Устройство для измерения разности угловых скоростей вращающихся валов Советский патент 1987 года по МПК G01P3/56 

1 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения разности угловых скоростей вращающихся валов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей,

На фиг, 1 представлена конструк- . тирная и функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - графики, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый магнитный узел 1, закрепленный на одном валу, первый чувствительный элемент 2, второй магнитный узел 3, закрепленный на другом валу, и второй чувствитель- ный элемент 4, Устройство содержит поворотную систему 5, состоящую из оси 5,1, помещенной в опоры 5,2 и скрепленной с первым 2 и вторым 4 чувствительными элементами,

Устройство включает компенсирующий преоразователь 6, образованньй постоянным магнитом 6,1, закрепленным на оси 5,1, и неподвижной обмотки 6.2 обратной связи. Датчик 7 положения состоит из двух пар излучателей 7,1 и 7,2 и фотоприемников 7.3 и 7,4 и заслонки 7.5, которая закреплена на оси 5.1 и имеет возможность перемещения в зазорах между излучателями 7.1 и 7.2 и фотоприемниками 7.3 и 7,4, Обйотка 6,2 обратной связи подключена к первому и второму выходам ключевой схемы 8, Выходы фотоприемников 7,3 и 7.4 подключены к входам компаратора 9, выход которого подключен к второму входу ключевой схемы 8, соединенной первым входом со стабилизированным источником 10 тока.

Устройство также содержит последовательно соединенные одновибратор 11, схемы ИЛИ-НЕ 12, преобразователь 13 длительность - код и блок 14 индикации, а также схему И 15, выход которой подключен к второму входу блока 14 индикации. Вход одновибратора 11 соединен с первым выходом ключевой схемы 8 и с вторым входом схемы ИЛИ-НЕ 12, выход которой подключен к первому входу схемы И 15, второй вход которой соединен с выходом одновибратора 11,

Первый 1 и второй 3 магнитные узлы могут быть выполнены, например, в виде пар постоянных магнитов с осевой намагниченностью и зазором между разноименными полюсами. Первый 2 и второй 4 чувствительные элементы могут быть выполнены в виде алюминие72

вых дисков, закрепленных на оси 5,1, Датчик 7 положения может быть выполнен с применением в качестве излучателей 7.1 и 7.2 светодиодов АЛ107А,

а в качестве фотоприемников 7.3 и 7.Л - фототранзисторов ФТ-12,

Предлагаемое, устройство работает следующим образом.

Первьй 1 и второй 3 магнитные узлы устанавливаются на измеряемьш валы симметрично относительно чувствительных элементов 2 и 4. В исходном состоянии заслонка 7.5 перекрывает

поток излучения одного из излучателей, например, 7,1. При этой второй излучатель 7,2 открыт, в результате на выходе фотоприемника 7.4,появляется сигнал, которьй подается на вход

компаратора 9 и переключает его. Выходное напряжение компаратора 9 управляет ключевой схемой 8, которая подключает стабилизированный источник 10 тока к обмотке 6.2 обратной

связи. Магнитное поле тока, протекающего в неподвижной обмотке 6,2, взаимодействуя с полем постоянного магнита 6,1, поворачивает его и, следовательно, заслонку 7.5 так, что она

перекрывает поток излучения излучателя 7.2 и открывает поток излучателя 7.1, На выходе фотоприемника 7,4 появляется сигнал, который переключает компаратор 9 в другое устойчивое

состояние. При этом ключевая схема 8 подключает стабилизированный источник 10 тока к обмотке 6.2 обратной связи так, что по ней течет ток противоположного направления. В результате постоянный магнит 6.1 также изменяет направление вращения на про- .тивоположное. Далее процесс переключения повторяется и, следовательно, ось 5,1 поворотной системы 5 вместе с

первым 2 и вторым 4 чувствительными элементами совершает автоколебания. Применение ключевой схемы 8 и стабилизированного источника 10 тока позволяет формировать в обмотке 6.2 обратной связи прямоугольные импульсы тока, при наличии которых обеспечивается постоянство мощности, выделяемое в обмотке 6,2 обратной связи, а значит и автоколебания поворотной

системы 5 с постоянной амплитудой и частотой. При этом на первом выходе ключевой схемы 8 имеет место последовательность импульсов одинаковой длительности (фиг. 2 ct ),

31315907

ервого магнитноЬо скоростью ш на по5 действует крутя

сх ра мы

3 ск Си мо

М

ВХ 1

Kw,

- коэффициент преобразования

первого 2 и второго 4 чувствительных элементов, опреде-JQ нести импульсов ляемый конструктивными характеристиками.

вращении второго магнитного со скоростью w в противопосторону на поворотную систему вует и момент

При вращении 3 магнитных узл скоростями w Систему действу момент ,

муле (4) вызыва

При зтом выполн

ы, 7/ и}

Ш, Wj

t5

Импульсы t.

чевой схемы 8 с запускает однов которого формир

Мвх2 Кшг .

Суммар ный момент, действующий на

ось 5.1 поворотной системы 5, опреде-2о пульс с длительностью t, равной длиляется

М.

МвхГ 6X2 К ( J.-ujp.

