления, выходы датчикон 6 и 7 соединены с входами формирователей 8 и 9, выход формирователя 9 соединен с первым входом ключа 11 и первым нходом схемы 12 управления, выход формирователя 8 соединен с первым входом ключа 10 и вторым нходом схемы 12 управления, первый выход схемы 12 соединен с вторым входом первого ключа 11, второй выход — с вторым входом второго ключа !О, выходы ключей 10 и 11 соединены с первым входом сумматора 13, третий выход схемы 12 управления соединен с вторым входом сумматора 13 и входом счетчика 3, четвертый выход — с вторым входом схемы 2 совпадения, выход которой соединен с первым входом счетчика 3, выходы сумматора 13 и счетчика 3 соединены вычислителем 14.

В качестве чувствительного элемента датчиков угла закручивания выполнены отверстия 16 и 17 на валу 15. Генератор 1 формирует прямоугольные импульсы для источников 4 и 5 сигналов, а также схемы 2 совпадения и схемы

12 управления.

В качестве источников 4 и 5 сигналон может быть использован, например, светодиод, излучающий инфракрасный свет, который модулируется частотой опорного генератора. В качестве приемников 6 и 7 сигналов может быть использован фотодиод. Источник света и его приемник оптически связаны между собой по каналу: первый гибкий стекловолоконный светодиод, сквозное отверстие в валу, второй гибкий стекловолоконный световод.

Схема 12 управляет ключами автоматически, задавая переключение каналов и время измерения количества импульсов, проходящих по двум каналам, синхронизированным относительно начала пачки первого канала, т.е. подсчет пачки импульсов во втором

133

Mr. r

d V

G I р

NV М

- M к

k k канале осуществляется в момент времени прохождения начала пачки в первом канале. Кроме того, одновременно в блоке 12 упранления формируется длительность импульса, соответствующая периоду вращения вала, а также импульса сброса для сумматора 13 и счетчика 3.

Временная диаграмма работы блока управления приведена на фиг.3. В качестве чувствительного элемента датчика угла закручивания вала служат два отверстия, выполненных в валу и проходящих, например, через центр вращения вала.

Устройство работает следующим образом.

Прямоугольные импульсы с генератора 1 поступают на источники 4 и 5 сигналов, а также в схему 12 управления. Через систему светонодов модулированные импульсы поступают через отверстия 16 и 17 вала 15, которые достигают датчиков 6 и 7 в моменты времени, соответствующие совпадению отверстий относительно оптических каналов, соединяющих источники сигналов с приемниками. Оптическая апертура каналов равна его диаметру (фиг.2 а,б). На выходе каналов имеются пачки импульсов, которые поступают на входы управляемых ключей 10 и 11 и одновременно на входы схемы 12 управления.

Схема 12 периодически осуществляет автоматическое переключение каналов и задает время измерения количества импульсов, проходящих по двум каналам, синхронизированным относительно начала пачки первого канала, т.е. первый канал является синхронизирующим и разрешающим прохождение пачки импульсов но втором канале.

Прн действии крутящего момента происходит взаимный сдвиг пачек импульсов во втором канале, при этом часть импульсов выходит за пределы заданного времени измерения.

Следовательно, при постоянной скорости вращения вала и частоте следования импульсов опорного генератора по сумме импульсов, зарегистрированных сумматором за время измерения, можно оценить крутящий момент.

Одновременно с переключением ключей

10 и 11 схема 12 управления формирует импульс периода вращения вала 15 который поступает на второй вход

7678 схемы совпадения. На первый вход схемы совладения поступают импульсы с генератора 1. Счетчик 3 формирует

5 количество импульсон за период вращения вала. Таким образом, отношение количества импульсов, прошедших через первый и второй каналы, к максимальному количеству импульсов за период

l0 вращения вала зависит только от величины приложенного момента и не эависит от скорости вращения.

Количество импульсов и = nl + n2, прошедших через отверстия, пропорциональных эффективному диаметру отвертий (апертуре) d,> = d >, + d частоте заполнения импульсов f и обратно пропорционально скорости вращения V, тогда

20 да f

N=nl+п2

N \/ где d

Апертура второго отверстия пропор" циональна углу закручивания вала где M„ — крутящий момент;

r — радиус вала;

С - модуль упругости материала;

1р - полярный момент, а число импульсов к равно периоду вращения вала обратно пропорционально скорости V вращения вала, тогда формула изобретения

1. Цифровое устройство для измерения крутящего момента, содержащее упругий вал с отверстиями, схему управления, соединенную с первыми входами первого и второго ключей, генератор и первый и второй датчики углового положения сечений вала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй источ55 HHKH сигналов, соединенные с выходом генератора, первый и второй формирователи, входы которых соединены с выходами первого н нторого датчиков соответственно, а выходы — с вторыми

5 1337678

6 входами первого и второго ключей подключен к выходу схемы совпадения,i и первым и вторым входами схемы управ- первый вход которой соединен с втоления соответственно, схема совпаде- рым выходом схемы управления, а втония, счетчик, сумматор и вычислитель, рой вход — с выходом генератора и

5 первый вход которого подключен к выхо- третьим входом схемы управления, ду счетчика, а второй вход — к выхо- 2. Устройство по п.1, о т л и ч аду сумматора, первый вход которого ю щ е е с я тем, что каждый датчик подключен к выходам первого и второго выполнен в виде сквозного отверстия ключей, а второй вход — к первому 10 в валу и источника и приемника извыходу схемы управления и первому вхо- лучения, размещенных диаметрально ду счетчика, второй вход которого относительно оси вала.

1337678

Составитель А.Пашков

Редактор М.Петрова Техред Л.Олейник Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4118/36

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная,4