Устройство для измерения параметров вектора дисбаланса вращающихся тел Советский патент 1988 года по МПК G01M1/22 

ий

о

4

оо

СП

Ci

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано при балансировке вращающихся деталей, узлов и механизмов.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений за счет оптимального формирования последовательностей импульсов для определения сЬззы дисбаланса.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 синхроимпульса, измеритель 2 дисбаланса, соединенные с его выходом формирователь 3 импульсов и индикатор 4, четыре триггера 5-8, выход первого из которых соединен с информационным входом второго, выход второго- с информационным входом третьего, а синхронизирующий вход второго - с выходом формирователя 3 импульсов, генератор 9 импульсов, генератор 10 электронных импульг сов, пять элементов И 11 -15, первый вход первого элемента И 11 соединен с первым входом второго бис выходом первого 5 триггеров, второй вход первого элемента И 11 - с соединенными между собой выходом генератора 9 импульсов, синхронизирующими входами третьего 7 и четвертого 8 триггеров и вторым входом пятого элемента И 15, третий вход первого элемента И 11 - с третьим входом второго элемента И 12 и инверсным выходом второго триггера 6, второй вход второго элемента И 12 - с вторым входом третьего элемента 13 и с выходом генератора 10 электронных импульсов, первые входы третьего 13 и пятого 15 элементов И - соответственно с инверсными выходами третьего

7и второго 6 триггеров, входы четвертого элемента И 14 - с выходами генератора 1 синхроимпульса и четвертого триггера 8, а выход - с входом первого триггера 5, три счетчика 16-18, входы которых соединены соответственно с выходами элементов ИИ - 13, а обнуляющий вход третьего счетчика 18 - с выходом пятого элемента И 15, вычислитель 19, входы которого соединены с выходами счетчиков 16-18 и прямым выходом третьего триггера 7, и соединенный с выходом вычислителя 19 цифровой индикатор 20.

Генератор 1 синхроимпульса может быть выполнен, например, в виде бесконтактного индуктивного измерительного преобразователя, вырабатывающего синхроимпульс при прохождении метки, нанесенной на объект балансировки, через рабочую зону датчика.

8качестве метки может быть использована канавка на периферии металлического вала объекта балансировки.

Измеритель 2 дисбаланса может быть выполнен, например, на базе бесконтактного индуктивного, преобразователя, обеспечивающего измерение относительных колебаний (вибраций) объекта балансировки при его вращении в опорах, усиление сигнала вибраций и фильтрацию с целью выделения

составляющей, соответствующей частоте вращения объекта. Формирователь 3 импульсов может быть выполнен на базе операционного усилителя типа К 140УД20 с

соответствующей частотно-зависимой обратной связью, обеспечивающей устойчивое формирование сигнала. Формирователь 3 вырабатывает импульсы, когда сигнал с измерителя 2 дисбаланса максимален. Индикатор 4 может быть выполнен в виде осциллографа С1-94. Цифровые элементы - триггеры 5-8, элементы И 11 -15 и счетчики 16-18 соответственно могут быть выполнены на базе типовых цифровых-интегральных схем серий 133, 155, 161 и т. д. Генератор 9 импульсов может быть выполнен в виде диска, механически связанного и вращающегося вместе с балансируемым телом, имеющего п отверстий для формирования импульсов с помощью фотодатчика. Генератор 10 электронных импульсов может быть выполнен по типовой схеме на базе формирователя К 155АГЗ. Вычислитель 19 может быть выполнен на базе микроЭВМ «Электроника-60 либо на базе любого микропроцессорного комплекта обработки данных. Цифровой

индикатор 20 представляет собой типовое устройство вывода, например, на базе свето- диодной индикаторной панели или устройства печати типа электропищущей мащины «CONSUL-256.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства вычислитель 19 вырабатывает сигнал «Сброс (не показан), по которому триггеры 5-8 и счетчики 16-18 приходят в исходное нулевое состояние. При вращении объекта балансировки генератор 9 импульсов вырабатывает

