Устройство для измерения крутящего момента

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности устройства, которое содержит зубец 1 модулятора, емкостные чувствительные элементы 2, 3 и 4, дифференциальный усилитель 5 и формирователь 6, образующие блок 7 обработки информации, и источник 8 двухполярного постоянного напряжения. Введение новых элементов и образова- - ние новых связей между элементами устройства позволяет снизить погрешности от воздействия помех и непараллельности зубцов модулятора при аксиальном перемещении вала. 3 ил. (Л Выкод Од о: 1чЭ СО с: 1 фаг 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 01 L 3/10 ф1" РГ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4081799/24-10 (22) 03.07.86 (46) 30.12.87. Вюл. ¹ 48 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) M.Â. Хохряков, А.Е. Редькин и К.И. Уманец (53) 531.781 (088.8) (56) Ацюковский В.А. Емкостные дифференциальные датчики перемещения. M,.:

Энергия, 1960, с, 21, 23.

Авторское свидетельство СССР № 1213346, кл. G 01 В 7/30, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности устройства., которое содержит зубец 1 модулятора, емкостные чувствительные элементы 2, 3 и 4, дифференциальный усилитель 5 и формирователь 6, образующие блок 7 обработки информации, и источник 8 двухполярного постоянного напряжения.

Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет снизить погрешности от воздействия помех и непараллельности зубцов модулятора при акси- Я альном перемещении вала. 3 ил.

1 13629

Изобретение относится к силоизмерительной технике, например, для измерения фазовым методом крутящего момента на валу.

Цель изобретения — повышение точ5 ности устройства за счет снижения погрешности от воздействия помех и непараллельности зубцов модулятора при аксиальном перемещении вала.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения крутящего момента; на фиг. 2 один из возможных вариантов выполнения односторонних емкостных чувствительных элементов; на фиг. 3 — формы сигналов, вырабатываемых чувствительными элементами, усилителем и формирователем.

Устройство для измерения крутящего момента (фиг. 1) содержит зубец 1 модулятора, связываемого в процессе измерения с валом. Модулятор содержит Z зубцов, причем четные зубцы конструктивно связаны с одной границей измерительной базы, а нечетные— с другой. Четные зубцы расположены в пазах между нечетными.(без касания) и наоборот. Около зубцов модулятора установлены односторонние емкостные чувствительные элементы 2, 3 и 4, .располагающиеся в одной плоскости на одинаковом расстоянии от зубцов модулятора. Выходы чувствительных элементов 2 и 4 объединены и подключены к инвертирующему входу дифференциального усилителя 5, выход которого соединен с входом формирователя 6, УсилиУ тель 5 и формирователь 6 образуют блок 7 обработки информации. Неинвертирующий вход усилителя 5 подключен к выходу чувствительного элемента 3. Источник 8 двухполярного постоянного напряжения подключен положительной клеммой к электродам возбуж- . дения чувствительных элементов 2 и 4 (точка а на фиг. 1), а отрицательной к электроду возбуждения чувствительного элемента 3 (точка б на фиг. 1).

Расположение зубцов 1 модулятора относительно элементов 2-4 выбрано

50 так, что при определенном угловом положении вала зубец 1 полностью "накрывает" чувствительный элемент 3 и частично — элементы 2 и 4. Аксиаль-: ные размеры зубца 1 и чувствительных элементов 2-4 выбраны иэ условия

1 Зубца цЕнтр. V 9 кpavи. и.9. центр и.3

67 2

Устройство работает следующим образом.

При прохождении зубцом модулятора рабочей области емкостного датчика его межэлектродная емкость сначала уменьшается (зубец входит в рабочую область), а затем увеличивается до исходного значения (зубец выходит из рабочей области). Причем выходные напряжения источника 8 питания выбираются равными по модулю, но противоположной полярности.

Ток через клемму в элемента 3, обусловленный перемещением зубца при вращении вала

ЙС9

-U

dt.

1. в где U, — напряжение источника 8 (клем В ма "-");

С вЂ” емкость чувствительного эле3 мента 3.

Знак "-" объясняется отрицательной полярностью напряжения возбуждения

Ua °

Аналогично для элементов 2 и 3 (учитывая, что токи через их выходные электроды суммируются) ток через клемму

d(С +Сe)

i = U

7 в д где Сд,СФ вЂ” емкости элементоВ 2, 4

Выходной сигнал дифференциального усилителя 5 определяется разностью его входных токов к(i — i,), U—

5 где К вЂ” коэффициент преобразования ток — напряжение усилителя 5 по каждому из входов.

При переходе выходного сигнала усиусилителя 5 через нуль формирователь

6 вырабатывает сигнал,:являющийся выходным сигналом устройства.

Влияние помех на работу датчика учитывается следующим образом. Акси,альная длина элемента 3 и сумма длин участков элементов 2 и 4, взаимодействующих с зубцом f, равны, откуда следует равенство токов помехи через

tt fl tf tT

+ и — клемм усилителя 5 и нулевое значение сигнала помехи на выходе усилителя 5.

Одновременно непараллельность измерительных зубцов модулятора совмещенного типа не влияет при аксиаль1362967

Формула изобретения тельных элементов в аксиальном направлении.

Составитель Э. Шумилова

Редактор Ю. Середа Техред Л.Сердюкова

Корректор В. Бутяга

Заказ 6390/28 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграФическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ном перемещении вала на результат измерения, так как с чувствительными элементами 2-4 при любых допустимых аксиальных перемещениях взаимодействует один и тот же участок зубца дли

5 ной 1>.

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее зубчатый модулятор, три односторонних емкостных чувствительных элемента, установленных с зазором относительно зубцов модуля- 15 тора, входы которых подключенык двухполярному блоку питания, а выходы— к блоку обработки сигналов с дифференциальными входами, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности, в него введен центральный емкостной чувствительный элеФ мент, размещенный между двумя односторонними чувствительными элемента- ми, одноименные электроды которых соединены параллельно, а аксиальные размеры зубцов модулятора, центрального и крайних чувствительных элементов выбраны из условия

39<ча центр. ч. з

1 край н ч.р 1 чентр ч.з 1 .где 1 — длина зубца модулятора в аксиальном направлении;

1 „е нтр <, „1 „р т,-, „и, длиHb соотв тственно центрального и крайнего чувстви