Фотоэлектрический динамометр момента вращения Советский патент 1984 года по МПК G01L3/12 

:о эо Изобретение относится к силоизме рительной технике и может быть использовано для измерения момента вращения на валах, Известен фотоэлектрический динамометр момента вращения, содержащий установленные на валу два растровых диска, размещенные по разные стороны от дисков фотоприемник и источник света и измерительную цепь С13. Однако данный динамометр не обес печивает требуемой точности измерения . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фотозлектрический динамометр момента вращения, .содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками, размещенные по разные стороны от дисков источник света и фотоприемник, измерительную схему с усилителем-ограничителем на входе и блоком сравнения двух последовательных импульсов на выходе, и электроизмерительный прибор С21, Недостатком известного динамометр является ограниченный диапазон измерения, не превьппающий 1/3 углового шага растров, т.е. не превьшающий величины где N- число секторн щелей каждого растра. Целью изобретения является расширение диапазона измерения. Указанная цель достигается тем, что в фотоэлектрический динамометр момента вращения, содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками размещенные по разные стороны от дис ков источник света и фотоприемник, измерительную схему с усилителем-огр ничителем на входе и блоком сравнения двух последовательных импульсов на выходе, и электроизмерительный приборS введен блок сравнения длительностей положительных и отрицательных полуволн сигнала с фотоприем ника, выполненный в виде широтно-импульсного демодулятора, пороговая схема и злектронньй коммутатор, причем вход широтно-импульсного демодулятЪра связан с выходом усилителяограничителя, выход - с входом пороговой схемы и одним входом электронного коммутатора, другой вход которого связан с выходом блока сравнени двух последовательных импульсов,, а выход - с электроизмерительным прибором, при этом управляющий вход электронного коммутатора соединен с выходом пороговой схемы. На чертеже представлена функциональная схема динамометра. Фотоэлектрический динамометр момента вращения содержит два идентичных дисковых растра 1 и 2 с угловой шириной непрозрачных секторных зас- , лонок равной половине угловой ширины секторных щелей. Растры закреплены на скручиваемом валу 3 с помощью фланцев 4 и 5. С одной стороны растров помещен источник света 6, с другой - фотоприемник 7. Измерительная схема содержит усилитель-ограничитель 8, вход которого связан с фотоприемником, а выход через дифференцирующий блок 9 и ограничители 10 и 11 со входами схемы 12 сравнения двух последовательных импульсов, выполненной в виде триггера, выходы которого через интегрирующие цепочки 13 и 14 и электронный Коммутатор 15 соединены с электроизмерительным (показывающим или регистрирующим) прибором 16, например цифровым вольтметром. Выход усилителя-ограничителя 8 также связан со входом блока 17 сравнения длительностей положительных и отрицательных полуволн сигнала, выполненного в виде широтно-импульсного демодулятора, содержащего, например, опорные диоды 18 и 19, конденсаторы 20 и 21 и кольцевую схему, состоящую из диодов 22-25 и переменного резистора 26. Выход широтно-импульсного демодулятора 17 через электронный коммутатор 15 соединен с электроизмерительным прибором 16 и с пороговой схемой 27, преимущественно в виде триггера Шмитта, выход которого подключен к управляющему входу электронного коммутатора 15. Устройство работает следующим образом. Растры 1 и 2 в исходном положении устанавливаются так, чтобы оси симметрии непрозрачных секторных заслонок одного растра были совмещены с осями симметрии секторных щелей другого растра. При вращении вала 3 на фотоприемнике 7 образуется последовательность равномерно чередующихся через определенные интервалы времени четных и нечетных импульсов, длнтель ,ности которых пропорциональны угловой ширине соседних щелей сопряженньпс растров. Усиленные по напряжению и ограниченные по максимуму и минимуму усилителем-ограничителем 8, импульсы дифференцируются цепочкой 9. Импульсам отрицательной полярности на выходе дифференцирующей цепочки 9 при этом соответствует момент перекрытия светового потока передними кромками непрозрачных секторных заслонок обои растров; импульсам положительной полярности - момент прохождения задними кромками этих же секторов прост