УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 2011 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на вращающихся валах машин и механизмов.

Известно устройство для бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора, вращающейся пластиной конденсатора емкостной связи и статора с неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижная обмотка трансформатора и электронного блока обработки информации с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой (см. патент RU №2252402).

Недостатком указанного устройства являются недостаточно широкие функциональные возможности, так как отсутствует возможность измерения частоты вращения и мощности на контролируемых валах машин и механизмов.

Технический результат изобретения расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения частоты вращения.

Поставленный технический результат достигается тем, что устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора, вращающейся пластиной конденсатора емкостной связи и статора с неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижная обмотка трансформатора и электронного блока обработки информации с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, снабжено модулем измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, а неподвижная пластина конденсатора связи через детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для бесконтактного измерения крутящего момента, на фиг.2 развертка пластин конденсатора емкостной связи, на фиг.3 диаграмма напряжений на неподвижной пластине конденсатора емкостной связи.

Устройство бесконтактного измерения крутящего момента содержит ротор 1 с размещенными на нем тензомостом, 2 преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором,4, вращающейся обмоткой, 5 трансформатора 6, вращающейся пластиной 7 конденсатора 8 емкостной связи и статора 9 с неподвижной пластиной 10 конденсатора 8 емкостной связи, усилитель 11 импульсов, через конденсатор 8 емкостной связи подключенный к преобразователю 3 напряжения в частоту, неподвижная обмотка, 12 трансформатора, 6 электронный блок 13 обработки информации с модулем 14 измерения крутящего момента, преобразователь 3 напряжения в частоту и усилитель 11 импульсов электрически соединены между собой общей массой, блок 13 обработки информации снабжен модулем 15 измерения частоты вращения, конденсатор 8 емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора 8 связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора 1 относительно статора 9 несколько раз за один оборот ротора 1 от минимального до максимального значения, а неподвижная пластина 10 конденсатора 8 связи через детектор 16 подключена ко входу модуля 15 измерения частоты вращения блока 13 обработки информации.

Устройство бесконтактного измерения крутящего момента работает следующим образом.

Устройство устанавливают между приводным механизмом и валом, на котором необходимо произвести измерение крутящего момента, и включают механизм в работу.

Одновременно с блока 17 питания на неподвижную катушку 12 трансформатора 6 подают переменное напряжение. При этом переменное напряжение появляется на вращающейся обмотке 5 трансформатора 6.

Это напряжение поступает на вход выпрямителя-стабилизатора 4, на выходе которого появляется постоянное напряжение, которое поступает на вход тензомоста 2 и на вход питания преобразователя 3 напряжение в частоту (не указано).

При возникновении на валу крутящего момента на выходе тензомоста 2 ротора 1 появляется электрическое напряжение, величина которого пропорциональна величине крутящего момента.

Это напряжение поступает на вход преобразователя 3 напряжения в частоту. Преобразователь 3 напряжения в частоту осуществляет преобразование напряжения в частоту, пропорциональную величине крутящего момента.

Это напряжение переменной частоты через конденсатор 8 емкостной связи поступает на вход усилителя 11. С выхода усилителя 11 усиленное напряжение поступает на модуль 14 измерения крутящего момента блока 13 обработки информации.

Модуль 14 производит обработку поступающего на вход переменного напряжения и выдает информацию о величине крутящего момента.

Так как емкость конденсатора 8 связи меняется в зависимости от угла поворота ротора 1 относительно статора 9, то происходит модуляция амплитуды напряжения с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту на неподвижной пластине 10 конденсатора 8 связи в зависимости от угла поворота ротора 1. При этом период частоты модуляции пропорционален периоду частоты вращения ротора. При этом если измерять частоту огибающей напряжения на неподвижной пластине 10 конденсатора 8, то можно измерять частоту вращения ротора 1.

Огибающая напряжения на неподвижной пластине 10 конденсатора 10 выделяется детектором 16 и поступает на вход модуля 15 измерения частоты вращения.

Модуль 15 производит обработку поступающего напряжения и выдает информацию о частоте вращения ротора 1.

Введение в устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора, вращающейся пластиной конденсатора емкостной связи и статора с неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижная обмотка трансформатора и электронного блока обработки информации с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, модуля измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, а неподвижная пластина конденсатора связи через детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации, позволило расширить функциональные возможности устройства путем измерения частоты вращения.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора, вращающейся пластиной конденсатора емкостной связи и статора с неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижная обмотка трансформатора и электронного блока обработки информации с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, снабжено модулем измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, а неподвижная пластина конденсатора связи через детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения частоты вращения. 3 ил.

Устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора, вращающейся пластиной конденсатора емкостной связи и статора с неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижная обмотка трансформатора и электронного блока обработки информации с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, отличающееся тем, что блок обработки информации снабжен модулем измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, а неподвижная пластина конденсатора связи через детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации.