Измерительное устройство к балансировочному станку Советский патент 1986 года по МПК G01M1/22 

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в балансировочных станках автоматах и автоматических линиях.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения параметров дисбаланса за счет исключения гармоник в спектре сигнала дисбаланса вблизи основной частоты.

На фиг. 1 представлена функцио- нальная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу блоков, осуществляющих формирование ортогональных составляющих сигнала дисбаланса, на несущей частотей); . 3 - временные диаграммы, поясняющие работу блоков устройства, формирующих импульсы управления аналоговыми; ключами каналов измерения ортогональных составляющих дисбалан- са и коммутаторов.

Числа,стоящие у начала координат каждой из диаграмм на фиг. 2 и 3, указывают номер элемента функциональ ной схемы, выходной сигнал которого изображен. Цифра после косой черты указывает порядковый номер выхода соответствующего элвмента. На временных диаграммах 14(1) и 14(2) (фиг. 2) показаны отдельно ортого- нальные составляющие выходного сигнала, а на диаграмме 14(3) - их векторная сумма.

Измерительное устройство к балансировочному станку содержит вибро- датчик 1, два канала -2 и 3 измерения ортогональных составляющих дисбаланса, каждый из которых выполнен в вид соединенных последовательно фазового детектора 4(5), связанного с выходом вибродатчика 1, инвертора 6(7) и первого аналогового ключа 8(9), а также соединенного с ним .его выходами второго аналогового ключа 10(11), вход которого подключен к выходу фа- зового детектора 4(5), последователь но соединенные датчик 12 опорного сигнала и формирователь 13 ортогональных опорных сигналов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами фазовых детекторов 4 и 5, последовательно соединенные сумматор 14,фильт 15 нижних частот и измеритель 16 значения дисбаланса, два коммутатора 17 и 18, каждый из которых выполнен в виде трех аналоговых ключей 19(20), 21(22) и 23(24), входы которых соеди

5 0

5 О

5 5 5

0

0

нены между собой и с выходами аналоговых ключей 8(9) и 10(11), а выход каждого из ключей 19-24 - с одним из шести входов сумматора 14, импульсный генератор 25, два счетчика 26 и 27 Джонсона, входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами импульсного генератора 25, первые выходы с управляющими входами аналоговых ключей 8,10 и 9,11 а третий выход первого - с выходом синхронизации второго, и дешифратор 28, выполненный в виде трех логических элементов 29-31 ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с попарно соединенными управляющими входами аналоговых ключей 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24, входы первого - с вторым и третьим входами счетчика 26 Джонсона, входы второго - с вторым и третьим выходами счетчика 27 Джонсона, а входы третьего - с выходами первого и второго логических элементов 29 и 30 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Устройство работает следующим .образом.

С выхода вибродатчика 1 сигнал дисбаланса поступает ни информационные входы фазовых детекторов 4 и 5, на управляющие входы которых подаются два ортогональных опорных сигнала с частотой вращения балансируемого ,ротора (не показан). Опорные сигналы формируются блоком 13 формирования опорных сигналов из сигнала, снимае- мого с датчика 12. На выходах фазовых детекторов 4 и 5 вьщеляются постоянные напряжения U и U , пропорциональные ортогональным составляющим вектора дисбаланса

U,KDcosy и U,KDsin, где К - коэффициент пропорциональности;

D - значение дисбаланса; - фазовый сдвиг между вектором

дисбаланса и опорным сигналом. На выходах инверторов 6 и 7, подключенных к фазовым детекторам 4 и 5, образуются постоянные напряжения -и и-и,. Входы коммутаторов 17 и 18 с помощью аналоговых ключей 8 и 9, 10 и 11 подключаются либо к выходам инверторов 6 и 7, либо к их входам. Для этого на управляющие входы ключей 8,9 и 10, 11 подаются прямоугольные сигналы (фиг. 3) частоты uJ с взаимным сдвигом фаз 90° . В результате на выходы коммутаторов 17 и 18 пос

тупают йртогональные последовательности двухполярных прямоугольных импульсов , амплитуда которых равна соответственно напряжениям U, и U, . Каждый из трех ключей 19,21 и 23 коммутатора 17 осуществляет поочередное в соответствии с выходами дешифратора 28 (фиг, 3) подключение входного сигнала к первым трем входам сумматора 14 и в течение периода час- тотыо, коэффициенты передачи по каждому из которых относятся как sin 15 sin 45, sin 75°. Аналогично-работает коммутатор 18, но сигналы, управляющие его ключами, сдвинуты на 90° относительно сигналов, управля,ющих ключами коммутатора 17. Выходы коммутатора 17 подключены к вторым трем входам сумматора, коэффициенты передачи по каждому -из которых относится как sin 75°: sin 45°: sin 15°.

В результате на выходе сумматора 14 формируется векторная сумма ортогональных составлякнцих, каждая из которых представляет собой квазисинусоидальный сигнал несущей частоты cJ , плученный ступенчатой аппроксимацией синусоидальной функции при равномерном квантовании по времени.

Спектр сигнала, выделяющегося на выходе сумматора 14, кроме основной гармоники содержит составляющие

и

1

(,t1)u)t,

где т.- 1, 2, 3,

которые подавляются фильтром 15 нижних частот. Таким образом, на выходе фильтра 15 нижних частот образуется синусоидальный сигнал с частотой cJ амплитуда и фаза которого соответствуют значению и углу дисбаланса. Подключенный к выходу фильтра 15 нижних частот измеритель 16 значения дисбаланса регистрирует амплитуду этого сигнала.

