Двухкоординатный измеритель натяжения Советский патент 1988 года по МПК G01L5/04 G01L1/12 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения натяжения при производстве металлической, бумажной, пласт- массовой, текстильной и резиновой полос, натяжения тросов и канатов в подъемнотранспортных механизмах, натяжения провода в намоточных станках.

Цель изобретения - упрощение кон- йтр укции.

На фиг.1 представлена функциональная схема измерителя натяжения; на фиг.2 - магнитоупругий датчик усилий, общий вид; на фиг.3 - схема соединения обмоток датчика и счетно-решающего устройства; на фиг.4 - схема замещения магнитной цепи датчика (одной рамы).

Измеритель натяжения содержит магнитоупругий датчик 1 усилий, измерительный ролик 2, силопередающий цилиндр 3 и счетно-решающее устройство 4 (фиг.1). На фиг.1 представлены так- же полоса 5, натяжение в которой измеряется, и моталка 6.

Магнитоупругий датчик усилий содержит основание 7 (фиг.2), на кото- ром в параллельных плоскостях кон- сольно закреплены квадратные рамы 8 и 9, окна которых с помощью диагональных перемычек (AD, ВС, А D , В с ) разделены на четыре части. В центре перемычек выполнено круглое отверстие, где устанавливается и закрепляется силопередающий цилиндр 3. Между рамами 8 и 9 на силопередающем цилиндре 3 установлен измерительный ролик 2. Обмотки возбуждения 10 - 13 (рама 8) 14 - 17 (рама 9) и измерения 18-21 (рама 8), 22 - 25 (рама 9) расположены попарно на сторонах рам. Обмотки возбуждения 10 - 13 на раме 8 и 14 - 17 на раме 9 подключены между собой последовательно и встречно (фиг.З). Обмотки 18 - 21 измерения подключены между собой последовательно и согласно. Последовательно и согласно подключены также обмотки

19,20, 23, 24. Участки ДОС Q обмотками 11 и 19 и BOD с обмотками 12 и

20,л о с с обмотками 15 и 23 и в о п с обмотками 16 и 24 работают как ди(М)еренциально-трансформаторные датчики, которые преобразуют горизонтальную составляющую натяжения в электрический сигнал П. Участки АОВ

с обмотками 10 и 18 и COD с обмотка- :; ми 13 и 21, А О В с обмотками 14 и 22 и с о D с обмотками 17 и 25 работают как дифференциально-трансформаторные датчики, преобразующие вертикальную составляющую натяжения в электрический сигнал Up. Сигналы Up и U поступают на вход счетно-решающего устройства 4, которое по значениям Up и Ug определяет натяжение, например, по выражению

Q „ К п1иГ+ иГ

На фиг.4 приведены следующие обозначения: RM магнитное сопротивление сторон АС, АВ, BD, DC рамы; R.,, RM, RA, лч магнитные сопротивления участков АО, ВО, СО, DO участков перемычек рамы 8; F/ц - магнитодвижущая сила обмоток возбуждения; ф,, Ф, и. Ф - магнитные потоки, протекающие по цепям АОС, АОВ, BOD, DOC.

Измеритель натяжения работает следующим образом.

При нулевом значении натяжения усилие на измерительный ролик отсутствует, поэтому магнитная цепь датчика усилий симметрична:

R«r R«7 R/«, RM.,;, 9 Рэ Ф4

и выходное напряжение измерительных обмоток и 0; Ug 0. На выходе счетно-решающего устройства также напряжение равно нулю.

