Устройство для определения дисбаланса роторов Советский патент 1988 года по МПК G01M1/22 

П

(Л

113924

Изобретение относится к балансиовочной технике и может быть использовано для автоматического определеия параметров дисбаланса роторов при , инамической балансировке.

Целью изобретения является расгаи- рение диапазона частот, повышение точности и производительности.

На фиг.1 приведена функциональная Q схема устройства, реализующего способ определения дисбаланса роторов; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства при дисбалансах D, и D, причем величина D, больше величины 5 Dj , а угол дисбаланса if. больше угла П1 ; на фиг.З - схема установки флажка относительно передатчика светового потока и фотоприемника; на фиг.4 - диаграмма, поясняющая получение ШИМ- 20 сигнала на выходе фотоприемника при величинах дисбаланса DO D, D

1 Устройство содержит измерительную рамку 1 с балансируемым ротором 2, блок 3 привода, связанный с измерительной рамкой 1, флажок 4, установленные по разные стороны последнего источник 5 света, и фотодиод 6, соединенный с HI-IM усилитель-ограничитель 7, и последовательно соединенные датчик 8 метки, усилитель 9 и блок 10 измерения параметров дисбаланса, включающий в себя схему 11 измерения амплитуды дисбаланса, схему 12 измерения фазы дисбаланса, схему I3 синхронизации и генератор 14 опорной частоты, схема 11 измерения амплитуды дисбаланса выполнена в виде последовательно соединенных умножителей 15 частоты на М, входы которых соединены с выходами усилителя 9 и генератора 14 опорной частоты, га- разрядного счетчика 16 импульсов, постоянного запоминающего устройства 17 (ПЗУ) и выходного регистра 18, схема 12 измерения фазы дисбаланса выполнена в виде последовательно соединенных умножителя 19 частоты на N, входы которого соединены с выходами усилителя 9 и генератора 14 опорной частоты, п-разрядного счетчика 20 импульсов и второго выходног регистра 21 и RS-триггера 22, R-вход которого соединен с выходом усилителя 9, а выход - с обнуляющим входом п-разрядного счетчика 20 импульсов и с входом записи второго выходного регистра 21, а схема 13 синхрониза

,

Q 5 0

5

0

5

0

5

0

5

132

ции выполнена в виде последовательно соединенных D-триггера 23, D-вход которого соединен с его инверсным выходом, а С-вход - с выходом умножителя 15 частоты на М, второго га-разрядного счетчика 24 импульсов, регистра 25 памяти, С-вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя 7, с R-входами обоих га-разрядных счетчиков I6 и 24 импульсов и с С-входом первого выходного регистра 18 и схемы 26 сравнения, вторая группа входов которой соединена с выходами первого га-разрядного счетчика 16 импульсов, а выход - с S-входом RS-триггера.

Устройство работает следующим образом.

Флажок 4 устанавливают так, чтобы он полностью перекрьшал поток оси ист точника 5 света к фотодиоду при величине дисбаланса меньше допустимого а при большей величине - частично пропускал поток (фиг.З). При вращении ротора 2 колебания рамки 1, пропорциональные величине дисбаланса (например, D или D), сообщают колебания флажку 4, который модулирует световой поток от источника 5 света к фотодиоду 6 таким образом, что на выходе усилителя-ограничителя появляется широтно-импульсный модулированный (|(1ИМ) сигнал с, или t (фиг.2а), который поступает на вход установки в О га-разрядного счетчика I6 импульсов и на вход записи БЫ- ходного регистра 18 и разрегаает работу т-разрядного счетчика 16 импульсов на время длительности импульса С- , В конце интервала в га-разрядном счетчике 16 импульсов накапливается число X (фиг.2б), которое описывается выражением X . Значение коэффициента М умножения частоты и разрядность гасчетчика 16 импульсов, ПЗУ 17 и выходного регистра 18 выбирают в зависимости от требуемой точности измерений амплитуды дисбаланса D.

Двойные коды с выходом га-разрядного счетчика I6 импульсов поступают на адресные входы ПЗУ 17, ячейки которого запрограммированы в соответствии с выражением D A /cos X. В процессе счета импульсов за время t число X на адресных входах ПЗУ 17 линсмЫо и непрерывно увеличивается.

а значит увеличивается код т-рат- рядного числя D , но в выходной ре гистр 18 по спаду импульса С записывается последнее ич теку1иих значе- кий Т) , которое является результатом измерения амплитуды дисбаланса, а т-рязрядный счетчик 16 импульсов обнуляется (фиг,2б),

