Устройство для измерения мощности на валу Советский патент 1987 года по МПК G01L3/24 

Изобретение относится к силоизме- рительной технике И может быть использовано для измерения мощности и крутящего момента, перевиваемого вращающимся валом.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 представлена структурная устройства; на фиг. 2 - эпюры сигналов на выходах элементов устрой ства.

Устройство для измерения мощности на валу содержит два импульсных датчика 1 и 2, реверсивный счётчик 3, два делителя 4 и 5 частоты, выполнен ные в виде двоичных счетчиков, генератор 6 импульсов, подключенный к входу делителя 4 частоты, шесть схем И 7-12, четыре элемента ИЛИ 13-16, кольцевой распределитель 17 импульсов, два коммутатора 18 и 19, три формирователя 20-22 импульсов, триггер 23 и ключ 24 Пуск.

Входы элемента ИЛИ 13 подключены соответственно к выходам схем И 7 и 8, первый вход элемента ИЛИ 14 подключен к выходу схемы И 9, а выходы кольцевого распределителя 17 импульсов подключены соответственно к первым входам схем И 7, 8 и 10, вторые входы которых подключены к импульсному датчику 1 и .входу кольцевого распределителя 17 импульсов. Выходы коммутатора 18 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему .входам реверсивного счетчика 3, установочный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 15, а выход- к счетному входу триггера 23, установочный вход которого подключен к установочному входу делителя 5 частоты и к первым входам элементов ИЛИ 1 и 16, вторые входы которых через формирователь 20 импульсов подключены к выходу схемы И 8 и к первому входу схемы И 11, второму входу которой подключен импульсный датчик 2, а к выходу - первый управляюпщй вход коммутатора 18, второй управляющий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 16,

Младшие разряды делителя 4 частоты подключены к соответствующим информационным входам коммутатора 19, а старший разряд делителя 4 частоты подключен к первому входу схемы И 12, второй вход которой подключен к выходу схемы И 10, а выход - к входу де20

25

5

22592

лителя 5 частоты, старшие разряды которого подключены к соответствующим управляющим входам коммутатора 19, выход которого подключен к первому входу схемы И 9, второй вход которой подключен к выходу элемента ИЛИ 13.

Формирователь 21 импульсов включен между выходом схемы И 7 и установочным входом делителя 5 частоты.

Формирователь 22 импульсов включен между вторым входом элемента ИЛИ 14 и выходом триггера 23, подключенного к третьим входам элементов ИЛИ 15 и 16. На фиг.2 показаны: эпюра сигнала 5 25 на выходе импульсного датчика 1, эпюра сигнала 26 на выходе импульсного датчика 2, эпюра сигнала 27 на выходе схемы И 10, эпюра сигнала 28 на выходе схемы И 8, эпюра сигнала

29на выходе схемы И 7, эпюра сигнала

30на выходе формирователя 20, эпюра сигнала 31 на выходе формирователя 21 . Отрицательные импульсы сигналов 25

и 26 соответствуют меткам, расположенным по концам упругого вала. Импульсные датчики 1 и 2 расположены таким образом, что их импульсы смещены примерно на 0,5 Ту.

Устройство для измерения мощности на валу работает следующим образом.

При изменении мощности на валу изменяется угол закрутки упругого вала и, соответственно, изменяется

соотношение длительностей t и t 35 (фиг.2). Разность ut t - t, пропорциональна углу закрутки упругого вала Ц и частоте w вращения вала. Цикл измерения мощности состоит из трех этапов. Во время первого 40 этапа грубо оценивается частота со вращения вала и выбира.ется частота , счета. Во время второго этапа измеряется ut, а во время .третьего - частота (О вращения вала.

45 Работа устройства начинается после срабатывания в момент времени t ключа 24 Пуск.

Кольцевой распределитель 17 уста- 5Q навливается в состояние, по которому разрешающий уровень подается на схему И 7 и на ее выходе появляется остаток положительного импульса датчика 1 (фиг.2, эпюра 29). Отрицатель- ный фронт этого импульса в формирователе 21 преобразуется в короткий импульс, с помощью которого все устройство ддя измерения мощности устанавливается в исходное состояние.

Счетчики делителя 5 частоты и реверсивный счетчик 3 сбрасываются в О, коммутатор 18 устанавливается в режи Сложение , а с триггера 23 на выход устройства подается сигнал, соответствующий знаку + кода реверсивного счетчика 3. Следующий положительный импульс, датчика 1 переводит кольцево распределитель 17 в состояние, при котором разрешающий уровень подается на схему И 10. Одновременно импульс датчика 1 через схему И 10 подается в качестве разрешающего уровня на схему И 12. На вход делителя 5 час- тоты через схему И 12 поступают импульсы с выхода депителя 4 частоты. Частота импульсов подобрана таким образом, что за время действия импулса датчика 1 (фиг.2, эпюра 27) на стар- ших разрядах двоичного счетчика делителя 5 частоты формируется код числа п, который изменяется на единицу при изменении числа импульсов в делителе 5 частоты в два раза. На выходах де- лителя 4 частоты из сигнала генерГй- тора 6 импульсов с частотой f формируются сигналы с частотами, отличными в два раза друг от друга

(fc

2). Коммутатор 19 управляется 30

кодом числа п и при увеличении в делителе 5 частоты числа импульсов в два раза подключает к своему выходу следующий выход делителя 4 частоты с частотой импульсов в два раза меньшей. Таким образом, за время действия первого полного импульса датчика 1 происходит выбор частоты счета.

