Устройство для измерения мощности на валу Советский патент 1988 года по МПК G01L3/24 

Изобретение относится к силонзме- {эительной технике и может быть ис- рользовано для измерения мощности на вращающихся валах технологического Оборудования.

i Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности работы устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения мощности; на фиг.2-времен- йые диаграммы, пояснякяцие работу уст- |)ойства,

j Устройство содержит два датчика 1 ф 2 считывания, выходы которых под- ючены к формирователям 3 и 4 сиг- Йалов, счетчик 5 периода и счетчик 6 мощности, установочные входы которых 1 1одключены к выходам первого 3 и вто- рого 4 формирователей сигналов соот- етственно и к установочным входам ijepBoro триггера 7, регистр 8 перио- 4а и регистр 9 мощности, входы кото- fibix соединены с выходами соответст- Е1УЮЩИХ счетчиков 5 и 6, при этом вы- ;оды регистра 8 периода соединены с управляющими входами последовательно Соединенных; первого 10 и второго 1 1 йреобразователей код - частота, гене- ратор 2 опорной частоты, выход ко- йорого соединен с делителем 13 часто- Tjbi и с частотным входом первого пре- фразователя 10 код - частота, пер- 4ую схему 14 совпаденияJ выход кото- р|ой подключен к суммирующему входу Счетчика 6 мощности, а первый вход - К инверсному выходу первого триггера 7, вторую 15 и третью 16 схемы совпадения, реверсивный счетчик 17, входы йычитания и суммирования которого подключены к выходам второй 15 и т ретьей 16 схем совпадения соответст- BieHHO, второй триггер 18 первый уста- нювочный вход которого подключен к выходу переноса реверсивного счетчика 17 и входу перезаписи информации регистра 9 мощности, .а второй устано вючный вход - к входу перезаписи информации регистра периода 8 и выходу п ервого формирователя 3 сигналов, объединенные третьи входы первой 14 и: второй 15 схем совпадения подклю- ч:ены к выходу второго триггера 18, вторые входы второй 15 и третьей 16 схем совпадения подключены к инверсному и прямому выходам первого триггера 7 соответственно, а первые входы этих схем подключены соответственно к выходу второго преобразователя И код - частота и генератору 12 опорной частоты. При этом вход суммирования счетчика 5 периода подключен к генератору 12 опорной частоты, а вьпсод делителя 13 частоты подключен к второму входу первой схемы 14 совпадения .

Устройство работает следукицим образом.

Выходные сигналы датчиков 1 и 2 считывания, разность фаз Д между которыми пропорциональна значению крутящего момента, поступают на входы формирователей 3 и 4 сигналов, вырабатывающих короткие импульсы в моменты перехода через ноль выходных сигналов датчиков считывания. При этом мощность Р на валу, пропорциональная крутящему моменту М и скорости вращения вала п, определяется выражением

I

Р М.п .n К. t-n , (1)

где К - коэффициент пропорциональности;

t - временное запаздывание между выходными сигналами датчиков 1 и 2 считывания. Выходные импульсы формирователя 3 сигналов с периодом Т, равным периоду следования выходных датчиков .1 и 2 считывания, поступают на вход пере- запири регистра 8 периода: и на вход установки в ноль счетчика 5 периода. Чи.сло тактовых импульсов с частотой ,, поступивщих на вход суммирования счетчика 5 периода за время Т и соответствующий им кодовый эквивалент N, фиксируемый регистром 8 периода, равен

N

T-f.

JjL

(2)

Выходная частота fnxm второго преобразователя 11 код - частота, учитывая (2), определяется из вьфаке- ния

пкч1

N

Т

2 - 1 22

П

г

(3)

f

пкч

fo- N 2

выходная частота первого преобразователя 10 код - частота;

m - число входных двоичных разрядов преобразователя код - частота.

Из (3) следует, что выходная частота второго преобразователя 11 код - частота обратно пропорциональна квадрату скорости вращения контролируемого вала.

Цикл преобразования устройства на чинается с появления на выходе первого формирователя 3 сигналов (фиг.2а) короткого импульса, по которому в регистр 8 периода записывается текущее Значение периода следования йькодкых сигналов датчика считывания. Одновре мённо высоким потенциалом с выхода . первого триггера 7 (фиг.2д) открывается третья схема 16 совпадения, разрешающая прохождение счетных импуль- сов с частотой f от генератора 12 опорной частоты на вход суммирования реверсивного счетчика 17 (фиг.2е).

