Устройство для централизованного измерения скорости вращения многошпиндельных механизмов планетарного типа Советский патент 1986 года по МПК G01P3/42 

Изобретение относится к области контроля работы и диагностики сельс- .кохозяйственных машин и может бь1ть использовано для централизованного измерения скорости вращения узлов, кинематически с помощью фрикционной передачи соединенных в систему планетарного типа, например шпиндельного барабана хлопкоуборочной машины и др.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем измерения периода и контроля исправности всех элементов планетарной системы, увеличения точности измерения периода вращения и контроля элементов плапет арной системы путем искочючения систематической погрешности формирования и случайной погрешности измерения, а также увеличение скорости путем вoз oжнocти определения периода пращения элемента системы с исключением вышеперечисленных погрешностей за один период вращения веду- щего узла и замены ручного режима измерения на автоматический.

На фиг. 1 показана схема измерения периода вращения и контроля исправности ведущего узла и сателлитов планетарной системы, на фиг.2 - блок-схема устройства для централизованного измереютя скорости в ручном режимеj на фиг. 3 - временная диагра1-1ма, поясняющая работу устройства при измерении периода вращения, на фиг. 4 - модификация блок- схемы устройства для централизованного измерения периода в автоматическом режиме.

Устройство содержит фрикщ онную передачу 1 планетарного типа, состоящую из ведущего узла 2 и ti-сателлитов 3, и блок 4 для централизованного измерения скорости, содержащий датчик 5, например индуктивный, измеритель 6, включающий в себя генератор 7 питан11я датчика, усилитель 8 напряжения сигналов датчика и диод, 9 в случае использования индуктивного датчика, первьй измери- тельньй канал 10, СОСТОЯЕ;ИЙ из второго усилителя 11, фильтра 12 ниж- 1ШХ частот, первого триггера Шмит- та 13, кольцевого регистра 14, коммутатора .(селектор) 15, второй измерительный канал 16, состоящий из избирательного фильтра (полосовой

.

167292

фильтр) 17, третьего усилителя (напряжения) 18, второго триггера Шмит- та 19, второго счетчика (двоичного) 20 и дешифратора 21, D-триггера 22

5 с динамическим С-входом, вторую

схему И 23, первьй делитель 24, формирователь 25, блок (набор) 26 переключателей, регистр 27 памяти, первую схему ИЛИ 28, инвертор 29, пер вую схему И 30 и генератор 31 эталонной частоты, третью схему И 32, вторую схему ИЛИ 33, второй делитель 34, двоично-десятичный счетчик 35 импульсов, блок 36 индикации (фиг.1

1- и 2), сдвиговый регистр 37 (фиг.4).

Схема измерения периода вращения и контроля исправности элементов планетарной системы (фиг.1) работает следую1цим образом.

20 При вращении планетарной системы 1 вращающиеся ферромагнитные сателлиты 3 поочередно проходят в зоне действия датчика 5, изменяя суммарную индуктивность одного из плеч мостовой схемы индуктивного датчика 5. Сигнал рассогласования моста поступает в измеритель 6, где сигнал преобразовывается, из сигнала вьще- ляется информационная часть, которая

30 анализируется и измеряется. Датчик 5 и измеритель 6 вместе составляют устройство 4 для централизованного измерения скорости.

Устройство 4 имеет два режима

35 работы: измерение периода вращения ведущего узла 2 (Б) и измерение периода вращения каждого из ,..,n сателлитов 3 (фиг.1).

Частоты вращеь ия ведущего узла

40 и сателлитов несинхрониз1фованы, частота вращения ведущего узла примерно в п раз меньше частоты вращения сателлитов.

