Устройство для измерения угла закручивания вращающегося вала Советский патент 1987 года по МПК G01L3/10 G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угла закручивания вращающихся валов, например коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение точности измерений мгновенных значений угла закручивания вала в переходных режимах его работы за сче компенсации погрешности, обусловленной переменной скоростью вращения.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройстваj на фиг.2 и 3 - соответственно схемы пересчетного блока и блока управления,

Устройство (фиг.1) содержит закрепляемые на валу 1 два измерительных диска 2 и 3, взаимодействующих с датчиками 4 и 5 считывания, выходы которых соединены с соответствующими входами усилителей-ограничителей 6 и 7. Выход усилителя-ограничителя 6 соединен с первыми входами схемы 8 совпадения пересчетного блока 9 и с инвертором 10. Генератор 11 подключен к вторым входам схемы 12 совпадения, пересчетного блока 9 и схемы 8 совпадения. Выход инвертора 10 подключен к первому входу схемы 12 совпадения. Выход усилителя-ограничителя 7 связан через инвертор 13 с третьим входом схемы 8 совпадения. Третий вход схемы 12 совпадения связан с первым выходом блока 14 управления Выход (гхемы 12 совпадения связан с входом обратного счета счетчика 15 и с третьим входом пересчетного блока 9, Выход пересчетного блока 9 соединен с входом счетчика 16 результата. Вход прямого счета счетчика 15 связан с выходом схемы 8 совпадения, а его выход - с первым входом блока 14 управления. Четвертый вход пересчетного блока 9, входы сброса счетчика 15 и счетчика 16 результата соединены с вторым выходом блока 14 управления. Выходы разрядов кода счетчика 16 связаны с информационными входами цифрового отсчетного блока 17, вход записи кода - с третьим выходом блока 14 управления. Второй вход блока 14 управления служит для установки в случае необходимости исходного состояния устройств

Пересчетньп блок (фиг, 2) содержит первый элемент И 18, делитель 19

86702

частоты, счетчик 20, счетчик 21 с начальной установкой, второй элемент Н 22. Первьо и второй входы элемента И 18 являются соответственно первым и вторым входами пересчетного блока 9, выход элемента 18 соединен со счетным входом делителя 19 частоты, выход делителя 19 частоты связан с 10 входом прямого счета счетчика 20, выходы кода разрядов которого соединены с информационными входами счетчика 21 с начальной установкой. Вход обратного счета счетчика 21 с началь

НОИ установкой является третьим входом пересчетного блока 9, Выход второго элемента И 22 связан с входом записи кода счетчика 21 с начальной установкой, выходы обратного переноса счетчика 21 и прямого переноса- делителя 19 частоты соединены .соответственно с первым и вторым входами второго элемента И 22, выход обратного переноса счетчика 21 является

выходом пересчетного блока 9. Входы установки исходного состояния делителя 19 частоты счетчика 20, счетчика 21 с начальной установкой объединены и являются третьим входом пересчетного блока.

Блок управления (фиг.З) содержит триггер 23, линии 24 и 25 задержки и элемент ИЛИ 26. Вход линии 24 задержки и вход установки нулевого состояния триггера 23 объединены и являются первым входом блока 14 равления. Выход триггера 23 является первым выходом блока 14 управления. Выход линии 24 задержки соединен с входом линии 25 задержки и является третьим выходом блока управления. Выход линии 25 задержки связан с первым входом элемента ИЛИ 26, второй вход которого является вторым входом блока 14 управления. Выход элемента ИЛИ 26 соединен с входом установки единичного состоя}шя триггера 23 и является вторым выходом блока управ- ления.

Устройство для измерения угла закручивания вала работает следующим образом.

При вращении вала 1 измерительные диски 2 и 3 перемещаются относительно датчиков 4 и 5 и наводят гармоническую ЭДС в этих датчиках, которая превращается в последовательность поямоугольных импульсов усилителями- ограничителями 6 и 7, При этом сиг

3

нал с усилителя-ограничителя 7 отстает по фазе от сигнала усилителя- ограничителя 6.

