Измерительный преобразователь крутящего момента Советский патент 1989 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к измери- тепьной технике и предназначено для измерения измене1шя момента, действующего в различных кинематических це- пях, и может быть применено, в основном, как элемент автоматизированных систем управления электромеханизмами и технологическими пpoцecca ш.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения за счет уменьшения влияния внешних помех.

На фиг. 1 представлена конструкци измерительного преобразователя крутящего момента; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг 3 - принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг. 4 - распределение магнитных потоков в преобразователе.

Измерительный преобразователь кру тящего момента содержит полый цилиндрический чувствительный элемент 1 из магнитомягкого материала.с продольными пазами,, в которых установленные вставки 2 из магнитотвердого матери- ала (например, самарий-кобальт). После закрепления магнитотвердых вставок внутрь полого чувствительного элмента 2 продевают проводник, через который пропускают и fflyльcный ток длительностью 0,5-1 с, достаточньп для намагничивания вставок 2 до насыщения (фиг, 2). В результате чувствительный элемент 1 приобретает остаточную циркулярную намагншшн- ность. Чувствительный элемент включе в кинематическую цепь с помощью немагнитных (например, бронаовых) втулок (полумуфт) 3, Выступы втулок 3 входят в соответствующие пазы по торцам чувствительного элемента 10 Чувствительный элемент 1 охватьюают две соосные с ним катзппки:. измерительная А и компенсирующая 5. Катушки А и 5 и чувствительньй элемент 1 заключены в ферромагнитный экран- 6, Обмотка L, измерительной катушки 4 и обмотка Lj компенсирующей катушки 5 (фиг. 3) через апериодические звенья первого порядка R1C1 и R3C2 подключены соответственно к прямому и инверсному входам дифференциального усилителя 7, выход которого через усилитель 8 соединГен с регистратором выходного сигнала. Паралле- льно обмотке Lj для регулирования коэффициента усиления компенсирующего канала подключен переменный резистор R2, Резистор R3 вьтолнен также переменным для подстройки компенсирующего напряжения по фазе. Резисторы R4-R9 служат для установки необходимьк режимов работы усилителей 7 и 8,

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

При скручивании чувствительного элемента 1 появляется осевая составляющая магнитного потока Ф, пропорциональная величине момента, прохо дяща.я через вал и замыкающаяся внутри экрана. Условно на фиг. 4 осевая составляющая представлена состоящей из двух частей;

Ф, Ф; -ь .

Контур обмотки L, измерительной катушки 4 пронизьшает поток Ф. Контур обмотки Ъ компенсирующей катушки 5 сцеплен с Ф. ЭДС, наводимая в измерительной катушке с числом витков W, в момент изменения момента

1и -w

d(Фо+Ф1) dt .

ЭДС, наводимая в компенсирующей обмотке с числом витков Уц, в момент изменения момента:

1 - w . IK - -WK 5-.

Напряжение на операционного усилителя 8 пропорционально изменению момента действующего в исследуемой кинематической цепи и равно,

и

бых 2 кгде К , и К - коэффициенты усиления

усилителей 7 и 8, Внешнее переменное магнитное поле Ф также наводит ЭДС в обмотках катушек 4 и 5 (фиг. 4) Ф можно представить схематически состоящим из двух составляющих, одна из которы Ф проходит по валу, а другая Ф - по ферромагнитному экрану. Составляющая одновременно пересекает контур измерительной и компенсирующей катушек. Если W(j W,(, то в катушках наводится примерно одинаковая ЭДС. Практически обмотка L j имеет в 1,3г. 1,5 раза больше витков, т.е. с запасом WK (1,3-1,5)Уц.

Обмотка L присоединена к резистору R2, с помощью которого производится подстройка компенсирующего напряжения по амплитуде.

Апериодические звенья R1C1 и R3C3 вьтолняют одновременно две функции: обеспечивают возможность подстройки компенсирующего напряжения по фаза с помощью резистора R3 и осуществляют необходимую для использования в автоматизированном электроприводе передаточную функцию

-l

W(p)

Тр+Г

где Т RC - постоянная времени звена;

р -- оператор Лапласа. Резистор R9 служит для установки общего коэффициента усиления (масшта-. бирования), всего устройства в целом. Формула изобретения , Измерительный преобразователь крутящего момента, содержащий заключенные в ферромагнитный экран полый цилиндрический чувствительный элемент с остаточной циркулярной намагниченностью, включенный в исследуемую кинематическую цепь, две соосные с ним катушки и дифференциальный усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет

уменьшения влияния внешних помех, чувствительный элемент выполнен с продольными пазами, в которых установлены вставки из магнятотвердого материала, и включен в кинематическую

цепь через немагнитные втулки, а катушки подключены к входам дифференциального усилителя через апериодические эвенья первого .лоряд- ка.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения изменения момента, действующего в различных кинематических цепях. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния внешних помех. В пазах полого цилиндрического чувствительного элемента 1 установлены намагниченные вставки 2 из магнитотвердого материала, создающие циркулярную намагниченность чувствительного элемента 1. Крутящий момент, действующий в исследуемой кинематической цепи, передается на чувствительный элемент 1 через немагнитные втулки 3. При изменении величины момента на выходе измерительной катушки 4 появляется сигнал. Для уменьшения влияния внешних помех измерительную катушку 4 охватывают компенсирующие катушки 5, а чувствительный элемент 1 и катушки 4,5 защищены ферромагнитным экраном 6. Катушки 4 и 5 через апериодические звенья первого порядка соответственно подключены к прямому и инверсному входам дифференциального усилителя. 4 ил.

R1

Фиг.З

R6

Фиг.Ц