Когда натяжение в измеряемой полосе не равно нулю, на измерительный ролик, и следовательно, через силопередающий цилиндр на магнито- провод датчика действуют горизонтальное и вертикальное усилия, определяемые выражениями Р Q cosot; Pg Q sinoi, где Q,, - величина натяжения; Ы- - угол охвата измерительного ролика полосой (фиг.1). Под действием усилия Pf. участок АО С сжимается, а BOD - растягивается. Магнитные сопротивления ,,, Rд, 3 уменьшаются,-а R,n, RMA увеличиваются.Вследствие этого магнитный поток Ф, увеличивается, а Р, уменьшается, и на выходе измерительных обмоток получа- ют напряжение U, пропорциональное величине Р . Под действием усилия Pg участок АОВ растягивается, а COD сжимается. Магнитные сопротивления RMI М1 увеличиваются, R,,, R уменьшаются. В результате Ф уменьшается, а Ф, увеличивается, и на выходе измерительных обмоток получают

напряжение U, пропорциональное величине Р . Аналогичным образом работает рама 9,

при Q( О на выходе измерителя натя-

женин Ugb, 0.

Изобретение м.б. использовано для измерения натяжения при производстве полос из различного материала, натяжения тросов и канатов в подъем- но-транспортных механизмах. Цель изобретения - упрощение конструкции. Магнитоуйругий датчик содержит основание 7, на котором консольно закреплены рамы 8 и 9, окно которых с помощью диагональных перемычек разделеN, ны на четыре части. В центре перемычек вьтолнено отверстие, где установлен силопередающий цилиндр 3, на нем установлен измерительный ролик 2. Обмотки возбуждения 10-17 и измерения 18-25 расположены попарно. Обмотки измерения 18-21, 23, 24 подключены между собой последовательно и согласно. Участки АОС с обмотками 11, 19, ВОП с обмотками 12.20 и А о с с обмотками 15 23 и В П D с обмотками 16, 24 работают как дифференциально трансформаторные датчики, которые преобразуют горизонтальную составляющую натяжения в электрический сигнал. Участки АОВ с обмотками 10, 18 и COD с обмотками 13, 21, А о в с обмотками 14, 22 и C O D с обмотками 17, 25 работают как датчики, преобразующие вертикальную составляющую натяжения в электрический сигнал. Оба сиг-, нала поступают на вход счетно-решающего устройства, которое по их значениям определяет натяжение. 4 ил. / J(Л САЭ J 05 С

Изменение R,,, R

под

действием Р, не влияет на величину выходного напряжения U датчика в связи с тем, что если R («i вцепиАОС увеличивается, то Rj,, уменьшается и если в цепи BOD R увеличивается, то Я,ф уменьшается.

На величину Пц не влияет изменение RMI, RMZ м « °Д действием Pf., тик как в цепи АОВ R уменьшается, R yвeличивaвтcя, а в цепи COD увеличивается, R уменьшается.

Таким образом, на выходах измерительных обмоток датчика усилий получают напряжение Up, величина которого зависит только от Р., и U-, велиг

8

чина которого зависит только от Р,

6

т.е. на выходе одного датчика получают сигналы, пропорциональные горизонтальной и вертикальной составляющим натяжения.

Масса измерительного ролика создает постоянное вертикальное усилие, которое на выходе измерительных обмоток создает напряжение и,,,.

Однако это напряжение компенсируется в счетно-решающем устройстве 4 и

фуг.;

Ю

15

20

25

30

Формула изобретения

Двухкоординатный измеритель натяжения, содержащий основание, измерительный ролик, силопередающий зле- мент и магнитоупругий преобразова- тель усилий, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, магнитоупругий преобразователь усилий вьтолнен в виде двух консоль- но закрепленных в параллельных плоскостях квадратных рам, каждое окно которых с помошрью диагональных перемычек разделено на четыре части, в центре перемычек вьтолнено отверстие, обмотки возбуждения и измерения расположены попарно, на сторонах рам, причем обмотки возбуждения расположены на соседних сторонах рам и включены последовательно встречно, обмотки измерения - на противоположных сторонах рам и включены последовательно согласно, идентичные обмотки двух рам соединены между собой последовательно согласно, а измерительный ролик установлен между рамами на сило- передающем элементе, закрепленном в отверстиях перемычек рам.

8ЫХ

(PzAe.4