Фазозадающее устройство Советский патент 1988 года по МПК G01R25/04 

8

со

о

Од О 1ч9

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено finn получения двух гармонических сигналов с регулируемым значением угла фазового сдвига между ними и может быть использовано, например, при калибровке низкочастотных фазометров и аппаратуры гармонического анализа, в частности, для экспериментальных исследований нестапионарных характеристик различных объектов в аэродила- мической трубе.

Цель изобретения - повьшение точ

0602

каретке 10. На середине погиби каждой балки размещено четыре идентичных тензодатчика 15 (15.1-15.4) соот- г ветственно симметрично попарно с двух сторон. На внутренней и внешней (периферийной) частях диска 8 выполнены два замкнутых паза 16 и 17, концентричных относительно оси вращения, 10 профили глубины которых выполнены по закону синусоидальной функции. Гармоническая функция профиля глубины паза 17 выполнена с линейно изменяющимся вдоль его ширины (вкруговую в

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Фазо- задающее устройство (ФЗУ) содержит основание I, привод 2 с валом 3, ге нератор гармонических функций в виде балок 6 и 7 с тензодатчиками 15, деформирующий механизм в виде диска 8. Стойка 4 ФЗУ имеет П-образное сечение и имеет в продольной стенке вертикальную прорезь 9 для установки прилива П-образной каретки 10. В замкнутых пазах 16 и 17 размещены соответствующие пальцы 11 и 12, концы которых выполнены в виде полусфер для обеспечения точечного взаимного динамического контактирования. Диск 8 сбалансирован, а пальцы 11 и 12 подпружинены к нему за счет погибей балок 6 и 7 из упругого материала. Механический фазовращатель включает винт 18 с баращком, установленный с самоторможением на стойке 4, гай- кообразный элемент 19 на каретке 10, отсчетную шкалу. ФЗУ имеет повышен- , ную точность в работе. 6 ил. с о (Л

25

п-30

35

ности работы фазозадающего устройст- 15 радиальном направлении диска 8) уг- ва.лом фазового сдвига (i/) , например, в

диапазоне половины периода (180) относительно гармонической функции профиля глубины паза 16. В пазах 16 и 17 размещены соответствующие пальцы И и 12, концы которых выполнены в виде полусфер для обеспечения точечного взаимного динамического контактирования. Диск 8 сбалансирован, а пальцы 11 и 12 подпружинены к нему за счет погибей балок 6 и 7 из упругого материала.

Устройство имеет механический фазовращатель, который выполнен в виде резьбового соединения, включаюше- го винт 18 с барашком, установленный с самоторможением на стойке 4, и гайкообразный элемент 19 на каретке 10. Фазовращатель снабжен отсчет- ной линейкой (прямой) шкалой 20, расположенной на внещней стороне стойки 4 параллельно прорези 9, и указателем 21, укрепленным на каретке 10.

Электрическая часть (фиг.6) образована первым 22 и вторым 23 идентичными четырехплечими мостами с тензо- датчиками 15.1-15.4 отде льных балок 6 и 7, включенными дифференциально. Одни диагонали мостов 22 и 23 подключены к источнику 24 постоянного напряжения (и), а другие их диагонали соединены с сигнальными выходами устройства на панели 25, причем моста 22 непосредственно, а моста 23 - через переключатель 26 полярности на два положения (I и II). Источник 24 через регулировочный реостат 27 соединен с электроприводом 2.

Фазозадающее устройство работает следующим образом.

Посредством электропривода 2 с регупировочным реостатом 27 в цепи питания через вал 3 диску 8 деформирующего механизма сообщается равноНа фиг.1 представлено фазозадаю- щее устройство, общий вид, изометрия; на фиг.2 - то же, вид сбоку, продольный разрез; на фиг.З - условные раз- 20 вертки отдельных круговых поперечных сечений диска деформирующего механизма; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.5 - вид Б на фиг.4; на фиг.6 - принципиальная электромеханическая схема устройства.

Фазозадающее устройство состоит из механической и электрической частей.

