Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1986 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к силоизме- рительной технике и предназначено для измерения крутящего момента на вращающемся валу силового агрегата.

Целью изобретения является повы- шение точности за счет снижения чувствительности к электромагнитным помехам.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения крутя- щего момента; на фиг,2 - графики сигналов на выходах некоторых элементов устройства.

Устройство для измерения крутящего момента содержит упругий вал 1, вы- . полненный из диэлектрика, диэлектри - ческая проницаемость которого зависит от деформации, установленньш с возможностью вращения и снабженный меткой 2, датчик 3 метки, ждутций генера- тор 4 прямоугольных импульсов, блок 5 вычита.ния, два .блока 6 и 7 памяти, конденсатор 8, операционный усилитель 9, два роторных электрода 10 и 11, два статорньгх электрода 12 и 13 и резистор 14.

При этом датчик 3 метки 2 подключен к входу ждущего генератора 4 прямоугольных импульсов, выход которого подключен к одним входам блоков 6 и 7 памяти и через конденсатор 8 - к одному статорному электроду 12 и к входу операционного усилителя 9, вы- ход которого подключен к другому статорному электроду 13 к другим входам блоков б и 7 памяти, выходь которых подключены к соответствую11 {м входам блока 5 вычитания.

При этом роторные электроды 10 и 11 Бьшолнены на упругом вапу 1 в виде электропроводного покрытия, разделенного на две диаметрально противоположные части. Роторные электроды 10 и 11 соединены мелсду собой через резистор 14.

Статорные электроды 12 и 13 установлены с диаметрально противоположных сторон упругого вала 1 с обеспечением емкостной связи с роторными электродами 10 и 11.

Устройство для измерения крутящего момента работает следую1Ц1- м образом.

При вращении yn.pyroi o вала 1 датчик 3 метки 2 формирует на каждом обороте импульс, который запускает ждущий г енератор 4 прямоугпльных импульсов, в момелт t: 1рохо чпения мст

,

12558772

; ки 2 мимо датчика 3, ждущий генератор 4 формирует прямоугольный импульс

напряжения U малой длительности (фиг.2), который через конденсатор 8 поступает на вход операционного усилителя 9, цепь обратной связи которого в этот момент содержит последовательную цепочку из конденсаторов, образованных соответственно статорным 12 и роторным 10 электродами, роторными электродами 10 и 11, а так же роторным 11 и статорным, 13 электродами. При этом на выходе операционного усилит еля 9 появляется напряжение, (фиг.26), описываемое выражением

9 де с

де

и„ -илг- + -)-2u -t/cg

(1)

С4

емкость конденсатора, обра- зованного статорным 12 и роторным 10 электродами; емкость конденсатора, образованного роторными элек- тродагш 10 и 11; - емкость конденсатора, образованного роторным 11 и-статорным 13 электродами;

-емкость конденсатора 8;

- постоянная времени, причем

Кц + R

3

R

У

R

(2)

где

R R,,

сопротивление резистора 14; сопротивление утечки материала упругого вала 1.

с„ К. 8

(3)

где

где К - коэффициент, определяемый

размерами и формой роторных электродов 10 и 11;

- диэлектрическая проницаемость материала упругого вала 1.

выражения (1), следует, что

Из

момеют

в

U,(to) -и. (г с

L., 1,1

Это напряжение по переднему фронту импульса с ждущего генератора 4 прямоугольных импульсов запоминается в блоке 6 памяти.

По истечении интервала времени J , когда заканчивается переходный процесс, длительность которого может быть отрегулирована подбором резистора 14, выходное напряжение операционного усилителя ражением

9 описывается вы((tЧ

и по заднему фронту импульса с ждущего генератора 4 прямоугольных импульсов фиксируется в блоке 7 памяти.

Таким образом, на выходе блока 5 вычитания в произвольный момент t t формируется напряжение

) -2U,(t ). Ь±

Cj

с„

учетом того что

е п. м,

е п

:р.

(7)

- коэффициент пропорциональности;

М„„- крутящий момент, передаваемый упругим валом 1,

кр

04

u,(t)2,u,(tj..

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее упругий вал, ус

10

15

20

25

тановленньги с возможностью вращения и снабженный меткой, датчик метки и подключенный к нему ждупдай генератор прямоугольных импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет снижения чувствительности к электромагнитным помехам, в него введены конденсатор,

блок вычитания, два блока памяти, выходы которых подключены к соответствующим входам блока вычитания, два

роторных электрода, выполненных на упругом валу в виде токопроводящего покрытия, разделенного на две диаметрально противоположные части, два статорных электрода, установленных с диаметрально противоположных сторон

:упругого вала, с обеспечением емкостной связи с роторными электродами, соединенными между собой через резистор, операционный.усилитель, вход которого подключен к одному статорному электроду и через конденсатор - к выходу ждущего генератора прямоугольных импульсов и к одним входам бло- fcoB памяти, другие входы которых под- )спючены к вьссоду операционного усили теля и второму статорному электроду, причем упругий вал выполнен из диэлектрика.

fft

Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повы- i сить точность за счет снижения чувствительности к электромагнитным по-. мехам. При вращении вала 1 датчик 3 метки 2 формирует импульс, запускающий ждущий генератор 4. В момент прохождения метки 2 мимо датчика 3 ждущий генератор 4 формирует прямоугольный импульс, который через конденсатор 8 поступает на вход операционного усилителя 9, це пь обратной связи которого в этот момент содержит последовательную цепочку из статорньрс электродов 12 и 13 и роторных электродов 10 и 11. При этом на выходе операционного усилителя 9 появляется напряжение, которое запоминается в блоке 6 памяти, а по истечении времени, когда заканчивается переходной процесс, с ждущего генератора 4 напряжение фиксируется в блоке 7 памяти. 2 ил. i (Л ; ./ . У1C СЛ ел 00 М фуг 1