Датчик 5 мостового типа питается

45 переменным напряжением от генератора 7 питания датчика (фиг.2). При вращении ведущего узла сателлитов 3 сигнап рассогласования моста (фиг.За), с выхода датчика 5 поступает на

50 вход усилителя 8 сигналов датчика, который усиливает и вместе с диодом 9 односторонне ограничивает сигнал. Положительные полуволны сигнала попадают в два канала: канал 10

55 измер(5ния периода вращения ведущего узла и канал 16 измерения периода вращения сателлита. С помощью избирательного полосового фильтра 17

3

и фильтра 12 нижних частот, частоты разделяются по каналам 10 и 16. Фильтры настроены так: подавляют несущую частоту и частоты, не несущие информации, и пропускают информаци- онный сигнал с частотой f, (фиг.36) прямо пропорциональной частоте Q, вращения ведущего узла 2, в канал 10, а информационный сигнал с частотой 2 (фиг.Зв), прямо пропорцио- нальной частоте и. вршцения i 1,...,п сателлитов 3, в канал 16.

В каналах сигналы дополнительно усиливаются усилителями 11 и 18 и с помощью триггеров ИЫитта 13 и 19 преобразуются в прямоугольные импульсы.

В канале 10 импульсы с частотой fj. (фиг.Зг), номера которых соответствуют номерам поочередно конт- ролируемых сателлитов, поступают на счетный С-вход кольцевого регистра 14. Число разрядов на выходе кольцевого регистра 14 равно числу сателлитов, причем каждый разряд его также соответствует номеру одноименного сателлита. Таким образом на ка5кдом из выходов регистра 14 формируется измерительный интервал Т. (фиг.Зе), привязанный по номеру к соответствующему i-му номеру контролируемого сателлита.

Привязка номеров разрядов кольцевого регистра 14 к одноименным сателлитам производится до измерения путем установки сателлитов планетарной системы относительно датчика 5 таким образом, чтобы при вращении системы информационные сигнал поступающие на С-вход регистра 14 от 1-го сателлита, вызьтали появление сигнала на том же i-ом номере разрядов регистра 14. Затем сигнало Установка, подаваемым на R-вход регистра, в регистр 14 записывается число п, равное количеству сателлитов, и одновременно этим сигналом |Счетчики 20 и 35, делители 24 и 34, ,В-триггер 22, -регистр 27 памяти устнавливаются в исходное состояние в ручном реж11ме или те же элементы, кроме регистра 27 памяти, сдвиговый регистр 37 - в автоматическом резкиме.

Выходы регистра 14 соединены с первым входом соответствующих схем И коммутатора 15, на второй вход которых в режиме измерения подается разрешающий сигнал с одноименного

0

5

0 5

5

5

0

5

0

29

выхода (1-ьп)-разрядного регистра 27 памяти. Каж/лый из разрядов регистра памяти запоминает информащпо от соответствующего ему одноименного переключателя блока 26 переключателей.

При включении одного из переключателей производится измерение периода вращения одноименного элемента планетарной системы (либо ведущего узла Б, либо одного из сателлитов 1,...,п).

Таким образом, кольцевой регистр 14 вместе с коммутатором 15, набором 26 переключателей и регистром 27 памяти выполняет роль формирователя и дискриминатора выбранного для контроля номера измерительного интервала , одноименного номеру контролируеь ого сателлита планетарной системы, а один из измерительных интерзалов Т|. используется в качестве измеряемого интервала Т| при измерешп периода врап1ения ведущего узла Б.

В канале 16 импульсы с частотой fo; поступают на С-вход двоичного счетчика 20. На R-вход зтого счетчика одновременно поступают разрешающие импульсы Тр; (фиг.Зг) с частотой f( с выхода триггера ИЬшт- та 13. Па время отсутствия иьтуль- са с выхода триггера Шмитта 13 работа счетчика 20 запрещена, что исключает инструментальную погрешность из-за срабатывания этого счетчика от ложного сигнала, возникающего, например, при малейшем рассогласовании плеч моста датчика 5. Выходы счетчика 20 соединены с соответствующими входам дешифратора 21, на выходе которого за время длительности Hhmynbca (фиг.Зг) формируется измеряемьц интервал Tj ; (фиг.Зж). Измеряемый интервал (фиг.Зж) формируется между экспериментально подбираемыми фронтами входных импульсов дешифратора 21. Подбор фронтов определяется по Ь аксималы1о достоверному промежутку времени измерения периода вращения сателлитов, где исключаются различные и инструментальные систематические погрешности, возникающие из-за разности a шлитyд сигналов датчика. Счетчик 20 вместе с дешифратором 2Ги триггером та 13 вьшолняет роль формирователя измерительных 1П тервалов Tj- , со-

5

ответствующих по номеру поочередно опрашиваемым сателлитам.

