Стробоскопический способ определения скорости вращения вала и строботахометр для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01P3/40 

Ш1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров вращения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение информативности.

На фиг. 1 приведена схема с-тробо- тахометра; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Строботахометр содержит датчик 1 нулевого углового положения вала 2, воздействующий на датчик 1, элемент 3, расположенный на боковой -поверхности вала 2, компаратор 4, управляемый формирователь 5 синхроимпульса, Формирователь 6 импульсов (длительности сг. паузы между , вспышками) , блок 7 счетчика импульсов, в состав которого входят регистр, дешифратор и цифровой индикатор, блок 8 управления импульсным осветителем 9,, круговую шкалу 10 и оптическую метку 11. Выход датчика 1 соединен с входом компаратора 4, выход компаратора 4 соединен с входом запуска формирователя 5 и счетным входом С счетчика 7, выход формирователя 5 соединен с входом формирователя 6 и с входом R сброса счетчика на О, выход формирователя 6 соединен с вхо- дом D управления формирователя 5, входом V управления счетчиком 7 и входом блока 8, выход которого соединен с входом импульсного осветителя 9. освещающего метку 11. Круговая шкала 10 размещена концентрично в плоскости торца вала. В строботахометре датчик 1 установлен с возможностью совпадения генерирования синхроимпульса с моментом прохождения валом нулевого положения, за которое принято угловое положение нулевого деления круговой шкалы и нулевое угловое положение оптической метки 11. Для определенности при описании работы полагаем, что в строботахометре (фиг. 1) блок 7 счетчика имеет следующую логику управления: по входу С информация заносится в счетчик положительным фронтом входного сигнала; счет разреиен при нулевом сигнале на входе V; запись данных в регистр происходит по положительному фронту сигнала на входе V; сброс счетчика осуществляется нулевым сигналом по входу R. В исходном состо янии, когда вал находится в покое ,и его угловое положение не совпадает с нулевым, -выходные сигналы всех узлов (

и блоков остаются неизменными, причем на выходе датчика 1 и компаратора 4 сигналы нулевые, а на выходах остальных узлов и блоков (,8 и 9) единичные (Лиг. 2, момент времени t).

Способ реализуется следующим образом.

При вращении вала 2, когда элемент 3 проходит в рабочей зоне датчика 1 - вал 2 в этот момент проходит нулевое угловое положение - на выходе датчика 2 генерируется узкий импульс U треугольной формы. В результате на выходе компаратора 4 генерируется прямоугольный импульс. Поскольку на управляющий вход V счетчика 7 подано запрещающее единичное напряжение с выхода формирователя 6, то состояние счетчика не изменится при поступле- .нии на его вход С импульса с компаратора Ј. Передним фронтом 11ц. импульса запускается формирователь 5, так как на его управляющий D вход подано единичное Ug - разрешающее - напряжение с выхода формирователя 6. Синхроимпульсом с выхода формирователя 5 сбрасывается в нулевое состояние счетчик 7 и запускается формирователь 6. На его выходе генерируется ямпулъс Ug отрицательной полярности длительностью tfl. При этом выходное напряжение блока 8 переключается с единичного на нулевое и прекращается генерацю вспышки осветителем 9 на время t в результате чего начинает Форми- роваться неосвещенный участок стробоскопической картины на торце вала - дуга (сектор), начало которой совпадает с нулевым делением шкалы 10 На вход V счетчика 7 и управляющий вход формирователя 5 с выхода блока 6 подается нулевое напряжение - для счетчика 7 оно разрешающее, а для Формирователя 5 оно запрещающее. Если скорость Q вращения вала 2 меньше расчетного значения с00 , то за рре- мя с0 вал 2 повернется на угол 1& , т.е. он не пройдет следующего нулевого положения. Так как с датчика 1 не поступит сигнал,, то состояние счетчика останется нулевым. По окончании генерирования импульса формирователем б положительным фронтом сигнала на входе V счетчика 7 нулевое состояние счетчика запишется в регистр и будет индицироваться индикатором- . На входе V счетчика устанавливается

запрещающий сигнал. Единичный сигнал с выхода формирователя 6 усиливается по мос. лостИ блоком 0 и подается на питание осветителя 9, который включается и начинается формирование освещенной д/ги (сектора) стробоскопической картины. При дальнейшем вращении вала, когда он сделает полный оборот, формирование освещенной дуги (сектора) заканчивается, заканчивается ,« формирование стробоскопичес-. кой картини. Ее неосвещенная часть расположена от нулевого деления шкалы в сторону по направлению враще ния вала и имеет угловой размеру )t

