Бесконтактное устройство для измерения параметров вращающегося объекта Советский патент 1989 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензо- метрическда устройствам для измере- ния физических параметров вращающих- ся объектов, и может быть использовано для изме15ения на таких объектах резистивным датчиком деформации, крутящего момента, углового ускорения и т.п.

Цель изобретения - повьш1ение точности за счет компенсации влияния на коэффициент передачи токосъемника углового положения подвижной обмотки относительно неподвижной.

Поставленная цель достигается введением предназначенного для установки на вращающемся объекте кодирующего ди.ска с двумя концентричными .

дорожками, на одной из которых 2

оптических меток выполнены с равномерным шагом по окр5 жности, а на другой выполнена одна метка, угловая координата которой совпадает с угловой координатой одной из меток пер- вой дорожки, двух излучателей и сопряженных с ними фотоэлектрических приемников, предназначенных для установки против соответствующих дорожек диска, двух формирователей им- пульсов, каждый из которых своим входом соединен с одним из фотоэлектрических приемников, двоичного счетчика на п разрядов, счетный вход ко

торого соединен с формирователем импульсов с приемника первой дорожки, а установочный вход - с формирователем импульсов с приемника второй дорожки диска, п инверторов, каждый из которых соединен с выходом одного из разрядов счетчика, п переключателей с двумя неподвижньл и и одним подвижным контактом, дешифратора на п входов и 2 выходов, 2 цепей коррекции, каждая из которых своим входом соединена с одним их выходов дешифратора, и сумматора на () входов, соединенных соответственно с выходами измерителя амплитуды и цепей коррекции, причем неподвижные контакты каждого переключателя соединены соответственно с входом и выходом инвертора одного из разрядов счетчика, а подвижные контакты механически соединены между собой и подключены к соответствующим входам дешифратора.

На чертеже представлена схема бесконтактного устройства для измерения параметров вращающегося объекта.

Устройство содержит предназначенные для размещения на вращающемся объекте рез истивный измерительный преобразователь 1 параметра объекта, подвижную обмотку 2 индуктивного токосъемника, соединенную с резистивным преобразователем 1, и коди5.

рующий диск 3 с двумя концентричными дорожками, на одной из которых с равномерным шагом по окружности выполнены 2 оптических меток 4, например прорезей, а на другой выполнена одна метка 5, угловая координата которой совпадает с угловой ко- ординатой одной из меток 4 первой дорожки, а также предназначенные для стационарного размещения непод- вижнуто обмотку 6 индуктивного токосъемника, соединенные с ней генератор 7 переменного тока и измеритель 8 амплитуды переменного напряжения, два излучателя 9 и 10 и два сопряженных с ними фотоэлектрических приемника 11 и 12, предназначенные для установки против соответствующих дорожек диска 3, два формирователя 13 и 14 импульсов, каждый из которых своим входом соединен с одним из фотоэлектрических приемников 11 или 12 двоичный счетчик 15 на п разрядов, счетный вход которого соединен с- формирователем 13 импульсов с приемника 11 первой дорожки, а установоч- ньш вход - с формирователем 14 импульсов с приемника 12 второй дорожки диска 3, п инверторов 16, каждый из которых соединен с выходом одного из разрядов счетчика 15, п переключателей 17 с двумя неподвижными и одним подвижным контактом, дешифратор 18 на п входов и 2 выходов, 2 цепей 19 коррекции, каждая из кото- рых соединена своим входом с одним из выходов дешифратора 18, и сумматор 20 на () входов, соединенных соответственно с выходами измерителя 8 амплитуды и цепей 19 коррекции. Неподвижные контакты каждого переключателя 17 соединены соответственно с входом и выходом инвертора 16 одного из разрядов счетчика 15, а подвижные контакты механически соединены между собой и подключены к соответствующим входам дешифратора 18

Устройство работает следующим образом.

