Устройство для измерения крутящего момента электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК G01L3/00 G01L3/10 

Ш1

г

knA

эо

Щ

1

Фиг. I f11 Изобретение относится к измерител ной технике и предназначено для опре деления крутящего момента на валу преимущественно миниатюрных и микроминиатюрных электродвигателей. Известно устройство для измерения момента электродвигателя,содержащее блок умножения и датчики тока и напряжения ротора t 1Недостатком данного устройства яв ляется низкая точность измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измере ния крутящего момента электродвигателя, содержащее датчики напряжения и тока ротора, блок моделирования ЭД ротора и блок умножения, один вход которого подключен к выходу блока мо делирования ЭДС ротора, а к его входам подключены датчики напряжения и тока ротора С.1. Недостатком известного устройства является низкая точность при измереНИИ крутящего момента шаговых двигателей. Целью изобретения является повыщение точности при измерении крутящего момента шаговых двигателей. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения крутя.щего момента электродвигателя, содержащее датчики напряжения и тока ротора, блок моделирования ЭДС ротора и блок умножения, один вход которого подключен к выходу блока моделирования ЭДС ротора, а к его входам подклю чены датчики напряжения и тока ротора, введены формирователь времени шага ротора, интегратор, блок памяти ключ и дифференциальный усилитель, а блок моделирования ЭДС ротора снаб жен .дополнительным выходом, которьй подключен к второму входу блока умножения, чей выход подключен к одному входу ключа, к второму входу которого подключен формирователь времени шага ротора, а выход ключа через интеграто подключен к одному входу дифференцил ального усилителя и входу блока памяти, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя. На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока моделирования ЭДС ротора. Устройство Д.ПЯ измерения крутящего момента электродвигателя содержит 8 датчики напряжения и тока ротора (не показаны), выходные шины 1 и 2 которых подключены к блоку 3 моделирования ЭДС ротора, блок 4 умножения, формирователь 5 времени шага ротора, ключ 6, интегратор 7, шину 8 управления, блок 9 памяти, дифференциальный усилитель 10, выход 11 которого является выходом устройства. Блок 3 моделирования ЭДС ротора содержит инвepтifpyющий усилитель 12, сопротивление 13 обратной связи, равное активному сопротивлению Кд обмотки ротора, и суммирующий усилитель 14. Выходы блока 3 моделирования ЭДС ротора подключены к соответствующим входам блока 4 умножения, выход которого подключен к одному входу ключа 6, к второму входу которого подключен формирователь 5 времени шага ротора, а выход ключа 6 через интегратор 7 подключен к одному входу дифференциального усилителя 10 и к одному входу блока 9 памяти, к второму входу которого подключена шина 8 управления, а выход блока 9 памяти подключен к второму входу дифференциального усилителя 10. Формирователь 5 времени шага ротора представляет собой устройство генерирующее прямоугольные импульсы, длительность которых равна времени поворота ротора на заданный угол oi, который для шаговых двигателей выбирается кратным угловому повороту ротора за один шаг. Формирователь 5 времени шага ротора может быть выполнен, например, с использованием оптоэлектронного датчика, на который поступает луч света, перекрываемый диском с вырезом, установленным на роторе электродвигателя. Устройство для измерения крутящего момента работает следующим образом. При подаче на шину 2 тока О t) ротора электродвигателя, а на шину 1 напряжения V(-t) ротора, выходное напряжение V, на первом выходе блока 3 моделирования ЭДС ротора равно ЭДС ротора двигателя )-3(t)(r) Напряжение ,(У втором выходе лока 3 моделирования ЭДС ротора равно падению напряжения на активном сопротивлении ротора. Выходные сигналы E.(t) и ) блока 3 моделирования ЭДС ротора перемножаются с помощью блока 4 умножени выходной сигнал которого, пропорциональный величине Rn Л (-Ь - Е(Ь) поступает на вход ключа 6, который период чески открывается выходным сигналом формирователя 5 времени шага ротора Дпитепьность импульсов, открывающих ключ 6, равна времени поворота ротора на заданный угол Q, , Выходное напряжение Уц интеграто ра 7 после закрывания ключа 6, определяется выражением Vu -jE:(t)0(iyott, где К - коэффициент передачи блока 4 умножения; t - постоянная времени интегратора 7; t)- время поворота ротора электродвигателя на угол d- Величина угла с, поворота ротора задается, исходя из-мощности электр двигателя, требуемой чувствительнос и быстродействия устройства. При ненагруженном электродвигате выходное напряжение Vou интегратора 7 пропорционально величине потерь энергии в электродвигателе. Напряжение (дд записывается в блок 9 памяти сигналом, поступающим по шине 8 управления. Затем к валу электродвигателя подключается нагрузка и повторно, сигналом с формирователя 5 времени шага ротора, открывается ключ 6. Пос:ле поворота ротора на угол . . ключ 6 закрьшается.и на интеграторе 7 фиксируется новое значение напряжения Дифференциальный усилитель 10 вьщеляет разность напряжений на интеграторе 7 и блоке 9 памяти. Выходное напряжение устройства связано с крутящим моментом Ц на валу электродвигателя соотношением V, сб-К-Йо. wv,ajr где К - постоянный коэффициент. Применение изобретения позволит повысить точность измерения крутящих моментов I шаговых двигателей и микроминиатюрных электродвигателей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее датчики напряжения и тока ротора, блок моделирования ЭДС ротора и блок умножения, один вход которого подключен к выходу блока моделирова-ния ЭДС ротора, а к его входам подключены датчики напряжения и тока ротора. отличающееся тем, что, с целью повьшения точности при измерении крутящего момента шаговых двигателей, в него введены формирователь времени щага ротора, интегратор, блок памяти, ключ и дифференци-альный усилитель, а блок моделирования ЭДС ротора снабжен дополнительным выходом, который подключен к второму входу блока умножения, чей выход подключен к одному входу ключа, к второму входу которого подключен формирователь времени шага ротора, а выход ключа через интегратор подключен к одному входу дифференциального усилителя и входу блока памяти, вы(/) ход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя.

L

Kg 13

Щ

(Риг.2