соответствующий скорости вращения: С00

o-Vir

Когда вал, сделав полный оборот, повторно проходит нулевое угловое положение, снова срабатывает датчик 1 и компаратор 4, так как на входе V счетчика 7 еще сохраняется единичное запрещающее напряжение, нулевое состояние счетчика сохраняется, а Формирователь 5 запускается и запускает формирователь 6 - начинается повторное формирование неосвещенного участка стробоскопической картины, на входе V счетчика 7 устанавливается разрешающее нулевое (с выхода формирователя 6) напряжение, этим же напряжением блокируется работа формирователя 5. Предположим, что с этого момента скорость вращения вала возросла и превысила значение С00. На фиг. 26 показан-случай, когда скорость СО вращения вала такова, что за время с0 вал делает более трех (но менее четырех) оборотов. Так как при этом трижды срабатывает датчик 1 и компаратор 4, то в счетчик 7 заносится число 3, т.е. . Формирователь не запускается, а формирователь 6 пр должает генерировать отрицательный импульс длительностью с0, генерация которого заканчивается на четвертом обороте вала. Выходное напряжение фо

мирователя 6 скачком изменяется от нулевого значения до единичного, в результате данные счётчика записываются в регистр блока 7 с счетчика и число 3 индицируется индикатором; включается осветитель 9, который остается включенным, как и обычно, до момента прохождения валом нулевого углового положения. В результате и при 03 W0оказываемся сформирована

неосвещенная дуга (сектор) стробоскопической картины с угловым размером ср1, равным части (п-М)-го оборота вала, в данном примере четвертого, хотя фактически неосвещаемая оптическая метка повернулась на угол

Cf 2im+

)

«-

з

0

5

0

5

за вр емя вращения

2

Таким образом, скорость посчитать г . ..

вала можно

If1

СО R p n+---no) nCiX+CO т t-л 1-л

U0 U0

По положению неосвещенной дуги относительно нулевого положения вала определяют направление вращения.

Формула изобретения

1. Стробоскопический способ определения скорости вращения вала, заключающийся в засветке оптической метки, нанесенной на торец вала, последовательностью световых вспышек и измерении количества, целых оборотов п ва- известный временной интервал с, о тли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения информативности, измеряют временной интервал

-п-м

поворота вала на (п+1) целый

оборот, синхронизируют начала отсчетов интервалов rQ и tn-H с моментом прохождения валом своего нулевого положения, а засветку оптической метки проводят световыми вспышками дли- тельностыо t, равной

( со

з

0

0

5

и

частотой с следования, равной

f,f&/(n+1),

где fg - частота вращения вала, при этом скорость вращения 6) вала определяют из соотношения

( С0 2«п/с0+Ц /с0, где Cf - угловой размер неосвещенной ,

дуги неподвижной стробоскопической картины, получаемой на торце вала,

а направление вращения определяют по положению неподвижной стробоскопической картины относительно нулевого положения вала.

2. Строботахометр для определения скорости вращения вала, содержащий оптическую метку, нанесённую на торец вала, и последовательно соединенные блок управления и импульсный осветитель, а также счетчик импульсов, о т- л и ч а ю ц и и с- я тем, что он дополнительно содержит датчик нулевого углового положения вала,, компаратор, формирователь синхроимпульса и офор- мирователь длительности импульса, при этом выход датчика нулевого углового положения соединен с входом компаратора, выход которого подключен к входу запуска формирователя синхроимпульса и счетному входу счетчика импульсов.

выход- формирователя синхроимпульса соединен с входом сброса счетчика на ноль и выходом формирователя длитель- нос ги импульса, выход которого подключен к входу управления формирователя синхроимпульса, входу разрешения счета счетчика импульсов и входу блока управления осветителя, причем у торца вала расположена круговая от- счетная шкала.

Изобретение-относится к измери- тельной технике и может- быть испол.ьзовано-для измерения параметров вращения вала. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение информативности. В момент прохождения валом 2 нулевого углового положения оптическая метка 11 находится напротив нулевого значения шкалы 10. В это время происходит генерация паузы t, между вспышками света определенной длительности. За время t:0 неосвещенная метка повернется на угол , где СО - угловая скорость вращения вала. Измеряя дли- . ну дуги неосвещенного участка, можно опреда хитъ скорость вращения вала, а по положению этой дуги относительно нулевого положения вала - направление вращения. 2 с.п. ф-лы, . ил.

S) а) а) &

г.г