Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1987 года по МПК G01L3/10 

11

Изобретение относится к силоизме- рительной технике, например.для измерения фазовым методом крутящего момента на валу.

Цель изобретения - повышение ности устройства за счет снижения погрешности от воздействия помех и непараллельности зубцов модулятора при аксиальном перемещении вала.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения крутящего момента; на фиг, 2 - один из возможных вариантов выполнения односторонних емкостных чувствительных элементов; на фиг, 3 - формы сигналов, вырабатываемых чувствит ль ными элементами, усилителем и формирователем.

Устройство для измерения крутящег

момента (фиг, 1) содержит зубец 1 модулятора, связываемого в процессе измерения с валом. Модулятор содержит Z зубцов, причем четные зубцы конструктивно связаны с одной границей измерительной базы, а нечетные - с другой. Четные зубцы расположены в пазах между нечетными-(без касания и наоборот. Около зубцов модулятора установлены односторонние емкостные чувствительные элементы 2, 3 и 4, .располагающиеся в одной плоскости на одинаковом расстоянии от зубцов, модулятора. Выходы чувствительных элементов 2 и 4 объединены и подключены к инвертирующему входу дифференциально го усилителя 5, выход которого соединен с входом формирователя 6. Усилитель 5 и формирователь 6 образуют блок 7 обработки информации. Неинвертирующий вход усилителя 5 подключен к выходу чувствительного элемента 3, Источник 8 двухполярного постоянного напряжения подключен положительной клеммой к электродам возбуждения чувствительных элементов 2 и 4 (точка а на фиг, 1), а отрицательной к электроду возбуждения чувствительного элемента 3 (точка б на фиг. 1), Расположение зубцов 1 модулятора относительно элементов 2-4 выбрано так, при определенном угловом положении вала зубец 1 полностью накрывает чувствительный элемент 3 и частично - элементы 2 и 4, Аксиаль- ные размеры зубца 1 и чувствительных элементов 2-4 выбраны из условия

21 центр, V.5 1

1 kpaCiH. V.9. - центр Ч.З .

Устройство работает следующим образом.

При прохождении зубцом модулятора рабочей области емкостного датчика его межэлектродная емкость сначала уменьшается (зубец входит в рабочую область), а затем увеличивается до исходного значения (зубец выходит из рабочей области), Причем выходные на-, пряжения источника 8 питания выбираются равными по модулю, но противоположной полярности.

Ток через клемму g элемента 3, обусловленный перемещением зубца при вращении вала

i и Сз , 8 в- dt

и-вСз где и.R - напряжение источника 8 (клем- ма -);

емкость чувствительного элемента 3.

Знак - объясняется отрицательной полярностью напряжения возбуждения

и.

Аналогично для элементов 2 и 3 (учитывая, что токи через их выходные электроды суммируются) ток через клемму г

d()

,

и,

емкости элементов 2, 4. сигнал дифференциального определяется разностью токов

. и, K(i,- i,),

где К - коэффициент преобразования

ток - напряжение усилителя 5 по каждому из входов.

При переходе выходного сигнала уси- усилителя 5 через нуль формирователь 6 вырабатывает сигнал, - являющийся выходным сигналом устройства.

Влияние помех на работу датчика учитывается следующим образом. Акси- альная длина элемента 3 и сумма длин участков элементов 2 и 4, взаимодействующих с зубцом 1, равны, откуда следует равенство токов помехи через + и - клемм усилителя 5 и нулевое значение сигнала помехи на выходе усилителя 5.

Одновременно непараллельность измерительных зубцов модулятора совмещенного типа не влияет при аксиаль313

ном перемещении вала на результат измерения, так как с чувствительными элементами 2-4 при любых допустимых аксиальных перемещениях взаимодействует один и тот же участок зубца дли- ной 1i.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее зубчатый модулятор, три односторонних емкостных чувствительных элемента, установленных с зазором относительно зубцов модуля- тора, входы которых подключены к двух- полярному блоку питания, а выходы - к блоку обработки сигналов с дифференциальными входами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введен цент

ральный емкостной чувствительный элемент, размещенный между двумя одно сторонними чувствительными элементами, одноименные электроды которых соединены параллельно, а аксиальные размеры зубцов модулятора, центрального и крайних чувствительных элементов выбраны из условия

21

1 (сроим ч.э

iXfiHTp.v.s Крайн. Ч 3

. J

центр, ч.з ,

1 центр ц.з - длина зубца модулятора в аксиальном направлении; длины соответственно центрального и крайнего чувствительных элементов в аксиальном направлении.

L

V

а

Фие. 2

Физ. 3

Изобретение относится к силоиз- мерительной технике. Цель изобретения - повышение точности устройства, которое содержит зубец 1 модулятора, емкостные чувствительные элементы 2, 3 и 4, дифференциальный усилитель 5 и формирователь 6, образующие блок 7 обработки информации, и источник 8 двухполярного постоянного напряжения. Введение новых элементов и образова- - ние новых связей между элементами устройства позволяет снизить погрешности от воздействия помех и непараллельности зубцов модулятора при аксиальном перемещении вала. 3 ил. (Л Выкод Од о: 1чЭ СО с: 1 фаг 1

Составитель Э. Шумилова Редактор Ю. Середа Техред л.Сердюкова

Заказ 6390/28 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

Корректор В. Бутяга