Магнитоупругий преобразователь крутящего момента Советский патент 1986 года по МПК G01L3/10 

ФигЛ

1

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу.

Целью изобретения является повы- шение точности измерения и быстродей- с твия,

На фиг.1 изображена блок-схема преобразователя, на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,

Магнитоупругий преобразователь крутящего момента (фиг,1) содержит ферромагнитный вал 1, кольцевую электромагнитную систему с обмоткой, сек

секций 2 и 3 под действием крутящего момента , где k - коэффициент пропор циональности.

ции которой 2 и 3 намотаны непосред- 15 также учитывая, чтоМс, R , где

к его

R

6х

входное сопротивление весового

ственно на вал под углом 45°

оси и под углом 90° друг к другу,,

три вращающихся конденсатора А-6 и

измерительную схему, состоящую из

усилителя 7 постоянного тока, весово-20 ,, весового сумматора 8 по входам го сумматора 8, интегратора 9, ком- i „ II приняты соответственно 2т и паратора 10 и опорного элемента 11, Средняя точка обмотки электромагнитной системы через первый вращающийся конденсатор 4 связана с одним входом весового сумматора 8, Секции 2 и 3 обмотки электромагнитного преобразователя включены дифференциально через второй 5 и третий 6 вращающиеся конденсаторы в цепь отрицательной об- 30 ратной связи усилителя 7, выход которого связан с другим входом весового

25

сумматора 8; оператор Лапласа; С - eiMKocTb первого вращающегося

т

конденсатора и коэффициенты суммиро-1т, получаем на выходе весового сумматора (фиг. 2г):

v,.

Это напряжение поступает на вход интегратора 9. Напряжение с интегрй- то ра (ф иг„ 2д) описьтается выражением

v, v1К-

сумматора

Выход весового суммато ра о соединен с однш-i входом компаратора 10 через интегратор 9. Выход компаратора 10 связан с другим своим входом и через опорный элемент 11, в качестве которого используется индуктивность L , со входом з силителя 7

Преобразователь работает следую-- щим образом.

/В установивщемся режн:ме на выходе компаратора 10 формируется двухполяр- ное прямоугольное напряясение амплитудой V (фиг, 2а), которое поступает через опорный элемент L на вход усилителя 7 постоянного тока. При этом на входах весового сумматора 8 форми- руются на входе 1 (фиг. 26) напряжеij i,

г

С„ R,, R. - активные сопротивления

секций 2 и 3 i

.J 5 ч,. - емкости второго и третьего вращаюи1ихся конденсаторов.

Принимая , что R R2 , С C.j , L L - - ДЪ, й1.

где

L - начальная индуктивность

:н

секций 2 и 3;

- изменение индуктивности

секций 2 и 3 под действием крутящего момента , где k - коэффициент пропор циональности.

учитывая, чтоМс, R , где

R

6х

входное сопротивление весового

,, весового сумматора 8 по входам i „ II приняты соответственно 2т и

сумматора 8; оператор Лапласа; С - eiMKocTb первого вращающегося

т

конденсатора и коэффициенты суммиро,, весового сумматора 8 по входам i „ II приняты соответственно 2т и

-1т, получаем на выходе весового сумматора (фиг. 2г):

v,.

Это напряжение поступает на вход интегратора 9. Напряжение с интегрй- то ра (ф иг„ 2д) описьтается выраже,, i „ I

нием

вого сумматора 8 няты соответствен

v, v1К-

I,

5

0

5

где t - текущее время ,

Т - постоянная интегрирования интегратора 9,

В момент равенства напряжений V и V на входах компаратора 6 выходное напряжение последнего скачкообразно сменит знак на противоположный и весь процесс повторится аналогично рассмотренному, но с обратными знаками, и преобразователь продолжит работу в автоколебательном режиме.

Частота генерируемых колебаний F находится из равенства

2к -т, +

о Т11:уда.

V---V,

ние

L,

на входе II (фиг. 2в) напряжение

F

К -ггл-гл

кР

1t-L,

v

L,4,, (R,-R,)t

L.

чt4c

.с,:

L,

,

где Ь„

L - индуктивности секций 2 и 3 обмотки электромагнитной системы;

Таким образом, как видно из функции преобразования, использование устройства позволит повысить точность измерения крутящего момента за счет исключения влияния на результат ак31

тивных сопротивлений обмоток,-а их расположение на вращающемся валу позволит исключить влияние магнитной анизотропии вала в зависимости от углового положения последнего.

Кроме того, на результат измерения не оказьшает влияния скорость вращения вала. Повьшается быстродействие, что дает возможность измерения динамических моментов.

Формула изобретения

Магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий ферромагнитный вал, кольцевую электромагнитную систему и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности изме рения и быстродействия, в него введены три вращающихся конденсатора.

329664

обмотка кольцевой электромагнитной системы размещена непосредственно на валу, а измерительная схема выполнена в виде усилителя постоянного 5 тока, последовательно связанных весового сумматора и интегратора, опорного элемента и компаратора, выход которого соединен с одним из своих входов и через опорньй элемент с вхо10 дом усилителя постоянного тока, выход которого связан с одним входом весового сумматора, другой вход которого соединен через первый вращающийся конденсатор со средней точкой

15 обмотки электромагнитной системы, концы которой связаны через второй и третий вращающиеся конденсаторы соответственно с входом и выходом усилителя постоянного тока, при этом

20 выход интегратора соединен с другим входом компаратора.

Изобретение относится к силоизме- рительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу. Цель изобретения - повьшение точности измерения и быстродействия. Преобразователь содержит ферромагнитный вал (ФВ) 1, кольцевую электромагнитную систему с обмоткой, секции 2 и 3 которой намотаны на вал под углом 45° к его оси и под углом 90° друг к другу, три вращающихся конденсатора 4,5,6 и измерительную схему, состоящую из усилителя постоянного тока 7, весового сумматора 8, интегратора 9, компаратора 10 и опорного элемента 11. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами преоб- разо.вателя позволяет достичь поставленную цель за счет исключения влияния на результат активных соп ротивле- ний обмоток, а их расположение на вращающемся ФВ 1 исключает влияние магнитной анизотропии ФВ 1 в зависимости от углового положения последнего. 2 ил. I (Л Ю САЭ Ю ;О Од Ф

Составитель Г.Целибеев Редактор Н.Егорова Техред О.ГортвайКорректор В.Синицкая

Заказ 2758/41Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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