К началу измерения блок 26 переключателей отключен, с помощью сигнала Установка D-триггер 22, счетчики 20 и 35, делители 24 и 34, регистр 27 памяти приведены в исходное нулевое состояние, коммутатор 15 схемы И 23, 30 и 32 закрыты и измерения интервалов Т и Т.. не происходит, разряды кольцевого регистра привязаны к одноименным сателлитам.

Работа устройства начинается посла включения какого-либо переключателя в блоке (наборе) 26 переключателей.

При контроле ведущего узла 2 (Б) нажимается переключатель Б в блоке 26 переключателей и измеряемый интервал Т; с выхода коммутатора 15 поступает на первый вход схемы И 23 и на д.инам1Г-1еский С-вход -трнггера 22. Одновременно высокий потенциал с выхода схемы ПШ1 28 по типе Пуск поступает на информационный D-вход D-триггера 22, под- готаихп1вая его к переключению в состояние 1. Первый измеряемый интервал Т задним фронтом переключает D-триггер 22 в состояние 1 (фиг,3к). при котором схема И 23 будет открыта. Второй такой же по номеру измеряемый интервал Т,; без исгса кения провдя через схему И 23 (фиг.Зе 1р)5 открывает схему И 30, на которую предварительно (Зьш подан разрешающий высокий потенциал с выхода Б регистра 27 памяти. Через открь:ту;о схему И 30 и схему ИЛИ 33 имиульсы эталонной частоты с выхода генератора 31 (фиг.Зз) поступают на счетный вход счетчика 35. Количество импульсов, прошедших ка счет- ЧИ1С 35, прямо пропорциональ ю длительности измеряемого рщтервала Т, а зь ачит, и периоду вращения ведущего узла 2. Двоично-десятичный код с выхода счетчика 35 поступает в блок 36 индикации, который индицирует период вращения ведущего узла в нужной размерности.

По окончании второго измерительного интервала Т( одиовибратор 25 формирует импульс сброса, переводящий D -триггер 22 в состояние О, при котором схеМ) И 23 и 30 закрываются и доступ эталонной частоты в счетчик 35 прекращается, а регистр

16729б

21 памяти устанавливается в нулевое исходное состояние.

В режиме измерения вращения одного из 1,...,п сателлитов отсутствие 5 сигнала с выхода Б регистра 27 памяти запирает схему И 30 и через инвертор 29 открывает схему И 32. При включении одного из 1,..,,п

переключателей на первьпЧ вход схемь

И 32 с выхода схемы И 23 поступазт интервал (фиг.Зе 1р), соответствующий по номеру контролируемому , сателлиту (или включенному переключателю) . На второй вход схемы И 32

с вькода дешифратора 21 последовательно поступают интервалы Т,, (фиг.Зж), соответствующие по номеру поочередно всем контролируемым сателлитам. При совпадении во вре20

25

мени интервалов Т, на входах

схемы Г 32 на ее выход (фиг.Зи) проходит интервал , заполненный импульсами эталонной частоты от генератора 31 и относящийся только к контролируемому сателлиту. Количество этих импз льсов, прошедишх через схему ИЛИ 33 на счетный вход счетчика 35, подсчитывается и индицируется в блоке 36 индиканд. В блоке

30 36 индикации индицируется период вращения сателлита в нужной размерности.

Делители 24 и 34 имеют одинаковый коэффициент деления р. При

35 необходимости, в случае разброса

численных значений периодов вращения, с помощью этих делителей производится усреднение результата измерения (суммы счетчика 35).

40 Коэффициент деления р определяется экспериментально и аналитически и равен числу измерений, необходи- для получения достоверного ре- зультата с заданной доверительной

5 вероятностью в заданном доверительном интервале. При отсутствии случайной погрешности измерения или при измерении мгновенной абсолютной скорости коэ(1х:)ициент р делителей

50 устанавливается равным единице.

