Фотоэлектрический измеритель момента вращения Советский патент 1986 года по МПК G01L3/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- яовано при измерении моментов вращения на валах.

Целью изобретения является повышение надежности работы измерителя за счет упрощения конструкции.

На фиг. 1 показана функциональная схема фотоэлектрического измерителя

12493542

соединен с установочным входом счет- ка 13, а второй - с синхронизирую- 1ЦИМ входом регистра памяти, а вход усилителя-формирователя 18 соединен с фотоприемником 10.

Фотозлектрический измеритель момента вращения работает следующим образом.

Светомодуляторные диски 4 и 5

fS

20

30

момента вращения; на фиг. 2 и фиг. 3-10 устанавливаются в исходном положении

таким образом, что зубцы-заслонки 17 светомодуляторного диска 5 перекрывают растровые решетки 15 на свето- модуляторном диске 4. Поэтому при вращении ненагруженного упругого вала 1 свет от источника 7 не попадает на фотоприемник 9,

При приложении вращающего момента упругий вал i скручивается, Светомодуляторные диски 4 и 5 смещаются относительно друг друга,

зубцы-заслонки 7 открывают некоторое количество штрихов растровых

решеток 15 светомодуляторного дис- 25 ка 4, пропорциональное величине крутящего момента. При вращении упругого вала 1, открывшаяся часть растровых решеток 15 модулирует световой исток, пaдaюш й на фотоприемник 9 от источника 7 света, и через радиаль- ную щелевую диафрагму-6 на фотопри- емник 9 поступают световые импульсы, число которых равно числу открывшихся прозрачных щтрихов растровой решетки 15. Отверстия 16 постоянно открыты. Через них периодически кратковременно освещается фотоприемник 10. Усилители-формирователи 11 и 18 формируют из импульсов фототока фотоприемников прямоугольные импульсы напряжения с параметрами (амплитуда, крутизна фронтов), необходимыми для нормальной работы узлов устройства. Световые импульсы от открывшихся участков растровых рещеток 15 преобразуются фотоприемником 9 в электрические, нормируются усилителем- формирователем 11 и подсчитываются счетчиком 13. После прохождения растровой рещетки 15 перед фотоприемником 9 кратковременно через постоянно открытые отверстия 16 освещается фотоприемник 10. Усиленный и сформированный импульс с выхода усилителя- формирователя 8 поступает на формиконструкции светомодуляторньгх дисков .

Фотоэлектрический измеритель момента вращения содержит упругий вал 1, по концам которого с помош зю фпан- цев 1 и 3 установлены Светомодуляторные диски 4 и 5, радиальную щелевую диафрагму 6, источники 7 и 8 света, фотоприемники 9 и 10, формирователи

11и 12 импульсов, счетчик 13 и регистр 14 памяти.

При этом светомодуляторный диск 4 выполнен с измерительными растровыми решетками 15, имеющими угловой размер ч и состоящими из чередующихся прозрачных и непрозрачных радиальных щтрихов. Растровые решетки 15 расположены равномерно по окружности радиуса R с угловым шагом ч, а на радиусе R этого же диска выполнены отверстия 16, число которых равно числу растровых рещеток 15. Светомодуляторный диск 5 выполнен с зубцами-заслонками 17, также имеющими угловой размер v . Угловой шаг между соседними зубцами-заслонками 17 светомодуляторного диска 5 )эавен V, .

Источники 7 и 8 света установлены со стороны светомодуляторного дкска 5, а фотоприемники 9 и 10 установлены со стороны светомодуляторного диска 4 соответственно на радиусах R и R,j. Радиальная щелевая диафрагма 6 установлена между светомоду- ляторным диском 4 и фотоприемником 9. Формирователь 11 импульсов выполнен в виде усилителя-формирователя, вход которого соединен с фотоприемником 9, а выход - со счетным входом счетчика 13, выход которого подключен к информационному входу регистра 14 памяти. Формирователь

12импульсов вьшолнен в виде после35

40

45

50

довательно соединенных усилит ел я-фор- 55 рователь 19 синхроимпульсов, на вы- мирователя 18 и формирователя 19 ходах которого появляется по одному синхроимпульсов. Причем один выход импульсу со сдвигом во времени. Первым появляется импульс на выходе,

формирователя 19 синхроимпульсов

93542

соединен с установочным входом счет- ка 13, а второй - с синхронизирую- 1ЦИМ входом регистра памяти, а вход усилителя-формирователя 18 соединен с фотоприемником 10.