единичные импульсы через известный дискретный угол 9 поворота объекта балансировки. Первый импульс с его выхода после сигнала «Сброс вычислителя 19 поступает на синхронизирующий вход четвертого триггера 8, к информационному входу которого

подключен единичный потенциал, и устанавливают его в единичное состояние. В результате сигнал единичного уровня с выхода четвертого триггера 8 поступает на второй вход четвертого элемента И 14 и разрешает

прохождение через него импульсов с выхода генератора 1 синхроимпульса. Поскольку третий триггер 7 в исходном состоянии обнулен, то сигнал единичного уровня с его инверсного выхода поступает на первый вход третьего элемента И 13 и разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 10 электронных импульсов на счетный вход третьего счетчика 18. Поскольку первый триггер 5 в исходном состоянии обнулен, то сигнал единичного уровня с его инверсного выхода присутствует на первом входе пятого

элемента И 15 и разрешает прохождение через него импульсов с выхода генератора 9 импульсов на вход обнуления третьего счетчика 18. Таким образом, третий счетчик 18

обнуляется по каждому импульсу генератора 9 импульсов.

При дальнейшем вращении объекта балансировки генератор 1 синхроимпульса вырабатывает импульс, устанавливающий первый триггер 5 в единичное состояние. Сигнал единичного уровня при этом с его прямого выхода поступает на первые входы первого 11 и второго 12 элементов И и информационный вход второго триггера 6. В результате импульсы с выхода генератора 9 импульсов начинают поступать через первый элемент И 11 на счетный вход первого счетчика 16, а импульсы с генератора 10 электронных импульсов через второй элемент И 12 - на счетный вход второго счетчика 17. Сигнал нулевого уровня с инверсного выхода первого триггера 5 поступает на первый вход пятого элемента И 15 и блокирует дальнейшее поступление импульсов с выхода генератора 9 импульсов на вход обнуления третьего счетчика 18. При дальнейшем повороте объекта балансировки наступает момент, когда сигнал с выхода измерителя 2 дисбаланса достигает максимального значения. В этот момент формирователь 3 импульсов вырабатывает единичный импульс, который поступает на синхронизирующий вход второго триггера 6 и устанавливает его в единичное состояние, поскольку на его информационном входе присутствует сигнал единичного уровня с прямого выхода первого триггера 5. В результате сигнал нулевого уровня с инверсного выхода второго триггера 6 поступает на третьи входы первого 11 и второго 12 элементов И и блокирует дальнейшее поступление импульсов на их счетные входы. Сигнал единичного уровня с прямого выхода второго триггера 6 поступает на информа- ционный вход третьего триггера 7.

При дальнейшем повороте объекта балансировки срабатывает генератор 9 импульсов. В результате третий триггер 7 устанавливается в единичное состояние, сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода блокирует дальнейшее поступление импульсов через третий элемент И 13 на счетный вход третьего счетчика 18, а сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на четвертый вход вычислителя 19, свидетель- ствуя об окончании формирования операндов в счетчиках 16-18. По данному сигналу вычислитель 19 осуществляет последовательную выборку операндов из счетчиков 16-18 во внутреннюю память и расчет углового положения вектора дисбаланса отно- сптельно синхрометки согласно выражению

,е, лз

где Х - операнд, сформировавшийся в первом счетчике 16 и представляющий собой количество импульсов генератора 9 имп;,льсов, соответствующее фазе вектора дисбаланса;

Аа - операнд, сформировавшийся во втором счетчике 17 и представляющий собой количество импульсов генератора 10 электронных импульсов, соответствующее фазе вектора дисбаланса;

Л з - операнд, сформировавшийся в третьем счетчике 18 и представляющий собой количество имтимьсов генератора 10 электронных импульсов, соответствующее «смещенной фазе вектора дисбаланса, т. е. фазе началом которой является первый импульс с генератора 9 импульсов, до того как генератор синхроимпульса вырабатывает импульс, а концом - приход первого импульса с генератора 9 импульсов, после того, как сигнал с измерителя 2 дисбаланса достигнет максимального значения.

