Устройство для измерения угла поворота вала Советский патент 1985 года по МПК G01L23/08 

Устройство относится к измерител ной технике и может быть использова но при испытаниях двигателей внутре него сгорания, паровых машин, поршн вых компрессоров. Известен датчик, угла поворота ва с равноотстоящими друг от друга окружными метками, устанавливаемый на вал D . Однако данный датчик сложен конструктивно и- неудобен в эксплуатаци Наиболее близким .по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство, содержащее отметчик верхней точки, с подключенным через формирователь фазовым дискриминатором, делитель частоты, подключенньй на другой вхо фазового дискриминатора 2J, Недостаток известного устройства - большая погрешность на неустан вившихся режимах,вследствие отсутст вия учета угдового ускорения вала. Цель изобретения - повышение точ ности измерения на неустановившихся режимах. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угла поворота вала, содержащее -общую шину питания, отметчик верхней точки, выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом фазового дискри минатора, на второй вход последнего Подключен делитель частоты, дополнительно введены тахометр, ус илитель с изменяемым коэффициентом уси ления, интегратор, дискриминатор напряжения, ключ с двумя сигнальными входами и счетчик, при этом выход тахометра подсоединен к сигналь ному входу усилителя, к управляющему; входу которого подключен выход фазового дискриминатора, а выход усилителя соединен, с входом интегратора, его выход подключен к входу дискриминатора напряжений и к первому сигнальному входу ключа, выход дискриминатора напряжений сое дин.ен с управляющим входом ключа, с входом делителя частоты и с выходом счетчика, управляющий вход кото рого соединен с выходом формировате ля импульсов, а второй сигнальный вход ключа соединен с общей шиной питания. На чертеже изображена структурна схема устройства. Устройство содержит тахометр 1 электрический с подключенным своим входом через усилитель 2 с изменяемым коэффициентом усиления, интегратор 3, дискриминатор 4 напряжения, делитель 5 частотыj счетчик 6 верхней мертвой точки, формирователь 7, фазовый дискриминатор 8, ключ 9, подключенный своим входом к выходу интегратора 3 вьпсодом - к общей шине источника питания, а управляюш им входом - к выходу дискриминатора 4, счетчик 10, подключенный счетным входом к выходу дискриминатора 4, а сбросом - к выходу формирователя 7.Выход делителя 5 подключен к второму входу фазового дискриминатора 8, выход которого подключен к управляющему входу усилителя 2. Дискриминатор 4 вырабатывает импульс фиксированной длительности и амплитуды при достижении входным напряжением уровня заданного постоянного сигнала-, устанавливаемого вручную и определяющего количества угловых меток за один оборот вала. Формирователь 7 выполнен в виде усилителя и ограничителя и вырабатывает импульсы частотой, равной частоте входных импульсов и постоянной амплитуды. Устройство работает следующим образом. При вращении вала тахометр t вырабатывает постоянное напряжение, величина которого пропорциональна мгновенному значению частоты вращения. Это напряжение усиливается усилителем 2 и подается в интегратор 3. На выходе интегратора 3 напряжение растет до тех пор, пока не сравняется с уставкой дискриминатора 4. При этом происходит выдача короткого импульса с дискриминатора 4 на управляющий вход ключа 9, который подключает выход интегратора 3 к шине источника питания, в результате чего интегратор 3 разряжается. После этого снова начина.ется заряд интегратора 3; повторяется весь цикл зарядразряд. Счетчик 6 при вращении вала выдает при каждом обороте сигнал на формировате.пь 7, с выхода которого на вход фазового дискриминатора 8 поступают импульсы с фиксированной дли- . цельностью и амплитудой, частотой.

равной частоте вращения вала. На другой вход фазового дискриминатора 8 поступают импульсы с выхода делителя 5, на вход которого поступают им,пульсы с выхода дискриминатора 4. Коэффициент деления делителя. 5 устанавливается вручную при задании количества угловых меток (величина коэффиц:;ента деления равна количеству необходимых меток за один оборот вала) .

Фазовый дискриминатор 8 обеспечивает полное равенство частот входных сигналов формирователя 7 и делителя 5 и осуществляют синхронизацию этих сигналов по фазе. Для этого выходной сигнал фазового дискриминато- ра 8 подается на управляющий вход усилителя 2 так, что при отставании фазы сигнала на выходе делителя 5 от фазы сигнала формирователя 7 увеличивается коэффициент усиления усилителя 2, что приводит к более быстрому срабатыванию интегратора 3, а значит увеличивается частота- выходных импульсов дискриминатора 4. При опережении фазы сигнала с делителя 5 частота импульсов на выходе дискриминатора 4 уменьшается. Ошибка по фазе между входными импульсами фазового дискриминатора 8 может

1702994

быть уменьшена до требуемой величины за счег соответствующего выбора крутизны характеристики фазового дискриминатора 8.

с Выходом устройства является код счетчика 10, куда поступают импульсы с дискриминатора 4, соответствующие текущим угловым меткам, а для фиксации начала отсчета используется импульс с формирователя 7, соотвествующий положению верхней мертвой точки вала. Таким образом, код счетчика 10 всегда пропорционален текущему значению угла повороj та вала.

Изменение частоты вращения вала (ускоряется либо замедляется) вызывает изменение выходного напряжения тахометра 1. Так, при увеличении

0 частоты вращения вала напряжение тахометра 1 также увеличивается, что сразу приводит к ускорению заряда интегратора 3, а значит увеличивается частота выходных импульсов дискриминатора 4.

По сравнению с прототипом известное устройство позволяет повысить точность измерения угла поворота при динамических режимах работы. Это .достигается за счет учета ускорения 1при измерении угла.

и

Slf9

УСТРОЙСТВО .ЦЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА, содержащее общую шину питания, отметчик верхней мертвой точки, выход которого через, формирователь импульсов соединен с первым входом фазового дискриминатора, на второй вход последнего подключен делитель частоты, о т л и ч а ю 1Ц е е с я тем, что, с полью повышения точности измерения Fta неустановившихся режимах, и tioro дополнительно введены тахометр, усилитель с изменяемым К(г1ффиц11е11том усиления, интегратор, дискриминатор напряжер1ия, ключ с двумя сигнальными входами и счетчик, при этом пыход тахометра подсоединен к сигнальному входу усилителя, к упр.-пшяющсму входу которого подключен пыход фазового дискриминатора,. а усилителя соединен с входом интегратора, его выход подключен к входу дискримиS натора напряжений и к первому сигW нальному входу ключа, выход дискриминатора напряжений соединен с упс равляющим входом ключа, с входом делителя частоты и с выходом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а второй.вход ключа соединен с общей шиной питания. t§ ф ф