Фотозлектрический измеритель момента вращения работает следующим образом.

Светомодуляторные диски 4 и 5

соединенном с синхронизирующим входом регистра 1А памяти, в который при этом со счетчика 13 перепишется информация о количестве открывшихся штрихов растровой решетки 15, т.е. о вращающем моменте. На втором выходе формирователя 19 синхроимпульсов импульс появится с задержкой. Этот импульс поступает на установочный вход счетчика 13 после перезаписи информации в регистр 14 памяти и стирает записанную в счетчике 13 информацию, подготавливая его к подсчету импульсов от следующей по ходу вращения растровой рещетки 15. Информация с регистра, 14 памяти может подаваться на блок цифровой индикации или на устройства сбора и обработки информации, например на ЭВМ.

Количество растровых решеток 15, размещенных на светомодуляторном диске 4, равно:

-ТПоскольку , , то максимальное число растровых решеток 15, которое может быть размещено на диске, определяется выращением

N i-

vMout V

За один оборот, независимо от частоты вращения, упругого вала 1, вращающий момент будет измерен N раз, что позволяет оценить быстрые изменения, флуктуацию момента в пределах одного оборота.

Формула изобретения

Фотоэлектрический измеритель момента вращения, содержащий упругий

49354

вал, по концам которого установлены светомодуляторные диски, на одной окружности которых вьтолнены чередующиеся прозрачные и непрозрачные 5 участки, причем угловая ширина непрозрачных участков первого светомо- дуляторпого диска равна угловой ширине соответствующих прозрачных участков второго светомодуляторного дис10 ка, на котором выполнены прозрачные окна, число которых равно числу прозрачных участков и которые расположены на окружности, радиус которой отличен от радиуса окружности проз}5 рачных участков, два формирователя импульсов, счетчик, регистр памяти, две фотопары, каждая из ко,торых включает в себя источник света и фотоприемник, расположенные по разные

20 стороны от светомодуляторных дисков, при этом одна фотопара установлена на окружности прозрачных участков и ее фотоприемник через один формирователь импульсов подключен к счет25 ному входу счетчика, а другая фотопара установлена на окружности прозрачных окон и ее фотоприемник через другой формирователь импульсов под- .ключен к установочному входу счетчи30 ка и к синхронизирующему входу регистра памяти, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности за счет упрощения конструкции, в него введена радиальная щелевая диафрагма, установленная между фотоприемником одной фотопары и вторым светомоду- ляторным диском, прозрачные участки которого вьтолнены в виде радиаль35

40

ных растровых решеток.

1S

16

15

фиг. 2

фuг.J

Редактор P. Цицика

Составитель А. Амаханов

Техред н.БонкалоКорректор Е. Сирохман

,,

.Заказ 4225/41. Тираж 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

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность работы измерителя. При приложении вращающего момента упругий вал 1 скручивается, светомодуляторные диски 4 и 5 смещаются один относительно другого, зубцы-заслонки открывают некоторое количество штрихов растровых решеток 15, пропорциональное величине крутящего момента. Открывшаяся часть растровых решеток I5 модулирует световой исток, падающий на фотоприемник 9 от источника света 7 через диафрагму 6, на фотоприемник 9 поступают световые импульсы, число которых равно числу открывшихся штрихов. Отверстия 16 открыты постоянно и через них кратковременно освещается фотоприемник 10. Усилители-формирователи 11 и 18 формируют из импульсов фототока фотоприемников прямоугольные импульсы напряжения с параметрами, необходимыми для нормальной работы узлов устройства. Световые импульсы преобразуются фотоприемником 9 в электрические, нормируются усилителем-формирователем 11 и подсчитываются счетчиком 13, с которого в регистр 14 памяти переписывается информация о количестве открывшихся штрихов, т.е. о вращающем моменте. 3 ил. ) (Л с to со ( СП