Механическая часть (фиг.1-5) включает основание 1, привод (например, электродвигатель постоянного тока 2 с валом 3, шарнирно установленным (например, в подщипниках качения) в первой 4 и второй 5 стойках основания, генератор гармонических (синусоидальных) функций в виде первой балки (упругой пластины) 6 с тензодат- чиками (тензорезисторами) и аналогичной второй балки 7 с тензодатчи- ками, и деформирующий механизм в виде диска 8, закрепленного соосно на валу 3. Первая стойка 4 выполнена фигурной П-образного сечения и имеет в продольной стенке вертикальную про- 45 резь 9, в которой установлен прилив П-образной каретки 10. Балки 6 и 7 расположены в диаметральной плоскости диска 8 параллельно его оси враще40

ния внутри соответственно стойки 4, на которой закреплен один конец первой балки, и каретки 10, на которой закреплен один конец второй балки, и выполнены с косинусоидальной по- гибью. Свободные концы обеих балок снабжены пальцами 11 и 12, установленными с возможностью осевого перемещения в соответствующих направляющих отверстиях I3 и I4 в стойке 4 и

50

55

30

45

3

мерное вращение с требуемой угловой скоростью UJ. За счет того, что пальцы 11 и 12 своими свободными концам контактируют с профилями глубины соответствующих замкнутых пазов 16 и 17 на диске 8, реализующими гармонические функции основной гармоники, балки 6 и 7 испытывают продольные дформации по синусоидальным законам. Это приводит к кратным изменениям сопротивлений размещенных на их ко- синусоидальных погибях тензодатчико 15, включенных в плечи мостов 22 и 23. Вследствие того, что мосты запи тываются постоянным напряжением от источника 24, с их выходных диагонлей снимаются электрические сигналы пропорциональные соответственно у моста 22 U(t) sinwt и у моста 2 U,(t) sin (uit t v) .

Установка требуемого угла фазового сдвига LfB диапазоне 0-360° межд этими электрическими сигналами осуществляется с помощью фазовращателя путем вращения его винта 18, что прводит к вертикальному перемещению каретки 10, следовательно, балки 7 и установке конца пальца 12 в соответствующее радиальное положение вдоль ширины паза 17. Например, при О Lf :180° переключатель 26 полярноти устанавливается в положение I, а при 180° i- if i 360 переводится в по ложенр1е II. В частности, на фиг. 2 и 6 отражен случай, Kor,j,a Cf 90. Уго фазового сдвига контролируется по расположению указателя 21 относительно делений отсчетной щкалы 20, причем его изменения могут проводиться в динамике.

Таким образом, предлагаемое фазо- задающее устройство отличается высокой точностью работы, заключающейся в способности генерирования двух электрических синусоидальных сиг HHj ioB основной гармоники, имеющих чистые гармонические спектры, с возможностью процизионного задания любого угла фазового сдвига между ним в диапазоне О - 360. Это предопредляется сочетанием тензометрических преобразователей на основе упругих пластин с косинусоидальной погибью, которым присуща линейность трансформирования в электрические сигналы синусоидальных механический усилий источником которых является специфический деформирующий механизм в вид

0

0

5

5

0

5

единого диска с замкнутыми концентричными пазами с профилированными по закону гармонической функции глубинами, причем в профиле глубины внещнего паза по его ширине реализуется гармоническая функция с линейно изменяющимся углом начальной фазы, в частности, в интервале 0-180, т.е. половины периода. Введение в электрическую схему устройства соответствующего переключателя полярности, выполняющего при переключении роль инвертора, позволяет при указанном профи- лиров йнии глубины этого паза осущест влять варьирование угла фазового сдвига в диапазоне полного периода при меньщей щирине, что уменьшает габариты механизма. Фазовращатель прост по конструкции и в обращении, а его прямая отсчетная шкала удобна для контроля. Б динамической части устройства практически отсутствуют механические люфты, кроме того, контактирующие с деформирующим механизмом пальцы подпружинены к глубинам его пазов самими балками с погибью. Так как балки в первой стойке и каретке имеют по концам две опоры, одна из которых жесткая, а другая - подвижная, деформация балок происходит строго в продольных направлениях без каких-либо паразитных поперечных колебаний.

Формула изобретения

Фазозадающее устройство, содержащее основание, привод с валом, шарнирно установленным в первой и второй стойках основания, генератор гармонических функций в виде первой и второй балок с тензодатчиками, включенными в плечи первого и второго

мостов, одни диагонали которых подключены к источнику постоянного напряжения, а другие их диагонали соединены с сигнальньши выходами устройства, деформирующий механизм в виде диска, закрепленного соосно на валу привода, имеющего на внутренней и „ внешней частях два замкнутых паза, фазовращатель, отсчетную шкалу и указатель, балки с тензодатчиками распоожены в диаметральной плоскости диска деформирующего механизма паралельно его оси вращения, один конец первой из них закреплен на первой тойке основания, а свободные концы

Ф/ f I ; I /

/7

Г ЛГ

/да ЛИГ

Си

8

/2

/9

Фиг. 5

25

1370602

В ид 5

/

20