(1)

магнитных узлах 1 и 3 (фиг, 2 в),

- - -Т - t - ц - С2,

При поступлении импульсов t с вы- Этот момент уравновешивается ком-25 хода одновибратора 11 и первого вы- пенсирующим преобразователем 6, соз- хода ключевой схемы 8 на схему ИЛИНЕ

дающим момент

12 на ее выходе образуются импуль сы с длительностью t

к

кп

ср

где ICP среднее значение тока в обмотке. 6. 2 обратной связи; V. - коэффициент преобразования

компенсирующего преобразователя 6.

При прямоугольных импульсах тока в обмотке 6.2 обратной связи средний ток можно определить как

ср где I.,

(г- г Ls. (ч ь,)

(3),

ток стабилизированного источника 10 тока; длительность импульсов прямого и обратного тока; период автоколебаний поворотной системы 5. Поскольку в режиме динамического равновесия М М, , то из соотношений (1) - (3) следует, что

,+ , -Гп

()

K (U),-U)),

где К

Ken In

Тактим образом, разность длительностей выходных импульсов ключевой

нести импульсов

схемы 8 пропорциональна величине разности угловых скоростей исследуемых валов.

При вращении первого 1 и второго 3 магнитных узлов с разными угловыми скоростями w и u)2 на поворотную Систему действует суммарный крутящий момент , который согласно формуле (4) вызывает изменение длительи г (фиг. 25). При зтом выполняется условие

ы, 7/ и}

Ш, Wj

то то

С, xtj

,.2

Импульсы t.

с первого выхода ключевой схемы 8 своим передним фронтом запускает одновибратор 11, на выходе которого формируется стабильный имтельности t. и

q

при невращающихся

магнитных узлах 1 и 3 (фиг, 2 в),

- - -Т - t - ц - С2,

НЕ

30

35

несет информацию только

12 на ее выходе образуются импульсы с длительностью t

(фиг. 2 -I ). Эти импульсы с длительностью, пропорциональной разности угловых скоростей со - ujj , поступают на преобразователь 13 длительность - . код, с выхода которого двоичный код поступает на первый вход блока 14 индикации.

Поскольку длительность импульсов

л.| ( ) , об абсолютной величине разности угловых скоростей, то для определения знака разности служит схема И 15.

Если ТА 7 (фиг. 2 if), а это равносильно тому, что -1,7t, то на вы ходе схемы ИЛИ-НЕ 12 образуются импульсы 1; такие, что передний фронт совпадает с задним фронтом импульсов t (фиг. 2 г). А если (фиг. 23), то ui t и на выходе схемы ИЛИ-НЕ 12

50 будут импульсы -Г , задний фронт ко-, торых совпадает с задним фронтом импульсов t с выхода одновибратора 11.

При поступлении импульсов t и t соответственно на первый и второй

вход схемы И 15 в первом случае на ее выходе логический О, а во втором случае С, импульсы с длительностью t (фиг. 2 е). Таким образом, если ( С 7 Т ) на

втором входе ческий

О, а

блока если

14 индикации логии)-, 2 ( 1 г ). то на второй вход поступают импульсы С , обеспечивающие индикацию знака разности угловых скоростей и), - u). Величина разности и,- w , поступающая на первый вход, также отображается на блоке 14 индикации.

При неподвижном, одном из магнитных узлов, например втором магнитном узле 3, .с02 О из поворотную систему 5 действует крутящий момент только со стороны вращающегося первого магнитного узла 1, а формула (4) имеет вид

f

-2

К

01.

Обработка сигнала идет в блоках аналогичным образом, а устройство при этом измеряет мгновенную угловую скорость w

Формула изобретения

Устройство для измерения разности угловых скоростей вращающихся валов, содержащее первьш магнитньй узел.

Составитель Ю. Мручко Редактор И. Шулла Техред Л.Олийнык Корректор. В. Бутяга

Заказ 2355/47 Тираж 776Подписное

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

1315907

жестко скрепленные первый чувствительный элемент и поворотную систему, компенсируюдщй преобразователь, датчик положения, последовательно соединенные стабилизированный источник тока и ключевую схему, а также компаратор, схему И блок индикации, при этом выходы фотоприемников датчика положения подключены через компаратор к

второму входу ключевой схемы, соединенной первым и вторым выходами с обмоткой обратной связи компенсирующего преобразователя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены второй магнитный узел и второй чувствительный элемент, скрепленный с осью поворотной системы, последовательно соединенные одновибратор, схема ИЖ-НЕ и преобразователь длительности кода, при этом вход одно- вибратора и второй вход схемы ИЛИ-НЕ подключены к первому выходу ключевой схемы, а схема И первым входом связана с выходом схемы ИЛИ-НЕ, вторым входом - с вьгходом одновибратора, а выходом - с вторым входом блока индикации.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Магнитные узлы 1 и 3 устанавливаются на измеряемые валы симметрично относительно чувствительных элементов 2 и 4. Применение ключевой схемы 8 и стабилизированного источника 10 тока позволяет формировать в обмотке 6.2 обратной связи прямоугольные импульсы тока, при наличии которых обеспечивается постоянство мощности, вьзделяемое в обмотке 6.2 обратной связи, а значит и автоколебания поворотной системы 5 с постоянной амплитудой и частотой.2 ил. с Ш 5 S wW 2 V сл 00 СП QD