Бесконтактный профилометр для контроля микрогеометрии коллекторов электрических машин

 

Изобретение относится к измерительной технике. С целью повышения достоверности контроля за счет обеспечения измерения неравномерности распределения ламелей по коллектору в тангенциальном направлении в профилометр введены регистратор 12, преобразователь 13 частота-напряжение, модулятор 14, интегратор 15, инвертор 16, конденсатор 17, переключатель 18 и формирователь 19 прямоугольных импульсов. При измерении неравномерности распределения ламелей по коллектору входы ключей 4, 5 подсоединяются переключателем 18 к выходам интегратора 15 и инвертора 16. Регистратор 12 фиксирует значения отклонений ширины каждой ламели коллектора от средней величины, а регистратор 11 - максимальное значение этого отклонения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК июЯ0а) 1 53 0 5 (51) 5 G 01 В 7/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ll+IT СССР, 1 (61) 1163136 (21) 4428407/ 24-28 (22) 23. 05. 88 (46) 23.01 ° 90. Бюл ° ¹ 3 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.В. Харламов, 10.Я. Безбородов, В.Н. Козлов и В.А. Серегин (53) 621.317.39:531. 717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1163136, кл. G 01 В 7/12, 1984. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРОФИЛОМЕТР ДЛЯ

КОНТРОЛЯ МИКРОГЕОМЕТРИИ КОЛЛЕКТОРОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Изобретение относится к измерительной технике. С целью повышения достоверности контроля за счет обес2 печения измерения неравномерности . распределения ламелей по коллектору в тангенциальном направлении в профилометр введены регистратор 12, преобразователь 13 частота — напряжение, модулятор 14, интегратор 15, инвертор

16, конденсатор 17, переключатель 18 и формирователь 19 прямоугольных импульсов. При измерении неравномерности распределения ламелей по коллектору входы ключей 4, 5 соединяются переключателем 18 к выходам интегратора 15 и инвертора 16. Регистратор

12 фиксирует значения отклонений ши рины каждой ламели коллектора от средней величины, а регистратор 11 максимальное значение этого отклонения. 2 ил.

1538035

Изобретение относится к измеритель ной технике, может быть использовано для контроля микрогеометрии коллекторов электрических машин и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N - 1163136 °

Цель изобретения — повышение дос-< товерности контроля за счет обеспечения измерения неравномерности расп- 10 ределения ламелей по коллектору в тангенциальном направлении.

На фиг. 1 представлена блок-схема бесконтактного профилометра; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы.

Устройство содержит первичный преобразователь 1, измерительную схему

2, блок 3 управления ключами, ключи

4 и 5, элементы 6 и 7 памяти, блок 8 определения модуля разности сигналов, пиковый детектор 9, блок 10 управления, регистраторы 11 и 12, преобра-! зователь 13 частота — напряжение, модулятор 14, интегратор 15, и ивер тор

16, конденсатор 17, переключатель 18, формирователь 19 прямоугольных импульсов, содержащий фильтр 20 низкой частоты, конденсатор 21 и компаратор 22.

ЗО

Первичный преобразователь 1 перемещений, например вихретоковый, установлен над коллектором испытуемой машины и подключен к входу измерительной схемы 2, выход которой соединен через нормально замкнутые контакты переключателя 18 с входами ключей 4 и 5, а также с входами блока 3 управления ключами и компаратора 19. Выход блока 3 подключен к управляющим входам ключей 4 и 5, выходы которых подключены к входам элементов 6 и 7 памяти. Выходы элементов 6 и 7 памяти подключены к входам блока 8 определения модуля разности сигналов, вы- „ ход которого соединен с входом пикового детектора 9 и входом регистратора 12, а управляющие входы детектора 9 и элементов 6 и 7 памяти соединены .с блоком 10 управления ° Выход формирователя 19 прямоугольных импульсов подключен к входам преоб- . разователя 13 частота — напряжение и модулятора 14, а также через разделительный конденсатор 17 — к входу инвертора 16. Выход преобразо55 вателя 13 соединен с вторым входом . модулятора 14, выход которого подключен к интегратору 15. Выходы ин60

1

И)„п ширина i-й коллекторной пластины; диаметр коллектора; частота вращения якоря.