О - известный дискретный угол поворота объекта балансировки, через который генератор 9 импульсов вырабатывает импульсы. Результаты вычислений поступают на цифровой индикатор 20. Значения величины вектора дисбаланса регистрируются индикатором 4. На этом единичные измерения кончаются. Далее вычислитель снова вырабатывает сигнал «Сброс, после чего работа устройства повторяется, обеспечивая непрерывное измерение параметров вектора дисбаланса в реальном масштабе времени. В случае возникновения необходимости получения усредненных по нескольким циклам результатов измерения единичные измерения накапливаются во внутренней памяти вычислителя 19, и далее усредненное значение можно получить как среднее арифметическое по заданному количеству циклов усреднения.

Эффективность предлагаемого устройства заключается в более широком диапазоне измерения. Известное устройство с большей точностью измеряет угловое положение вектора дисбаланса. Однако если величина измеряемого угла меньше, чем величина дискретного угла О генератора 9 импульсов, и сигналы о начале (сигнал с генератора 1 синхроимпульса) и конце (сигнал с формирователя 3 импульсов) измеряемого угла находятся внутри угла 6 (т. е. между появлением импульса с генератора 1 синхроимпульса и импульса с формирователя 3 не появлялись импульсы с генератора 9 и.мпу.чь- сов), то второй триггер 6 не устанавливается сигнал готовности с его выхода не формируется и, следовательно, угловое положение не измеряется. В предлагаемом устройстве, в отличие от известного эквива:1ент времени «смещенной фазы вектора дисбаланса измеряется не от первого импульса с генератора 9 импульсов после прихода импу.Изса

с генератора 1 синхроимпульса, а от первого импульса с генератора 9 импульсов до прихода импульса с генератора 1 синхроимпульса, что достигается путем формирования последовательности импульсов обнуления третьего счетчика. За счет этого устройство способно измерять любые величины углов вектора дисбаланса, т. е. оно обладает более широким диапазоном измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров вектора дисбаланса вращающихся тел, содержащее генератор синхроимпульса, измеритель дисбаланса, соединенные с его выходом формирователь импульсов и индикатор, первый и второй триггеры, выход первого из которых соединен с информационным входом второго, генератор импульсов, генератор электронных импульсов, три элемента И, первые входы первого и второго из которых соединены с выходом первого триггера, второй вход первого - с выходом генератора импульсов, а вторые входы второго и третье

io - с выходом генератора электронных импульсов, три счетчика, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов И, цифровой индикатор и соединенный с его входом вычислитель, входы которого соединены с выходами счетчиков, отличающееся тем, что, с целью расщирения диапазона измерений, оно снабжено третьим и четвертым триггерами, синхронизирующие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, и четвертым и пятым элементами И, первые входы которых соединены соответственно с выходом генератора синхроимпульса и инверсным выходом первого триггера, вторые входы - с выходами четвертого триггера и генератора импульсов, а выходы - с входом первого триггера и обнуляющим входом третьего счетчика, прямой выход третьего триггера соединен с четвертым входом вычислителя, инверсный - с первым входом третьего элемента И, а информационный вход - с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, а синхронизирующий вход - с выходом формирователя импульсов

Изобретение относится к балансировочной технике. Цель изобретения - расширение дианазона измерения за счет формирования оптимальной последовательности импульсов для определения фазы. Сигнал с генератора 9 импульсов через первый элемент И 11 поступает на первый счетчик 16. На второй и третий счетчики 17 и 18 поступают сигналы с генератора 10 электронных импульсов. Формирование определенных последовательностей осуществляется с помощью триггеров 5-8 и элементов И 11 -15. Вычислитель 19 по сигналам со счетчиков 16-18 определяет фазу дисбаланса и индицирует ее на цифровом индикаторе 20. Величина дисбаланса определяется измерителем 2 дисбаланса, сигнал об окончании цикла измерения задается формирователем 3 ИМПУЛЬСОВ. 1 ил.