Сигналы управления аналоговыми ключами 19-24 (фиг. 2) формируются дешифратором 28 иэ сигналов, снимаемых с вторых и третьих выходов счетчиков 26 и 27 Джонсона. Каждый из счетчиков представляет собой трехраз- рядный регистр сдвига с перекрестной обратной связью. При поступлении на их счетный вход импульсов с импульсного генератора 25 на каждом из трех выходов счетчиков появляются прямоугольные импульсы типа меандр с вза15

5 ю260864

имным сдвигом фаз 120°. Частотаoj: этих импульсов в 6 раз меньще частоты сигнала генератора 25. Тактирование счетчиков противофазными сигналами и синхронизация счетчика 27 отрицательными перепадами сигнала, вьщеляю- щегося на третьем выходе счетчика 26, обеспечивает ортогональность выходных сигналов счетчиков 26 и 27.

Спектр сигнала, поступающего с выхода сумматора 14 на фильтр 15 нижних частот содержит только некоторые из нечетных гармоник: 11-го, 13-го, 23-roi 25-го и т.д. порядков.

Для обеспечения возможности цифрового измерения угла дисбаланса, угла позиционирования и других угловых

величин, представленных сигналакш несущей частоты uJ, между выходом импульсного генератора 25 и счетными входами счетчиков 26 и 27 Джонсона могут быть включены последовательно соединенные делитель на 30 и счетный триггер, при этом частота импульсного генератора 25 должна быть соответственно увеличена в 60 раз. Выходные импульсы генератора 25 используются как счетные с дискретностью Г (или меньшей при соответственном увеличении коэффициента деления дополнитель

ного деления).

Отсутствие гармоник вблизи основной частоты существенно уменьшает искажение формы сигнала на выходе 35 фильтра нижних частот и соответствен- но увеличивает точность измерений значения и угла дисбаланса.

Формула изобретения

40

Измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее виб- родатчик, два канала измерения гональных составляющих, каждый лз

45 которых выполнен в виде последовательно соединенных фазового детектора, связанного с выходом вибродатчика, инвертора и первого аналогового ключа, и соединенного с выходом

50 последнего выходом второго аналогового ключа, вход которого соединен с входом инвертора, послг довательно соединенные сумматор, фильтр нижних частот и измеритель значения дисба55 ланса, датчик опорного сигнала, свя- занныйс ним формирователь ортогональных опорных сигналов, выходы которс го (Соединены с вторыми входами фазовых де-

5 .1226086

текторов, импульсный генератор и дешифратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точн ости измерения, оно снабжено двумя коммутато рами, каждый из которых выполнен в виде первого, второго и третьего дополнительных аналоговых ключей, входы которых соединены между собой и с выходами основных аналоговых ключей соответствующего канала измерения ортогональных составляющих, а выход каждого дополнительного ключа - с одним из шести входов сумматора, перуправляющими входами основных первого и второго аналоговых ключей соответствующего канала измерения ортогональных составляющих, а третий выход

5 первого - с входом синхронизации второго счетчика Джонсона, дешифратор выполнен в виде первого, второго и третьего логических элементов ИСКЛН - ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены

10 с попарно соединенными управляющими входами соответствующих дополнительных аналоговых ключей обоих коммутаторов, входы первого и второго - с вторым и третьим выходами соответствым и вторым счетчи ками Джонсона,

входы которых соединены соответствен- 15вующих счетчиков Джонсона, а входы

но с прямым и инверсным выходамитретьего - с выходами первого и вто

импульсного генератора,, первьй выходрого логических элементов ИСКЛЮЧАНЬ

каждого - с соединенными между собойЩЕЕ ИЛИ.

управляющими входами основных первого и второго аналоговых ключей соответствующего канала измерения ортогональных составляющих, а третий выход

первого - с входом синхронизации второго счетчика Джонсона, дешифратор выполнен в виде первого, второго и третьего логических элементов ИСКЛН - ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены

с попарно соединенными управляющими входами соответствующих дополнительных аналоговых ключей обоих коммутаторов, входы первого и второго - с вторым и третьим выходами соответстк

t

Фиг г

25h 26li

ад

ад

25/2

27//

27/2 27/j

Составитель Ю. Круглое Редактор A. Козориэ Техред В.Кадар Корректор А. Ференц

Заказ 2112/30 Тираж 778 Подписное ВНИИПРТ Государственного комитета СССР

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

Произведетпенно

-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к балансировочной технике, может быть использовано в балансировочных станках и автоматических линиях и обеспечивает повьшение точности определения параметров дисбаланса исключения гармоник в спектре сигнала дисбаланса ниже 11-й. Сигнал дисбаланса, поступающий с выхода вибродатчика на входы двух каналов измерения ортогональных составляющих дисбаланса, преобразуется в две ортогональные последовательности знакопеременных.импульсов с амплитудой, равной проекциям дисбаланса, после чего обрабатывается с помощью управляемых дешифратором коммутаторов, выходы которых соединены с сумматором так, что спектр сигнала на выходе сумматора, кроме основной гармоники, содержит составляющие, которые подавляются фильтром низких частот. 3 ил. ел tc го Од О 00 05