D к ив тегратора 15 и инвертора 16 подключены к нормально разомкнутым контактам переключателя 18. Формирователь

l9 прямоугольных импульсов состоит из аналогового компаратора 11 и фильтра

20, входы которых подключены к выходу измерительной схемы 2. Выход фильтра 20 подключен через разделительный конденсатор 21 к второму входу компаратора 22, выход которого подключен к входам преобразователя 13, модулятора 14 и через разделительный конденсатор 17 — к входу инвертора 16.

Профилометр работает следующим образом.

Выходной сигнал первичного преобразователя 1 перемещений пропорциональный расстоянию между первичным преобразователем и контролируемой поверхностью вращающегося коллектора, вьщеляется измерительной схемой 2,усиливается ею и в виде последова- . тельности импульсов от коллекторных пластин (фиг. 2а) поступает через нормально замкнутые контакты переключателя 18 на входы ключей 4 и 5 и на вход блока 3 управления ключами.

Причем форма этих импульсов вследствие краевого эффекта преобразователя

1 отличается от прямоугольной. Блок

-3 формирует из последовательности импульсов измерительного сигнала узкие импульсы и поочередно подает их на управляющие входы ключей. Кроме того, сигнал с выхода измерительной схемы 2 поступает на входы формирователя 19. Фильтр 20 низкой частоты вьщеляет огибающую этого сигнала, а разделительный конденсатор 21 срезает постоянную составляющую (фиг,2б).

Компаратор 22 сравнивает по амплитуде сигнал с выхода измерительной схемы с его огибающей, В результате . на 22 формируются прямоугольные импульсы (фиг. 2в) постоянной амплитуды U, длительности которых с . соответствуют времени про"1 хождения коллекторных пластин под первичным преобразователем 1

8035

10 и К

П,=К,f К, 5 153

При этом за счет сравнения с огибающей сигнала, соответствующей профилю коллектора, устраняется влияние профиля на длительность сформированных импульсов. Величина постоянного напряжения U на выходе преобразователя 13 частота — напряжение пропор-1 циональна частоте импульсов, пос; тупающих на его вход, f „, а следовательно, и частоте вращения якоря и где С вЂ” средняя длительность импульсов;

Т вЂ” средний период;

К - коэффициент пропорциональности °

Следовательно, амплитуда отрицательной части импульсов на входе инвертора 16 и амплитуда положительной части сигнала на его выходе не зависят от частоты вращения якоря н определяются только средней шириной коллекторных пластин Ь. Коэффициент преобразования К, преобразователя 13

20 е

RC где К, — коэффициент преобразования;

К вЂ” число коллекторных пластин.

Сигнал с выхода преобразователя

13 определяет амплитуду импульсов на выходе модулятора 14, на второй вход которого поступает сигнал с выхода формирователя 19. Таким образом,на выходе модулятора формируются прямоугольные импульсы (фиг.2д), длительность которых равна времени прохождения ламелей коллектора под преобразователем 1, а амплитуда зависит от частоты вращения якоря. Эти импульсы поступают на интегратор 15, напряжение на выходе которого определяется по формуле где RC — постоянная интегрирования;

t - время интегрирования.

Следовательно, пилообразные импульсы на выходе интегратора 15 (фиг. 2е) имеют амплитуду U, пропорциональную ширине коллекторных пластин и независящую от частоты вращения якоря испытуемой машины

U = — ° i = — .— — Ь = КЪ.

Пе л

RC i RC7 t „ где К вЂ” коэффициент пропорциональ- . ности.