ранства между источником 6 света и фотоприемником 7. Продифференцированные с выхода усилителя-ограничителя 8 сигналы ограничиваются с одной стороны до нулевого значения напряжения ограничителями 10 и 11. Импульсы отрицательной полярности с выходов ограничителей 10 и 11 подают ся на входы схемы сравнения двух последовательных импульсов. При относительной, угловом сдвиге растров, меньшем ± , интервалам времени между импульсами одной полярности на выходах ограничителей 10 и 11 соатветствуют два значения, пропорциональные угловой ширине соседних секторных щелей сопряженных растров. При подаче на вход триггера 12 последовательности, импульсов, интервалы между которыми равномерно чередуются в зависимости от угловых размеров щелей, величина напряжения на обоих выходах триггера 12 будет опре деляться соотношением угловых размеров соседних щелей сопряженных растров, т.е. величиной крутящего момент на валу. Одновременно сигнал с выхода усилителя-ограничителя 8 подается на вход щиротно-импульсного демодулятор 17, где осуществляется сравнение дли тельностей импульсов положительной и отрицательной полярности, пропорциональных угловой ширине соответственн секторных щелей и заслонок сопряженных растров. В случае относительного углового смещения растров из исходного ния на величину, не превьшающую ± суммарная угловая ширина соседних секторных щелей сопряженных растров. а также угловая ширина непрозрачных секторных заслонок есть величина постоянная. При этом напряженна на выходе широтно-импульсного демодулятора 17 (разность напряжений на конденсаторах 20 и 21) также не зависит от углового смещения растров и с помощью переменного резистора 26 устанавливается равньм нулю. При отсутствии напряжения на выходе широтно-импульсного демодулятора 17 и соединенном с ним входе триггера Шмитта 27 отсутствует и сигнал на управляющем входе электронного коммутатора 15, с помощью которого осуществляется коммутация выходных цепей блоков 12-14 сравнения и широтноимпульсного демодулятора 17. В случае отсутствия сигнала на управляющем входе коммутатора 15 разность напряжения на выходах триггера 12, пропорциональная относительному угловому смещению растров, фиксируется электроизмерительным прибором 16, подключенным к триггеру 12 через интегрирующие цепочку 13, 14 и коммутатор 15. Б случае, когда относительное угловое смещение растров превышает i OBJ суммарная длительность положительных полуволн сигнала на выходе фотоприемника 7 (и, следовательно, на выходе усилителя-ограничителя 8) увеличивается, а длительность отрицательных полуволн сигнала уменьшается.При этом на конденсаторах 20 и 21 щиротно-импульсного демодулятора 17 возникает разность напряжений,пропорциональная угловому смещению растров и величине крутящего момента на валу. Напряжением с выхода широтно-импульсного демодулятора 17 запускается триггер Шмитта 27, с выхода которого на управляющий вход электронного коммутатора 15 подается сигнал, блокируюпщй выходные цепи блоков 12 - 14 сравнения, и деблокирующий выходные цепи широтно-импульсного демодулятора. Напряжение на выходе широтноимпульсного демодулятора также измеряется электроизмерительным прибором 16. Использование в измерительной схеме фотоэлектрического динамометра широтно-импульсного демодулятора, пороговой схемы и электронного коммутатора позволяет увеличить диапазон измерения крутящего момента от ± rj 23Г у. до. ± jM по углу скручивания вал при сохранении высокой точности.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИП ДИНАМОМЕТР МОМЕНТА ВРАИ1ЕНИЯ, содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками, размещенные по разные стороны от дисков источник света и фотоприемник, измерительную схему с усилителем-ограничителем йа входе и блоком сравнения двух последовательных импульсов на выходе, и электроизмерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены блок сравнения длительностей положительных и отрицательных полуволн сигнала с фотоприемника, выполненньй в виде широтно-импульсного демодулятора, пороговая схема и электронный коммутатор, причем вход широтно-импульсного демодулятора связан с выходом усилителя-ограничителя, выход - с входом пороговой схемы и одним входом электронного коммутатора, другой вход которого связан с выходом бло(Л ка сравнения двух последовательных импульсов, а выход - с электроизмерительным прибором, при этом управляющий вход электронного коммутатора соединен с выходом пороговой схемы.