Магнитоупругий преобразователь крутящего момента Советский патент 1988 года по МПК G01L3/10 G01L1/12 

00

00 4; со

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может быть использовано для измерения крутящих моментов, например, в системах внутренней диагностики промышленных роботов для измерения характеристик приводных устройств.

Цель изобретения - непосредственное преобразование крутящего момен- та в сигнал кодоимпулвеной формы.

На чертеже изображена схема маг- нитоупругого преобразователя крутящего момента.

Магнитоупругий преобразователь крутящего момента содержит цилиндрический вал 1 из бериллиевой или фосфористой бронзы. Один конец вала жестко закреплен, а к другому подводится измеряемый крутящий момент. На поверхности вала 1, например электролитическим способом, нанесена ферромагнитная пленка, выполненная в виде изолированных одно от другого колец 2. Сверху пленка покрыта изоляцион- ным защитньм лаком. Упругий вал с пленкой помещен во внутреннюю полость намагничивающей катушки 3,имеющей переменный диаметр, причем вал 1 и катушка 3 размещены коаксиально. Намагничивающая катушка 3 подключена к выходу генератора 4 пилообразного тока. К выходу генератора 4 подключен также усилитель-формирователь 5, выход которого связан с одновибра тором 6, соединенным с катушкой 3. Измерительная обмотка 7 расположена концентрично валу. В процессе осаждения в кольцах 2 ферромагнитной пленки создается ось легкого намаг- ничивания (ОЛИ), направление которой совпадает, с направлением оси вала 1.

Магнитоупругий преобразователь крутящего момента работает следующим образом.

При поступлении пилообразного тока от генератора 4 в катушке 3 формируется неоднородное магнитное поле, . имеющее максимальное значение у узкого конца катушки 3 и убывающее по амплитуде вдоль ее длины. Направление поля совпадает с направлением ОЛН ферромагнитной пленки. Поэтому под действием поля происходит последовательное (по мере нарастания тока) перемагничивание колец 2 ферромагнитной пленки. Амплитуду пилообразного тока выбирают такой, чтобы напряженность магнитного поля у широкого конца намагничивающей катушки 3 была достаточной для перемагни- чивания кольца 2, т.е. была равна полю анизотропии Н ферромагнитной пленки.

Перемагничивание казщого кольца 2 Сопровождается появлением импульса в измерительной обмотке 7. Таким образом, за цикл изменения пилообразного тока на выходе измерительной обмотки индуцируется пачка импульсов, причем число импульсов в пачке определяется количеством перемагниченных пленочных колец4

Низкочастотный сигнал помехи,обус ловленньй наличием индуктивной и емкостной связей между катушкой 3 и измерительной обмоткой 7, легко устраняется из выходного сигнала путем фильтрации.

Измеряемый крутящий момент М, вызывает поворот одного торца вала по отношению к другому на угол (f , прямо пропорциональный величине момента. В результате увеличивается поле анизотропии ферромагнитной пленки в соответствии с формулой

ко

1 + С

0,6 AEnd k 1

vM

Е„ де Hfc.0 - поле анизотропии при модуль упругости пленки; соответственно константы анизотропии и магнито- стрикции пленки диаметр и длина вала.

-п .k и

d и 1 При постоянной амплитуде пилообразного тока это приводит к уменьшению числа перемагниченных колец и, как следствие, числа импульсов в выходной пачке. Таким образом, величина отрицательного приращения количества выходных импульсов однозначно определяет измеряемый момент.

Пилообразный ток от генератора 4 поступает также на вход усилителя- формирователя 5, который преобразует пилообразный ток в прямоугольные импульсы. По заднему фронту импульса усилителя-преобразователя 5 взводится одновибратор 6, который вьфабатывает короткий импульс, противоположный полярности по отношению к пилообразному току. Этот импульс поступает в катушку 3 и служит для возврата всех колец 2 ферромагнитной пленки в исходное положение. После этого

устройство готово к следующему циклу измерений.

Формула изобретения

1. Магнитоугфугий преобразователь крутящего момента, содержащий упругий цилиндрический консольно закрепленный вал, на поверхность которого нанесена ферромагнитная пленка, генератор пилообразного тока и измерительную обмотку, расположенную кон- центрично валу, отличающий- с я тем, что, с целью непосредст- венного преобразования крутящего момента в сигнал кодоимпульсной формы.

он снабжен подключенной к генератору намагничивающей катушкой переменного диаметра, которая коаксиально охватывает упругий вал, причем ферромагнитная пленка выполнена дискретной в виде изолированных одно от другого колец, ось легкого намагничивания которых параллельна оси вала.

2. Преобразователь по п. 1, о т - личающийсл тем, что он снабжен усилителем-формирователем и одно- вибратором, причем вход усилителя подключен к генератору пилообразного тока, а выход - к входу одновибратора, соединенного с намагничивающей катушкой.

Изобретение относится к сило- измерительной технике. Цель изобретения - непосредственное преобразование крутящего момента в сигнал кодо-. импульсной формы. В катушке 3 формируется магн. поле, направление которого совпадает с направлением оси легкого намагничивания ферромагнитной пленки. Под действием.поля происходит последовательное перемагничи- вание колец 2, которое сопровождается появлением импульса в измерительной обмотке. Измеряемый крутящий момент вызывает поворот одного торца вала по отношению к другому на угол, прямо пропорциональный величине момента. При постоянной амплитуде пилообразного тока это приводит к уменьшению числа перемагниченных колец и, как следствие, числа импульсов в выходной пачке. Величина отрицательного приращения количества выходных импульсов определяет измеряемый момент. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л