В момент появления сигнала на выходе усилителя-ограничителя 6 последовательность импульсов с генератор

11поступает через элемент И 18 (фиг,2) на делитель 19 частоты, с входа которого - на счетчик 20. Код

на выходе счетчика 20 записывается в счетчик 21 с начальной установкой импульсом переноса с делителя 19 частоты через элемент И 22. Таким образом, в счетчике 21 с начальной установкой пересчетного блока 9 хранится информация в двоичном коде о числе импульсов М в единице младшег разряда измеряемой величины, т.е. о числе импульсов М в 1° (или 0,1° , или 0,01°). Одновременно сигнал с генератора II (фиг.1) через схему 8 совпадения поступает на вход прямог счета счетчика 15, который прекращает счет в момент появления импульса на выходе усилителя-ограничителя 7. Этот импульс через инвертор 13 запрещает прохождение сигнала-с генратора 11 через схему 8 совпадения.

После окончания импульса на выходе усилителя-ограничителя 6 сигнал с генератора И через схему 12 совпадения поступает на входы обратног счета счетчика 15 и счетчика 21 с начальной установкой (фиг.2). Обратный счет в счетчике 21 происходит до тех пор, пока не появится сигнал на выходе обратного переноса счетчика 15. Сигнал с выхода обратного переноса счетчика 15 устанавливает RS-триггер 23 (фиг.З) в нулевое состояние, что запрещает прохождение сигнала с генератора 11 через схему

12совпадения (фиг.1). Таким образо на входы обратного счета счетчика

15 и счетчика 21 с начальной устанокой в пересчетном блоке 9 (фиг.2) поступает число импульсов, равное числу импульсов, прошедших через схму 8 совпадения и записанных в счетчик 15 за время фазового сдвига сигналов с датчиков 4 и 5. Это число импульсов N делится на число М счечиком 21 с начальной установкой, и в счетчик 16 результата поступает число импульсов К, равное фазовому сдвигу сигналов. При этом, если например, М соответствовало 0,1 , то число К показывает фазовый сдвиг

5

0

5

0

сигналов в градусах с точностью до 0,1.

На выходе счетчика 16 результата число К представляется в двоичном (или двоично-десятичном) коде, который записывается в регистр памяти цифрового отсч-етного блока 17 по сигналу с третьего выхода блока 14 управления. Сигнал в блоке 14 управления формируется следующи образом (фиг,2 и 3). Сигнал с выхода обратного пере- носа счетчика 15 проходит через первую линию 24 задержки и поступает на вход разрешения записи цифрового отсчетного блока 17 (фиг.1) с третьего выхода блока 14 управления. Затем этот сигнал проходит через вторую линию 25 задержки (фиг.З) и поступает на элемент ИЛИ 26, с выхода которого далее поступает на вход установки единичного состояния триггера 23 и устанавливает его в единичное состояние. Так как выход элемента ИЛИ 26 является вторым выходом блока 14 управления, то этот сигнал устанав- ливает счетчики 20 и 15, делитель 19, счетчик 21 с начальной установкой, счетчик 16 результата (фиг. 1 и 2) в нулевое состояние. Таким образом, по окончании этого импульса либо по импульсу внешней установки исходновторой вход блока 14 управления, а следовательно, и на второй вход элемента ИЛИ 26, устройство устанавливается в исходное состояние и готово к новому измерению.

40

Формула изобретения

1, Устройство для измерения угла закручивания вращающегося вала, содержащее два измерительных диска,

закрепляемых на концах контролируемого вала, два датчика считывания, связанные с измерительными дисками, первый и второй усилители-ограничители, входы которых связаны соответствен-

но с выходами первого и второго датчиков считывания, генератор, счетчик результата, первую схему совпадений, связанную первым и вторым входами соответственно с выходом первого усилителя-ограничителя и выходом генератора, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности измерения мгновенных значений угла закручивания вращающегося ватта в