Импульсы с частотой следования М/Т с выхода умножителя 15 частоты поступают на Б-триггер 23 (делитель на два) и далее на счетный вход щ- разрядного счетчика 24 импульсов, на вход установки в О которого приходят импульсы длительностью ь , При этом число Y в счетчике 24 импульсов в каждый момент времени будет в два раза меньше (фиг.2в), чем число X в счетчике 16 импульсов. Но спаду первого импульса Г , пришедшего на вход записи регистра 25, код числа Y Х/2 из счетчика 24 переписывается в регистр 25 памяти (фиг,2г) и поступает на первые входы схемы 26 сравнения. При поступлении второго и последующих ямпульсов с на вторые входы схемы 26 сравнения поступает нарастающий код с выхода счетчика 16 импульсов. На выходе схемы 26 сравнения появляется импуль в середине импульса « (фиг,2д), т.е. через время Т /2 от фронта импульса , так как в этот момент коды счет- чика 16 импульсов и регистра 25 памяти совпадают. Этот импульс устанавливает RS-триггер 22 по S-входу в состояние I (фиг.2ж), чем разрешается работа п-разрядного счетчика 20 импульсов, на счетный вход которого поступают импульсы с частотой , где f 1/Т, (с- ). Значение коэффициента умножения частоты и разрядность п счетчика 20 импульсов выходного регистра 21 выбирают в зависимости от требуемой точности измерения фазы дисбаланса, например, при отсчете в градусах с погрешностью +1 N 360, п 9 двоичных раз- рядов.

При поступлении импульса опорной метки (фиг.2е) на R-вход RS-триггера 22 он сбрасывается, код числа ч, пропорционального фазе дисбалансаср, или Ц , переписывается из счетчика 20 импульсов (фиг.23) в выходной регистр 21, а счетчик 20 импульсов обнуляется. Код на выходе выходного

регистра 21 соотпетствуе.т углу niirfi.t ланса.

Таким Г)fiразом, на выходе скеми 1 1 измерения амплитуды дисбаланса по cii. ду и)пульса Г вырабатьшается код амплитуды дисбаланса, а по сгмду импульса опорной метки на выходе схемы 12 измерения фазы дисбаланса вырабатывается цифровой код фазр,| дисбаланса. Эти коды являются результатом измерения параметров дисбаланса.

Устройство может быть реализовано на микросхемах средней степени интеграции, например серии К555, счетчики 16, 20 и 24 на элементах К555ИЕ5, регистры 18,21 и 25 - на К555ТМ8, 17 - К556РТ4, К556РТ5. К573РФ4, схема 26 сравнения - К555СП1, усилители - К14()У717, а схема умножения частоты на М илт N может быть выполнена на следующих микросхемах: источник света - светодиод АЛ107, фотодиод - КФДМ. При выполнении устройства на микросхемах указанных серий для нормальной работы устройства выход усилителя-ограничителя 7 соединяют с К-твходами счетчиков 16 и 24 и с С-входами регистров 18 и 25 через элемент НЕ.

Использование устройства позволяет повысить точность измерения параметров дисбаланса и помехозащищенность измерительного канала, так как измерение дисбаланса осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции, где информация о значении амплитуды дисбаланса кодируется дискретными дапульсами. При этом значительно расширяется диапазон частот вращения ротора при измерении параметров дисбаланса, так как в устройстве отсутствуют частотнозависимые цепи и инерционные блоки, информация обрабатывается в цифровой форме, а это дает возможность подключить измерительное устройство к электронной вычислительной машине и существенно повысить производительность балансировки.

Формула изобретения

Устройство для определения дисбаланса роторов, содержащее измерительную рамку, связанный с ней флажок, блок привода, установленные по разные стороны флажка источник света и фотодиод, соединен)1ый с последним усилитель-ограничитель, и последовл513924

тельно соединенные датчик метки, усилитель и блок измерения параметров дисбаланса, отличаю щее- с я тем, что, с целью расширения с диапазона частот, повышения точности и производительности, оно снабжено генератором опорной частоты, а блок измерения параметров дисбаланса выполнен в виде схемы измерения ампли- 10

,туды, включающей в себя последовательно соединенные умножитель частоты на М, входы которого соединены с вы.ходами усилителя и генератора опорной частоты, га-разрядный счетчик импуль- 15 сов, постоянное запоминающее устройство и выходной регистр, схемы измерения фазы, включающей в себя последовательно соединенные умножитель частоты на N, входы которого соедине-20 ны с выходами усилителя и генератора опорной частоты, п-разрядный счет36

чик импульсов и второй выходной регистр и RS-триггер, R-вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с обнуляющим входом п-разряд- ного счетчика импульсов и с входом записи второго выходного регистра, и схемы синхронизации, включающей в себя последовательно соединенные D- триггер, D-вход которого соединен с его инверсным выходом, а С-вход - с выходом умножителя частоты на М, второй га-разрядный счетчик импульсов, регистр памяти, С-вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя, с R-входами обоих го-разрядных счетчиков импульсов и с С-входом первого выходного регистра, и схему сравнения, вторая группа входов которой соединена с выходами первого га- разрядного счетчика импульсов, а выход с S-входом RS-триггера.

Изобретение относится к балансировочной технике. Целью изобретения - является повышение точности и производительности и расширения диапазона частот. При вращении ротора 2 колебания измерительной рамки I вызывают модуляцию светового потока, воспринимаемого фотодиодом 6. Широтно-импульсный модулированный сигнал с выхода усилителя-ограничителя 7 обрабатьгоа- ется в блоке 10 измерения параметров дисбаланса, включающем схемы II и 12 измерения амплитуды и фазы дисбаланса и схему синхронизации. 4 ил.

Г

ri/a,

/

/

, А

т

Гл/

Ь

Т

Т Т

Пер.

Ри&. J

«

/7А