Способ измерения момента на валу и устройство для его реализации Советский патент 1976 года по МПК G01L3/10 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТА НА ВАЛУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к области сило измерительной .тезшики. Известный способ измерения момента :на валу 2, основанный на измерении узла скручивания вала, не обеспечивает требуемого времени измерений. Известен также способ измерения момента на валу 1 путем преобразования Mo мента с помощью двух датчиков скорости вращения вала в сдвинутые по фазе два тармонических сигнала. Однако и он не обеспечивает требуемого быстродействия. : По предлагаемому способу квантуют по уровням амплитуду опережающего сигнала ,до момента перехода нулевого уровня отстающим сигналом и по числу квантующих ;ур6вней судят об измеряемом параметре. На фиг. 1 изображена схема устройства для реализахдаи способа; на фиг. 2 - гр фики, поясняющие работу устройства. Устройство содержит упругий элемент 1на концах которого расположены измери- тельные диски 2 и 3 с магнитной или ино периодичностью по периферии, являющиеся ;нодвяжнь1ми системами датчиков i о |режающего и отстающего гармонп -о-гикх ;сигналов. Выходы датчиков 4 и ;: м:о/п{) .чены ко входам усилителей 6 н / с опто . :матической регулировкой усиления р,обота1-р |щих в режиме амплитудного огра-.п.чэттия,. Шыходы усилителей 6 и 7 подсоеа- ле ы iKo входам усилителей-ограничителей и ключа 1О. Выходы усилителей-ограиич:н-ф. 1лей 8 и 9 соединены со входами схемы совпадения 11 и схемы управления 12, |формирующей сигнал на входе кшоч, lO, который обеспеч тает прохождение огтере™ жающего гармонического сигнала с выхо .1ДОВ усилИтелей 6 или 7 на вход ку)мпара™ |тора 13. Второй вход компаратора связан через функциональный цифроаисишгч амй пре|« ;.образователь 14с выходами счетчнкл импу пъса 15, Для получения лш1е{ ной зависамосгтн п&.« |казаний счетчика импульсов 15 от величин измеряемого момента напряжение иа выходе преобразователя 14 в зависиькхзти IOT 11мпул1-х;ов, записанных ь счетчик 15, изменяется в соответствии с соотношением. Ьде Uyoif -напряжение на выходе функш1С|-. . нального цифроаналогового прёобрааователя; и ру -амплитуда гармонического сиг ала на выходе усилителей с автоматической регулировкой усиления; N -объем счетчика импульсов; П -число импульсов, записанных fe счетчик.: Под действием крутящего момента, переИ Даваемого элемёйтом 1, происходит относительное скручивание измерительных дисков 2 и 3, С выходов датчиков 4 и 5 снимают он гармонические сигналы, фазовый сдвиг которых пропорционален измеряемому моменту. Гармонические сигналы усиливаются, усилителями 6 и 7 (ot,5 |фиг. 2) и посту пают на входы ключа Ю и усилителей-огрё.ничителей 8 и 9. Прямоугольные импульсы 6,4; с выходов усилителей-ограничителей 1открывают схему совпадения 11 на время, ; (равное временному сдвигу с гармонических {сигналов. Одновременно прямоугольные им-. пульсы с выходов усилителей-ограничителе ,8 и 9 поступают на входы схемы управле ния 12, на выходе которой формируется СИ1{нал, обеспечивающий прохождение гармонивеского сигнала с усилителя 6 через ключ ilp на вход компаратора 13, В момент, v.ev йосредственно (Предшествующий измерению крутящего момента, код счетчика 15 равеи| нугао, и напряжение на выходе преобразова4; теля 14, поступающее на второй вход ком- паратора 13, также равно нулю s , В мо;Мент равенства нулю опережающего гармо нического сигнала Л , поступающего на . первый вход компаратора 13, т,е. в момент пересечения им нулевся о уровня, компарато- ры 13 формируют импульс 9 ), который |через открытую схему il поступает на вход счетчика импульсов 15, Кодединицы счетчика 15 преобразуется цифроаналогс.пым преобразователем 14 в напряжение И, (е), которое сравнивается компаратором 13 и мгновенным значением гармонического сиг,нала ( сх ). При достижении последним ве личины И компаратор 13 формирует второ |импульс, поступающий на вход счетчика IS. При этом на выходе преобразователя 14 фор мируется напряжение И { . ) для сравнения iC у.гновенным значением гармонического сигнала (о ) и т. д. до момента перехода отстающим гармоническим сигналом ( $ ) |нулевого урсйня. В этот момент измопиет -; ся потенципл выходного напряжоння ( Ъ ) :с выхода уснлителя-ограничителя .,и схема совпадения 11 закрывается, В счетчике и пульсов 15 фиксируется число импульсов, (поступивших на его вход в тече1Ше фазоаого интервала, пропорциональное измеряемо- му крутящему моменту. При изменении знака крутящего моментга или направления вращения элемента 1 ютережающим гармоническим сигналом будет сигнал, снимаемый с датчика 5, который |поступает на вход ко шаратора 13 через ключ 10, управляемый схемой управления |12. : Благодаря измерению момента по числу квантующих уровней опережающего сигнала |ДО момента перехода нулевого уровня от- |стающим сигналом, снижается время изме|рения, Формула изобрете 1.Способ измерения .момента на в«лу путем преобразования момента с помощью двух датчиков скорости вращения вала в сдвинутые по фазе два гармонических сигнала, от личающийсЯ тем, что, с целью сокращения времени измерения, квантуют по уровням амплитуду опережаю- щего сигнала до момента перехода нулево- |го уровня отстающим сигналом и по числу квантующих уровней судят об измеряемом параметре. 2,Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее .установленные по вала датчики скорости его вращения и измерительную схему, отличающееся тем, что измерительная схема выполнена в виде двух усилителей с автоматической регулировкой усиления, даух усилителе ограничителей, функц 1онального:цнфроаналогдаого преобразователя, компаратора, схвц совпадения я управления, ключа и счетчика импульсов, при этом каждый датчик скорост: вращения вала через усилитель с автоматичес {кой регулировкой усиления и усилитель-ог-1 раничитель пошслючен ко входам схемы совпадения и схемы управления выход котсфо{ через ключ, к которому подсоединены выходы усилителей с автоматической регулиров кой усиления, компаратор и схему совпаде-г ния соединен со счетчиком импульсов, под- ключенным через функциональный цифроана-с логовый преобразователь к ко таратору. Источники информации, принятые во вн мание при экспертизе: 1.Фролов Л, Б. Измерение крутящего. момента ,М„ Энергия, 1967 г.,стр. 5-56 2.Авт. СБид. СССР 209812, Q01U 3/1O, 1065.

9 и г-. 1

Фиг.2