Устройство для измерения нажатий щетки на коллектор электрических машин Советский патент 1986 года по МПК H01R39/58 

1 Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для измерения давления щетки на кол лектор электрических машин, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1192007. Цель изобретения - расширение фун кциональных возможностей устройства за счет обеспечения одновременного определения степени искрения под щеткой. На чертеже представлена прини;ипиальная схема устройства для измерений нажатий щетки на коллектор электрических машин. Устройство состоит из металлического корпуса 1, с которым соединена щетка 2, расположенная в щетко держателе 3. Щетка .2 через защитное устройство 4 и металлический шар 5 связана с упругим чувствительным эле ментом 6 датчика силы, упругий компенсационный элемент 7 датчика силы также установлен в корпусе 2. Нажимной палец 8 опирается на корпус 1 и через элемент 6, элементы 5 и 4 и щет ку 2 - на коллектор машины. Обмотка 9 возбуждения чувствительного элемен та 6 соединена с контурным конденсатором 10 первого генера-Гора 11 синусоидального напряжения. Обмотка 12 . возбуждения компенсационного элемента 7 соединена с контурным конденсатором 13 второго генератора 14 синусоидального напряжения. Оба генерато ра 11 и 14 могут быть выполнены,например, на микросхемах, соединены с источником 15 постоянного напряжения (например, в виде миниатюрных элементов типа СЦ-32) и выполнены в виде блока 16 питания, расположенного в корпусе 1 датчика силы. Измерител ные обмотки 17 и 18 чувствительного 6 и компенсационного 7 элементов да чика силы включены последовательно между собой и соединены с входом сме сителя 19, выход которого соединен с обмоткой 20 передающей магнитной антенны 21, расположенной вне корпу са 1 датчика силы. В поперечном пазу щетки 2, которьш выполнен на части ее боковой по верхности, примыкающей к рабочей зо не щетки (вблизи области контакта щетки 2 с коллектором), расположена дополнительная измерительная обмотка 22, соединенная с дополнительной обмоткой 23 управления, расположен022ной на чувствительном элементе 6 датчика силы. На определенном расстоянии от передающей магнитной антенны 21 расположена приемная магнитная антенна 24, обмотка 25 которой- соединена с входом преобразователя 26. Последний может быть выполнен, например, из последовательно соединенных усилителя 27 высокой частоты, амплитудного ограничителя 28 и частотного дискриминатора 29, второй вход которого соединен с гетеродином 30. Выход частотного дискриминатора 29 соединен с индикатором 31 давления регистрирующего при-, бора 32, а также одновременно с входом фазового формирователя 33. Выход последнего соединен с одним из входов фазового детектора 34, второй вход которого соединен с выходом усилителя 27 высокой частоты. Выход фазового детектора 34 соединен с индикатором 35 степени искрения щетки регистрирующего прибора 32. Устройство работает следующим образом. Перед измерением схема устройства приводится в исходное состояние, для чего путем настройки, схем генераторов 11 и 14 синусоидального напряжения (при отсутствии усилия нажатия пальца 8 на корпус 1 и чувствительный элемент 6 датчика силы) устанавливается разность частот меж:ду ними, соответствующая частотам (Настройки передающей 21 и приемной 24 магнитных антенн. При этом переменные напряжения генераторов 11 и 14, в колебательные контуры которых включены конденсаторы 10 и 13 и обмотки Э к 12 возб-уждения,трансформируются в измерительные обмотки 17 и 18 элементов 6 и 7 датчика силы. На выходе смесителя 19 выделяется напряжение разностной частоты генераторов 11 и 14, которое подается на обмотку 20 передающей магнитной антенны 21 . Излучаемая передающей магнитной антенной 21 электромагнитная волна распространяется на определенное расстояние и принимается приемной магнитной антенной 24. Наведенная в обмотке 25 ЭДС разностной частоты генераторов 11 и 14 поступает на вход усилителя 27 преобразвателя 26.Усиленное напряжение с выхода усилителя 27 подается одновременно на вход амплитудного ограничителя 28 и на один из входов фазового детектора 34, Ограниченное по амплитуде напряжение с выхода ограничителя 28 подается на первый вход частотного дискриминатора 29, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 30, равное по частоте разности частот генераторов 11 и 14. При указанных условиях на выходе частотного дискриминатора 29 сигнал равен нулю, и на индикатор 31 давления регистрирующего прибора 32 и фазовый формирователь 33 напряжен подаваться не будет. С помощью подстройки гетеродина 30 устанавливается нуль на входе индикатора 31 ре гистрирующего прибора 32 при отсутствии давления щетки 2 на коллектор. При этом автоматически устанав ливается нуль на входе индикатора 35 степени искрения, так как при нулевом напряжении на входе фазовый формирователь 33 запирает по второму входу фазовьш детектор 34. При этом выходное напряжение фазового детектора 34 равно нулю при любом напряжении на его первом входе, поступающем с выхода усилителя 27. При опущенном нажимном пальце 8 на корпус 1 и вращении коллектора создаются динамические давления на корпус 1 и чувствительньш элемент 6 которые через металлический шар 5, защитное устройство 4 и щетку 2 передаются на коллектор электрической машины. Под действием давления в чув ствительном элементе 6 датчика силы возникают периодические механически напряжения, которые приводят к изменению его магнитной проницаемости В результате этого изменяется индук тивность обмотки 9 колебательного . контура генератора 11, который изме няет .частоту своих колебаний. Перио дически возникающее в момент схожде ния щетки 2 с коллекторной пластины искрение под щеткой.наводит в допол нительной обмотке 22 шумовое напряжение, которое подается в управляющую обмотку 23 чувствительного элемента 6 датчика силы. В результате этого наряду с частотной модуляцией выходного напряжения генератора 11 при изменении усилия нажатия щетки 2 на коллектор происходит его амплитудная модуляция шумовьм напряжением искрения. 6024 Частотно и амплитудно промодулированное высокочастотное напряжение генератора 11трансформируется в измерительную обмотку 17 чувствительного элемента 6. Это напряжение подается на смеситель 19 одновременно с неизменным по частоте и амплитуде опорным сигналом генератора 14 с измерительной обмотки 18 элемента 7. На выходе смесителя 19 образуется сигнал разностной частоты генераторов 11 и 14, промодулированный по частоте и амплитуде. Этот сигнал подается в обмотку 20 передающей магнитной антенны 21. Приемная магнитная антенна 24 принимает этот сигнал, которьй усиливается усилителем 27, ограничивается амплитудным ограничителем 28 и подается на первый вход частотного дискриминатора 29. На выходе последнего появляется сигнал, пропорциональный изменению разностной частоты генераторов11 и 14, который и подается на индикатор 31 давления регистрирующего прибора 32, пропорциональный усилию нажатия щетки 2 на коллектор электрической мащины. Одновременно периоди.чески изменяющееся с частотой схождения щетки 2 с коллекторных пластин напряжение дискриминатора 29 подается на вход фазового формирователя 33, который определяет период повторения схождения щетки с коллекторной пластины и по периоду повторения схождения формирует временной интервал, точно соответствующий моменту схождения щетки 2 с коллектора и появлению искрения под щеткой 2. Выходное напряжение фазового формирователя 33, точно совпадающее по времени с этим интервалом, открывает в момент схожде- ния щетки 2 с коллекторной пластины фазовый детектор 34. Подаваемое на первый вход фазового детектора 34 напряжение с усилителя 27 детектируется в течение интервала времени искрения детектором 34. Выходное напряжение детектора 34, пропорциональное степени искрения под щеткой 2, фиксируется индикатором 35 регистрируюего прибора 32. Использование в устройстве дополнительных измерительной 22 и управяющей 23 обмоток позволяет расширить ункциональные возможности устройста без существенного усложнения его