Форм у л а и 3 о б ) е т е н и я

1. Устройство для централизован- 55 ноге измерения скорости многощпиндельньгх механизмов планетарного типа, содержащее последовательно соединенные генератор питания

7

датчика, датчик импульсов, первый усилитель и последовательпо соединенные фильтр нижних частот и первый триггер Шмитта, а также полосовой фильтр, второй триггер Шмитта, генератор эталонной частоты, первую схему И и последовательно соединенные счетчик импульсов и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения точности, в устройство введены шина Установка, второй и третий усилитель, кольцевой регистр, коммутатор, второй счетчик, дешифратор, D-триггер, вторая и третья схемы И, формирователь, первьш и второй делители, первая и вторая схемы ИЛИ, блок переключателей, регистр памяти и инвертор, причем выход первого усилителя подключен через последовательно соединенные полосовой фильтр, третий усилитель и второй триггер Шмитта к С-входу второго счетчика, выходы . которого соединены с входами дешифратора, к выходу первого усилителя подключен второй усилитель, выход которого соединен через фильтр нижних частот с входом первого триггера Шмитта, выход которого подключен к С-входу кольцевого регистра, к R- входу второго счетчика, а к R-входу кольцевого регистра подключена шина Установка, выходы кольцевого регистра соединены с первым входами коммутатора, вторые входы которого подключены к соответству ощим выходам регистра памяти, выход коммутатора соединен с первым входом второй

16729

схемы И и с динамическим С-входом D-триггера, прямой выход которого соединен с вторьгм входом второй схемы И, выход которой подключен к

5 первым входам первой и третьей схем И, а также через последовательно соединенные первый делитель и формирователь - к R-входу D-триггера и R-входу регистра памяти, соответст10 вующие входы которого подключены к соответствующим выходам блока переключателей, а выходы регистра памяти подключены к входам первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с

15 D-ВХОДОМ D-триггера, причем один

из выходов регистра памяти подключен к втopo ry входу первой схемы И и через инвертор к второму входу третьей схемы И, к третьим входам пер20 и третьей схем И подключен генератор эталонной частоты, четвертый вход третьей схемы Н подключен к выходу дешифратора, а вьпсоды первой и третьей схем И подключены через

25 последовательно соединенные вторую схему ИЛИ и второй делитель к входу первого счетчика импульсов.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью

30 автоматизации процесса измерения блок переключателей и регистр памяти выполнены в виде сдвигового регистра, кодовые выходы которого подключены к соответствуюи(им входам коммутатора и одновременно объединены па входах первой схемы ИЛИ, вход R сдвигового регистра подключен к шине Установка, вход С - к выходу второй И.

35

ад г1

цгг

25

В 3cmai 0$K CL О-1

Редактор С.Лыжова,

Составитель Ю.Мручко Техред О.Ващишина

997/55Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ОЗигЛ

Корректор В.Синицкая

Изобретение относится к области контроля работы и диагностики сельскохозяйственных машин и может быть :использовано для централизованного измерения скорости вращения узлов, кинематически с помощью фрикционной передачи соединенных в систему планетарного типа, например шпиндельного барабана хлопкоуборочных машин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повь шение точности измерения периода вращения (ПВ) и контроля элементов планетарной системы путем обеспечения возможности определения ПВ элемента систешл с исключением погрешностей за один ПВ ведущего узла и замены ручного режима измерения на автоматический. При вращении планетарной cиcтe a.I 1 вращающиеся ферромагнитные сателлиты 3 проходят в зоне действия индуктивного датчика 5, изменяя суммарную индуктивность одного из плеч мостовой этого датчика. Сигнал рассогласования поступает в измеритель 6, где из сигнала выделяется информационная часть, которая анализируется и измеряется. Датчик 5 и измеритель 6 составляют устройство 4 для централизованного измерения скорости. 1 з.п.ф-лы. Аил. с « (Л