Второй импульс датчика 1 перево- дит кольцевой распределитель 17 в состояние, при котором разрешающий уровень подается на схему И 8. Одновременно импульс датчика 1 через схему И 8 и элемент ИЛИ 13 подается в качестве разрешающего уровня на схему И 9. Импульсы выбранной частоты счета с выхода коммутатора 19 через схему И 9, элемент ИЛИ 14 и коммутатор 18 поступают на суммирую- щий вход реверсивного счетчика 3. Одновременно сигнал импульсного датчика 1 в качестве разрешающего уровня поступает на вход схемы И 11. Отрицательный фронт импульса с выхода датчика 2 через схему И 11 (фиг.2, эпюры 26 и 27) поступает на второй управляюищй вход коммутатора 18 и переводит реверсивный счетчик 3 в

5 0 5

0

5

0 5 5

режим Вычитание. Если время t t, , то при переходе реверсивного счетчика 3 через нулевое состояние на его выходе формируется сигнал, который опрокидывает триггер 23. Сигнал с выхода триггера 23 через элемент ИЛИ 16 переводит коммутатор 18 в режим Сложение, через элемент ИЛИ 15 устанавливает реверсивный счетчик 3 в нулевое состояние, через формирователь 22 импульсов, элемент ИЛИ 14 и комг-гутатор 18 записывает в реверсивный счетчик 3 единицу, которая, потерялась при переходе реверсивного счетчика 3 через О, и формирует знаковый сигнал -. По окончании действия второго импульса в реверсивном счетчике 3 записывается число + т,, пропорциональное углу закрутки упругого вала и его частоте совращения, Отрицательньй фронт второго импульса датчика 1 преобразуется формирователем 20 импульсов в узкий импульс, который через элемент ИЛИ 15 устанавливает реверсивный счетчик 3 в нулевое состояние и через элемент ИЛИ 16 устанавливает коммутатор 18 в режим Сложение.

. Третий импульс датчика 1 переводит кольцевой распределитель 17 в состояние, при котором разрешающий уровень подается на схему И 7. Одновременно импульс датчика 1 через элемент ИЛИ 13 в качестве разрешающего уровня поступает на вход схемы И 9. Импульсы выбранной частоты счета с выхода коммутатора 19 через схему И 9, элемент ШТИ 14 и коммутатор 18 поступают на реверсивный счетчик 3. За время действия третьего импульса датчика 1 в реверсивном счетчике 3 записывается число т, пропорциональное частоте СО вращения вала. Отрицательный фронт третьего импульса датчика 1 в формирователе 21 преобразуется в узкий импульс, который устанавливает всю схему устройства в исходное состояние. При этом цикл измерения заканчивается, а по приходу следующего импульса датчика 1 начинается новый цикл измерения.

При этом мощность Р на валу определяется из выражения

Р С,- 2

mtp

-Ггде С, - коэффициент пропорциональ- - ности.

Предлагаемое устройство позволяет также измерять передаваемый валом крутящий момент М

. М Cj

mcp

m

со

И частоту CJ вращения вала 2 ir- fo

СО

ш„. К . 2Г

где К - число меток на валу. Формула изобретения

Устройство для измерения мощности на валу, содержащее два импульсных датчика, связанных с метками, расположенными по концам упругого вала, реверсивный счетчик, генератор импульсов и подключенньш к нему делитель частоты,щесть схем И и два элемента ИЛИ, входы первого из которых подключены соответственно к первой и второй схем И, а первый вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу третьей схемы И, о т л и - чающе, еся тем, что, с целью повышения точности, в него введены триггер, подключенный к выходу реверсивного счетчика, третий и четвертью элементы ИЛИ, кольцевой распределитель импульсов, выходы которого подключены соответственно к первым входам первой, второй и четвертой схем И, вторые входы которых подключены к первому импульсному датчику и к входу кольцевого распределителя импульсов, два коммутатора, выходы первого из которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, установочный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, второй делитель частоты, выполненный в виде двоичного счетчика, старшие разряды которого подключены к соответствующим управляющим входам второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу третьей схемы И, второй вход которой подключен к вьгходу первого элемента ИЛИ, и три формирователя импульсов, первый из которых включен между выходом первой схемы И и установочным входом второго делителя частоты, подключенным к первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ,вторые входы которых через второй формирователь импульсов подключены к выходу второй схемы И и .к

первому входу пятой схемы И, к второму входу которой подключены второй импульсный датчик, а к выходу - один управляющий вход первого коммутатора, другой управляющий вход которого подключей к выходу четвертого элемента ИЛИ, при этом делитель частоты выполнен в виде двоичного счетчика, младшие разряды которого подключены к соответствующим информационным входам

второго коммутатора, а старший разряд делителя частоты подключен к первому входу шестой схемы И, второй вход которой, подключен к выходу четвертой схемы И, а выход - к входу

второго делителя частоты, установочный вход которого подключен также к установочному входу триггера, выход которого подключен к третьим входам третьего и 1етвертого элементов ИЛИ

и через третий формирователь импульсов - к второму входу второго элемента ИЛИ.

/7ус/г

Составитель А.Амаханов Редактор М.Петрова Техред А.Кравчук KoppвктopjЬJЬ лJШ

Заказ 5555/37 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