По прошествии времени t, соответствующего повороту вала на угол Дт , по фронту выходного сигнала второго формирователя 4 (фиг,26). переключается в нулевое состояние первый триггер 7, запирая третью схему 16 совпадения, открывая первую 14 и вторую 15 cxeiMbi совпадения, разрешая тем самым прохождение импульсов с частотой пкч (Фиг.2з) на вход вычитания реверсивного счетчика 17 счетных имт пульсов с частотой f с выхода делителя 13 частоты на вход суммирования счетчика 6 мощности. Количество импульсов Nf (фиг.2е), поступившее на вход суммирования реверсивного счетг чика 17 за время t, равно

N

t fo

(4)

Временной интервал ТцнЗ ДО обнуления содержимого реверсивного, счетчика 17 равен ,

NI

f ПКЧ2

,t-2

,2m

n

f

(5)

Момент нулевого состояния реверсивного счетчика 17 фиксируется вторым триггером 18 (фиг.2л), прекращающим поступление импульсов с частотой пкч« на вход вычитания реверсивного счетчика 17 и импульсов с частотой f на вход счетчика 6 мощности. Одновременно по сигналу с выхода переноса (фиг.2к) реверсивного счетчика 17 (в момент его нулевого состояния) содержимое счетчика 6 мощности

переписывается в регистр 9 мощности. Количество импульсов ин/, , подсчитанное счетчиком 6 мощности и зафиксированное в регистре 9 мощности, равно

NUHA - TUW/I. f --. (6)

В fo

учитывая

Мынд

le частоты fo

Принимая во внимание, что тактои f постоянны, и, (1), окончательно получаем

K, R Q n К Р; (7)

R

f

L

„3m

частоты fo

коэффициент деления делителя частоты;

le частоты fo

Кп -г- коэффициент пропорцио- нальности.

Как следует из (7), результат измерения пропорционален измеряемой мощности, причем наклон выходной характеристики можно задавать изменением коэффициента деления делителя 13 частоты, что позволяет устранить мультипликативную составляющую погрешности измерения и повысить тем самым точность измерения предлагаемого устройства.

30 Формула изобретения

Устройство для измерения мощности на валу, содержащее два датчика считывания, выходы которых подключены к формирователям сигналов, счетчик периода и счетчик мощности, устано оч- ные входы которых подключены к выходам первого и второго формирователей сигналов соответственно и к устано0 вочным входам первого триггера, регистр периода и регистр мощности, входы которых соединены с выходами соответствующих счетчиков, при этом выходы регистра периода соединены с

5 управлякщими входами последовательно соединенных первого и второго преобразователей код - частота, генератор опорной частоты, выход которого соединен с делителем частоты и с частотным входом первого преобразователя код - частота, первую схему совпадения, выход которой подключен к суммирующему входу счетчика мощности, а первый вход - к инверсному выходу первого триггера, отличаю- , щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности, устройство дополнительно снабжено второй и третьей схемами совпадения.

0

5

М

9и,9,г

Изобретение относится к силоиз- мерительной технике и может быть использовано для измерения мощности на вращающихся валах технологического оборудования. Целью изобретения является повышение точности измерения и надежности работы устройства. Работа устройства состоит кз двух этапов. На первом этапе в счетчик 17 через третью схему совпадения 16 в течение интервала времени, сформированного из сигналов датчиков считывания 1 и 2 формирователями 3 и 4 и первым триггером 7, записывается число импульсов генератора 12 опорной частоты, зависящее от деформации и скорости вращения вала. На втором зтапе это число считывается, из счетчика 17 через вторую схему совпадений 15 импульсами преобразователя частоты генератора 12 на двух преобразователях код - частота 10 и 11, управляемых через регистр периода 8 числом иМ . пульсов со счетчика периода 5, пропорциональным периоду вращения вала, и в течение этого этапа счетчиком мощности 6 через первую схему совпадений 14, управляемую сигналом второго триггера 18, подсчитывается число импульсов с генератора 12 через делитель частоты 13, пропорциональное измеряемой мощности, которое по окончании второго этапа по сигналу счетчика 17 переписывается в регистр мощ- ности 9. 2 ил. (Л с 4 tSD СХ) СО сд со