Фотоэлектрический торсиометр Советский патент 1980 года по МПК G01L3/12 

4

Изобретение относится к области сйл6 измерительной техники и можег быть использовано для измерения крутящего момента.

Известное устройство для измерения крутящего момента, содержащее установленные на упругом валу два диска с прорезями, источники освещения, 4отоприемники и измерительную схему, не обеспечивает требуемой точности измерения p.J.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоэлектрический торсиометр, содержащий два рядом расположенных диска, связанных с концами базового участка торсионного вала и имеющих прорези на ободе, с одной стороны которых расположен источник света, а с другой стороны - фотоэлементы, связанные с соответствующими входами измерительной схемы, состоящей из двух идентичных усилигельно-форктрующих каналов, выходы которых связаны с входами блока регистрации 2 .

Недостатком такого торсиометра также является низкая точность измерения из-за- фазовых искажений, вносимых неодинаковым изменением формы импульсов с фотоэлементов при изменении скорости вращения вала, обусловленных неидентичностью частотных характеристик фотоэлементов и влиянием вибрашги, а также изменением коэффициента передачи усилительно-формирующих каналов.

Целью изобретения является повышени точности измерения.

Указанная поль в торсиометре по настоящему изобретению достигается за счет того, что он снабжен блоком автоматической компенсации фазовых ошибок, включающим два фазоинвертора, интегрирующий усилитель, эммитерный повторитель и Сумматор, выход которого связан с входом интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входами эмигтерного повторителя и одного (| азоинвс)Тора, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилительно-формирующих каналов, при этом выход первого усипитепьно-форми- , рующего канала подключен непосредсг -.енно к сумматору, а второго к сумматору через второй фазоинвергор. Блок-схема предлагаемогс горсиоме ра прейсгавлена на чертеже. Фотоэлектрический торсиометр содержит торсионный отрезок вала 1, к кониу которого, прикреплены с помощью втулок два рядом расположенных диска 2 с прорезтл. Источник света 3 и два фотоэлемента 4 закреплены вблизи внешней и внутреннейсторон ободов дисков соответственно. Фотоэлементы подключего:, на вход электронной измерительной схемы, состоящей из двух идентичных усилительно-формирующих каналов I,I , блока Ш автоматической компенсации фазовых оши бок и блока регистрации . Усилительно формирующие каналы состоят-из предварительных усилителей 5,6, усилителей отрицательной обратной связи 7,8, усилителей-ограничителей 9,10 с регулируем мым порогом срабатывания 11, 12, дифференцирующих усилителей 13, 14 и 15, 16, диодов 17-20, отсекающих задние фронты продифференционированных импуль сов. I Ешок автоматической компенсации фазовых ошибок, выполненный в виде автоматического взаимного корректора крутизны переднего фронта импульсов фотоэлементов друг по другу, предназначен для выделения сигнала ошибки и управления усипительно-формирующими каналами состоит из фазоинвертора 21, сумматора 22, интегрирующего усилителя 23, эмиттерного повтори геля 24 и фазоинверто- ра 25. Сопротивление 26 предназначено для балансировки коэффициентов передачи уси лительно-формирующих каналов в положении Б переключателя 27. Блок регистрации 1У, предназначенны для получения сигнала, пропорционального интервалу времени между управляющими импульсами с усилительно-формирующих каналов, содержит триггер с раздельным запуском 28, интегрирующий усилитель 29 и регистрирующее устройство (авто матический потенциометр) ЗО. Для питания устройства используется стабилизиро , ванный источник питания 31. Устройство работает следующим образом, Угол скручивания торсиона 1,а следовательно, и изменение угла соответствующими прорезями растровых дисов 2, модулирующих поток света от источника света 3, пропорционален крутящему моменту на валу. Полученный световой поток, изменяя сопротивление фотоэлементов 4, соответствующим образом изменяет напряжение на входе предварительных усилителей 5,6, имеющих переменный коэ фициент усиления, благодаря усилителям отрицательной обратной связи 7,8. Усиленный сигнал поступает на усилители-ограничители 9 и 10, выходной импульс которых имеет постоянные амплитуду и крутизну переднего фронта, пропорциональную крутизне переднего фронта выходного импульса в момент времени, когда величина последнего станет равной пороговому напряжению срабатывания усилителей-ограничителей. Величина порогового напряжения выбирается с помощью сопротивления 11,12 одинаковой для обоих каналов и равной примерно напряжению входных импульсов, в точке с максимальной крутизной передних фронтов для повышения чувствительности и помехоустойчивости электронной схемы. Из переднего фронта полученных импульсов дифференцирующие усилители 13 и 14 формируют прямоугольные импупьсы с амплитудами, пропорциональными крутизне вход11ых импульсов. Вторые дифференцирующие усилители 15,16 позволяют получить импульсы с амплитудами, проп6рциональт-,1ми крутизне входных импульсов, и фиксированной длительностью. Диоды 17, 18 и 19, 20 отсекают задние фронты соотве1-ствующих продифференцированных импульсов. Импульсы с усилительно-формирующих каналов запускают триггер 28 регистрирующего устройства, постоянная составляющая импульса с которого вылеляется интегрирующим устройством 29 и поступает на регистрирующий прибор 30. Эти же импупьсы поступают на автоматический взаимный корректор крутизны, который работает следующим образом. Если крутящий момент равен нулю, а импульс с фотоэлемента, например, первого канала (Г) увеличился, это приведет к тому, что на выходе усилительно-формирующих каналов Г и в моменты fc и bg появятся импульсы с амплитудой 1к: и k соответственно, причем . ; k ku Разность ( ) представляет собой ошибку измерения. Ci-rrHan рассогласования, пропорциональный Ос. -kg), образованный инвер1х ром 21, сумматором 22 и интегрирующим усилителем 23, поступает через эмиттерный повторитель 24 в фазе, а через фазоинвергор 25 - в противофазе на соогветсгвующие усилители обратной связи 7 и В, При этом сигнал рассогласования будет уменьшать выходное сопротивление усилителя 7 и увеличивать выходное сопротивле1гае усилителя 8. Вследствие этого коэффициент усиления предварительного усилителя 5 будет уменьшаться, а предварительного усилителя 6 - уве-О личиваться до тех пор, пока крутизна переднего фронта импульсов обоих предварительных усилителей в момент срабатывания соответствующих усилителей -огран чителей не сравняется. При этом сигнал рассогласования и разность фаз им1гульсо поступающих на триггер 28, будут равны нулю. Таким образом автоматический взаимный корректор отработал сигнал Iошибки. Формула изобретен и я Фотоэлектрический торсиометр, содержащий два рядом расположенных диска, связашатх с кoнцa Ш базового участка торсионного вала и имеющих прорези на ободе, с одной стороны которых расположен источштк света, а с другой стороныфотоэлементы, связанные с соответствующими входами измерительной схемы, состоящей из двух идентичных усилительноформирующих каналов, выходы которых связаны с входами блока регистрации, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, он снабжен блоком автоматической компенсации фазовых ошибок, включающим два фазоинвертора, интегрирующий усилитель, эмиттерный повго зитель и сумматор, выход которого связан с входом интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входами амиттерного повторителя и одного фазоинвертора, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилительно-формирующих каналов, при этом выход первого усилительно-формирующего канала подключен непосредственно к сумматору, а второго - к сумматору через вторюй фазоинвертор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР NO 517815, кл. G О1 L 3/12, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 164148, кл. G О1 L 3/12, 1963 (прототип).