Перед измерением резистивный измерительный преобразователь 1, например тензорезистор, соединенную с ним подвижную обмотку 2 индуктивного токосъемника и кодирующий диск 3 устанавливают на вращающемся объекте, например на валу 21. Против до рожёк кодирующего диска 3 закрепляют излу567666

чатели 9 и 10 и сопряженные с ними фотоэлектрические приемники 11 и 12. Подвижные контакты переключателей 17 g устанавливают в одно из двух положений, соответствующее выбранному направлению вращения вала 21. При изменении направления вращения переключатели 17 переводят в противополож- 10 ное состояние механическим перемещением всех подвижных контактов. В процессе испытаний объекта резистивный измерительный преобразователь 1 изменяет свою величину, что приводит 15 к изменению тока в подвижной обмотке 2; индуктивно го токосъемника, воз- бужд&емого генератором 7 переменного тока. Напряжение на неподвижной обмотке 6 индуктивного токосъемника 20 при этом также изменяется, и измери- ;. тель 8 фиксирует новое значение амплитуды напряжения, которое передается на выход этого измерителя и поступает в сумматор 20. Одновременно 25 при прохождении метки 5 на втордй ; сД°РО ке счетчик 15 устанавливаете . : в исходное состояние, например, ф- . ; ртветствующее нулевым уровням напря- |(ения на выходах всех его двоичных 30 разрядов. При этом дещифратор 18 подключает к цепи сумматора 20 первую цепь 19 коррекции, и на выходе сумматора 20 появляется -.игнад, в котором отсутствует скомпенсирован- 25 ная цепью 19 погрещность от влияния углового положения подвижной обмотки 2 относительно неподвижной обмотки 6 в данном положении кодирующего диска 3. При прохождении следующей 40 метки 4 счетчик переходит в следующее состояние, дещифратор 18 подключает к сумматору 20 следующую цепь 19 коррекции, и на новое угловое положение подвижной обмотки 2 вводит- 45 ся новая величина коррекции- Этот

процесс повторяется аналогично для всех последующих меток 4 диска 3.

При изменении направления вращения вала 2 в дещифратор 18 поступа- g ют инверсные значения кода счетчика, и цепи 19 коррекции подключаются к сумматору 20 в обратном порядке, что обеспечивает соответствие между угловым положением подвижной обмотки 2 5 и величиной, необходимой для этого коррекции при любом направлении вращения вала.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить точность

измерения физического параметра на вращающемся объекте за счет снижени погрешности, связанной с нестабильностью в прбцессе вращения коэффи- 1(Ьента передачи индуктивного токосъемника, до уровня менее 0,15% при трех разрядах двоичного счетчика.

Формула изобретени

Бесконтактное устройство для измерения параметров вращающегося объекта, содержащее индуктивный токосъемник с подвижной и неподвижной обмотками, резистивный измерительный преобразователь параметра объекта, соединенньш с подвижной обмоткой, генератор переменного тока и измеритель амплитуды переменного напряжения, соединенные с неподвижной обмоткой, о тличающе- е с я тем, что, с целью повышения точности за счет компенсации влияния на коэффициент передачи токосъемника углового положения подвижной обмотки относительно неподвижной, оно снабжено предназначенным для установки на вращающемся объек- те кодирующий диском с двумя концентричными дорожками, на одной из которых 2 оптических меток выполнены с равномерным шагом по окружности, а на другой выполнена одна метка, угловая координата которой совпадает с угловой координатой одной из меток первой дорожки, двумя излучателями и сопряженными с ними фото- электрическими приемниками, предназначенными для установки против соответствующих дорожек диска, двумя формирователями импульсов, каждый из которых своим входом соединен с

O одним из фотоэлектрических приемников, двоичным счетчиком на п разрядов, счетный вход которого соединен с формирователем импульсов с приемника первой дорожки, а установочньй

5 вход - с формирователем импульсов с приемника второй дорожки диска, п инверторами, каждьй из KOTOI,IX соединен с выходом одного из разрядов счетчика, п переключателями с двумя неподвижными и одним подвижным контактами, дешифратором на п входов и 2 выходов, 2 цепями коррекции, каждая из которых соединена своим входом с одним из выходов дешифратора, и сумматором на () входов, соединенных соответственно с выходами измерителя амплитуды и цепей коррекции, неподвижные контакты каждого переключателя соединены сбот0 ветственно с входом и выходом инвертора одного из разрядов счетчика, а подвижные контакты механически соединены между собой и подключены к соответствующим входам дешифратора.

0

5

Устройство относится к тензо- метрическим устройствам для измере- ,ния параметров вращающихся объектов, может быть использовано для измерения резистивным датчиком деформации, крутящего момента, углового ускорения и т.п. Цель изобретения - повышение точности за счет компенсации влияния на коэффициент передачи токосъемника углового положения подвижной обмотки 2 относительно неподвижной обмотки 6, что достигается введением предназначенного для установки на вращающемся объекте кодирующего диска 3 с двумя дорожками, на одной из которых 2 оптических С 5