Прямоугольные импульсы с выхода формирователя 19 также поступают на . вход инвертора 16 через разделительный конденсатор 17. При этом импульсы на входе инвертора (фиг. 2г) смещаются относительно нулевой линии таким образом, что амплитуда отрицательной части сигнала становится равной . с, - 0тКUtn Uw "fx 1. Р Ъ КЪЪ»

55 частота — напряжение и постоянную интегрирования интегратора 15 необходимо установить такими, чтобы выяснилось равенство К z = Кз, т.е. U =

= K, RC

При измерении максимальных нерепадов между соседними коллекторными пластинами сигнал с выхода измерительной схемы 2 через нормально замкнутые контакты двухполюсного переключателя

18 подается на входы ключей 4 и 5.

Узкие импульсы с выходов ключей, амплитуда которых равна амплитуде импульсов измерительного сигнала, поступают на входы элементов 6 и 7 памяти. Элементы 6 и 7 памяти запоминают амплитудные значения импульсов на время от каждого предыдущего до каждого последующего импульса и формируют, таким образом, два ступенчатых сигнала. Эти сигналы с выходов элементов 6 и 7 памяти поступают на входы блока 8, который определяет абсолютную величину их разности, формируя сигнал, пропорциональный величине относительных перепадов между соседними пластинами. Указанный сигнал подается на регистратор 11 и пиковый детектор 9, который запоминает его максимальное значение, соот-!, ветствующее максимальному перепаду между соседними пластинами коллектора. Регистратор 11 фиксирует значения относительных перепадов между соседними пластинами и максимальную величину этих перепадов.

При оценке неравномерности распределения ламелей по коллектору входы ключей 4 и 5 подключаются двухполюсным переключателем 18 к выходам интегратора 15 и инвертора 16. Узкие импульсы с выхода ключа 4, амплитуда которых пропорциональна ширине коллекторных пластин, поступают на зле мент 6.памяти, а сигнал с выхода

1538035 ключа 5, амплитуда каторога соответствует средней ширине ламелей коллекторов, - на элемент 7 памяти. Элементы памяти запоминают амплитудные зна5 чения сигналов, а блок 8 определяет величину отклонения ширины каждой коллекторной пластины от среднего . значения. пиковый детектор 9 запоминает максимальное значение этого отклонения. Регистратор 12 фиксирует значения отклонений ширины каждой ламели коллектора от средней величиУ ны а регистратор 11 — максимальное значение этого отклонения, что позволяет производить оценку неравно-! мерности распределения ламелеи по коллектору.

Блок 10 управления сбрасывает сигналы элементов 6 и 7 памяти и пиково- о !

ro детектора 9 после окончания измерения, подготавливая тем самым бесконтактный профилометр к новому изме ению. р

Формула из обретения

Бесконтактный профилометр для -. контроля микрогеометрии коллекторов электрических машин по авт. св.

В 1163136, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности. контроля за счет обеспечения измерения неравномерности распределения ламелей по коллектору в тан-: генциальном направлении, в него введены переключатель с двумя контактйыММ группами, фильтр низкой частоты, два конденсатора, преобразователь частота — напряжение, модулятор, интегратор, инвертор, дополнительный регистратор и компаратор, выход которого через преобразователь частотанапряжение подключен к первому входу модулятора, выход которого через интегратор подключен к нормально разомкнутому входу первой контактной группы переключателя, выход измерительной схемы подключен к нормально замкнутым входам первой и второй контактных групп переключателя, первому входу компаратора и через последовательно включенные фильтр низкой частоты и первый конденсатор — к второму входу компаратора, выход которого подключен к второму входу модулятора и через последовательно включенные второй конденсатор и инвертор к нормально разомкнутому входу второй контактной группы переключателя, выходы первой и второй контактных групп которого подключены к сигнальным входам соответственно первого и второго ключей, выход блока определения модуля разности сигналов подключен к входу дополнительного регистратора.

1538035 иг.

Составитель В. Подолян

Техред M.Дидик Корректор В. Кабаций

Редактор В. Бугренкова

Заказ 163 Тираж 493 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101