5 1275602«

конструкции, при этом наряду с изме-по авт.св.№ 1192007, отличаюрением динамических усилий нажатиящ е е с я тем, что, с целью расшнщетки 2 на коллектор работающей элек-рения его функциональных возможнострической машины можно производитьтей за счет обеспечения одновременоценку степени искрения под щеткой5 ного определения степени искрения

2. При этом влияние перекрестных по-под-щеткой, дополнительно введены

мех в каналах измерения давлениясоединенные между собой обмотки упочень мало, так как в них используют-равления и измерительная,причем пося разные виды модуляции (частотнаяследняя расположена в поперечном паи амплитудная), Это дополнительно по-Ю зу, который выполнен на части бовышает помехоустойчивость и надеж-ковой поверхности щетки, примыность работы устройства.какицей к рабочей зоне щетки, а

Формула изобретенияобмотка управления расположена на

Устройство дляизмерения нажатийчувствительном элементе датчика

щетки на коллектор электрических машин5 силы.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для измерения давления щетки на коллектор злектрических машин, и является .развитием и дальнейшим усовершенствованием изобретения по авт.св.№ 1192007.; Целью изобретения я.вляется расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения одновременного определения степени искрения под щеткой. Устройство содержит соединенные между собой обмотки управления 23 и измерительную 17. Измерительная обмотка 17 расположена в поперечном пазу на части боковой поверхности щетки 2, примыкающей к рабочей зоне щетки, а обмотка управления на чувствительном элементе 6 датчика силы. 1 ил. (Я ND СП Од О 1C 1Ч