переходных режимах его работы, оно снабжено пересчетным блоком, двумя инверторами, второй схемой совпадений, блоком-управления, счетчиком, цифровым отсчетным блоком, первый вход пересчетного блока связан с выходом первого усилителя-ограничителя, второй - с выходом генератора третий - с выходом второй схемы сов- падения, четвертьш - с вторым выходом блока управления, выход пересчетного блока соединен с входом счетчика результата, выход первого усилителя-ограничителя соединен с входом второго инвертора, выход которого подключен к первому входу второй схемы совпадения, выход второго усилителя-ограничителя через первый инвертор связан с третьим входом пер- вой схемы совпадения, выход генератора - с вторым входом второй схемы совпадения, третий вход второй схемы совпадения соединен с первым выходом блока управления, выход второй схемы совпадения - с входом обратного счета счетчика, выход первой схемы совпадения - с входом прямого счета

вым входом блока управления, третий выход блока управления связан с входом разрешения записи цифрового от- счетного блока, выходы разрядов счетчика результата соединены с информационными входами цифрового отсчетного блока, а входы установки исходного состояния счетчика и счетчика результата связаны с вторым выходом блока управления.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающе. е ся тем, что. пересчет- ньй блок выполнен в виде делителя частоты, счетчика, счетчика с начальной установкой, двух элементов И,

Q g 0 5

0

5

0

первый и второй входы первого элемента И являются первым и вторым входами пересчетного блока, вход обратного счета счетчика с начальной установкой является третьим входом пересчетного блока, выход счетчика с начальной установкой соединен с первым входом второго элемента И и является выходом пересчетного блока, входы установки исходного состояния делителя частоты, счетчика, счетчика с начальной установкой объединены и являются четвертым входом пересчетного блока, выход первого элемента И соединен с входом делителя частоты, выход делителя частоты - с входом счетчика и с вторым входом второго элемента И, выходу разрядов кода счетчика - с информационными входами счетчика с начальной установкой, выход второго элемента И - с входом перезаписи кода счетчика с начальной установкой.

3. YcTpoiicTBo по п. 1 , о т л и - чающееся тем, что блок управления выполнен в виде триггера, первой и второй линии задержки, элемента ИЛИ, вход первой линии задержки и вход установки нулевого состояния триггера объединены и являются первым входом блока управления, пер- вь1Й вход элемента ИЛИ является вторым входом блока управления, выход триггера - первым выходом блока управления, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки единичного состояния триггера и является вторым выходом блока управления, выход первой линии задержки соединен с входом второй линии задержки и является третьим выходом блока управления, а выход второй линии задержки связан с вторым входом элемента ИЛИ,

(fJus. 2

Г.

фиг.З

Составитель Ю.Петраковскин Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк

Заказ 5180/40 Тираж 775Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений мгновенных значений угла закручивания вала при переходных режимах его работы. При вращении вала 1 измерительные диски 2, 3 перемещаются относительно датчиков 4, 5, наводя В них гармонические ЭДС. Указанные ЭДС с помощью усилителей-ограничителей 6,7 преобразуются в прямоугольные импульсы. При этом сигнал с усилителя 7 отстает по фазе от сигнала с усилителя 6. При появлении сигнала на выходе усилителя 6 сигнал с генератора 11 поступает через схему 8 совпадения на пересчетньш блок 9. В результате в пересчетном блоке 9 записывается информация в двоичном коде о числе импульсов М в единице младшего разряда измеряемой величины (например, о числе импульсов М в 1 угла). Одновременно сигнал с генератора 11 через схему 8 совпадения поступает на вход прямого счета счетчика 15, прекращающего счет в момент появления импульса на выходе усилителя 7. После окончания импульса на выходе усилителя 6 сигнал с генератора 11 через схему 12 совпадения поступает на вход обратного счета счетчика 15 и на пересчетный блок 9, при этом на пересчетньп блок 9 поступает число импульсов, равное числу импульсов, прошедших через схему 8 соБпаде}1ия и записанных в счетчик 15 за время фазового сдвига сигналов с датчиков 4 и 5. Это число импульсов делится на число М в пересчетном блоке 9 и в счетчик 16 результата поступит число импульсов, равное численно фазовому сдвигу сигналов. По сигналу с блока 14 управления сигнал из счетчика 16 результата перепишется в регистр памяти цифрового отсчет- ного блока 17. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л со 4 СХ) Oi