Устройство для определения направления отклоняющего усилия Советский патент 1980 года по МПК G01L1/12 

Эта цель достигается тем, что обмотки распределены на магнитопров де попарно, диаметрально противоположно, а число пар кратно трем, причем вторичные обмотки каждой пар включены последовательно - встречно и замкнуты на статорные обмотки сел сййа через введенный в устройство электронный коммутатор, а измеритель выходной величины выполнеи в виде двигателя с датчиком его оборо тов, механически связанного через дуктор с ротором сельсина , и последовательно включенных избирательног усилителя/синхронного детектора управляющий вход которого подключен к генератору, один вход которого свяэан с электронным коммутаторе чере магнитоупругий преобразователь, а второй - с его входом непосредствен но, триггера Шмитта, j - k триггера и счетчика, один вход которого связан с выходом датчика оборотов, а второй вход - с.единичным выходе, j - k триггера, этот е выход подключен к управляквдему входу коммута тора. На фиг,1 изображена структурная схема устройства;на фиг,2 - временные диаграм «л. Устройство состоит из генератора 1, формирующего напряжение. Генератор последовательно соединен с после йательно соединенными первичньади обмотками: магнитоупругого преобразователя 2, вторичные обмотки которого соединены с коммутатором 3, предназначенным для разновременного подключения к статорным обмоткам сельсина 4 или опорного напряжения., Нли напряжения магнитоупругого преобразователя. Роторная обмотка сель сина соединена с входом избирательного усилителя 5, выделяющего инфор мационное напряжение. Выход последнего связан с входом синхронного детектора 6, работанмцего при соотношении частот сигнала и управления 1:1. Выход детектора соединен с входом триггера Ийлитта 7, формирующего прямоугольные импульсы ноложительной полярности. Выход триггера №литта соединяется с счетным входом j-k триггера переключения 8, выход которого последовательно соединен с входом счетчика устройства 9, об ладаю1цего памятью и регистратором 10. Ротор сельсина механически связан через редуктор 11 с двигателем 12, на одной оси с которым закреплен датчик оборотов 13, предназначенный для выдачи .импульсов запоминающей частоты. На фиг.З изображен внешний вид и сечение магнитоупругого преобразователя, выполнен ного. в виде коль ца 14 из феррвмагййтногоматЩзйала с распределенными по окружности обмотками: первичными 15 и втори ными 16. Обмотки уложены попарно, причем обмотки каждой пары размеще- ны диаметрально противоположно: 1ба-1бб, 1бв-16г,1бд-1бе. Число пар кратно трем. На фиг.4,изображена электрическая схема соединения вторичных обмо.ток.со статорными обмотками сельсина 17. Роторная обмотка 18 сельсина соединена с входом избирательного усилителя. Вторичные обмотки преобразователя соединяются со статорными обмотками переключением зажимов 19 электронного коммутатора, причем вторичные обмотки каждой пары соединены последователь но - встречно. Устройство работает следующим образом: включении генератора 1 синусоидальное напряжение с его выхода -поступает на первичные обмотки магнитоупругого преобразователя 2. Приравенстве нулю отклоняющего усилия магнитные проницаемости участков магнитоупругого силового элемента, на которые намотаны обмотки, принадлежащие одной паре, равны между собой, ЭДС, наводимые в этих обмотках, будут также равны (между собой, а за счет последовательно -.встречного включения вторичных обмоток каждой пары, напряжение на.зажимах каждой пары вторичных обмоток становится равным нулю. При появлении отклоняюш.егЬ усилия, воздействующего на , буровой агрегат, магнитные проницаемос.ти участков магнитоупругого силового элемента, принадлежащих одной .паре обмоток, становятся различными ;й соответственно ЭДС, наводимые в обiMOTkax, намотанных на эти участки, становятся равными, и напряжения на. зажимах каждой пары вторичных обмоток становятся отличными от нуля. Напряжение, снимаемое со ВТОРИЧНЫХ О0МОТОК магнитоупругого преобразователя, подается на один вход Коммутатора 3, на другой вход которого однов:ременно поступает опорное напряжение. В началь ный момент времени коммутатор 3 подключает опорное напряжение к статорным обмоткам сельсина 4. Амплитуда сигнала, снимаемого с роторной обмо.тки 18 сельсина 4, пропорциональна углу поворота ротора и изменяется по синусоидальному закону. Напряжение постоянно вращающейся роторной обмотки 18 усиливается избирательным Усилителем .5, выпрямляется.синхронным детектором 6 .и поступает на вход триггера &1итта 7, В момент времени. перехода через О сигнала ротора сельсина триггер Шмитта 7 переключается в состояние Ч и переключит, триггер 8 также в Ч. Так как триггер 8 соединен с входом счетного устройства 9, то частота заполнения с датчика оборотов 12 начинает проходить в счетное устройство 9. Однос выкода триггера 8 временно переключает коммутатор 3, который подключае,т к статорным обмоткам сельйина 4 вторичные обмотки магнитоупругого преобразователя 2, При этом напряжение роторной обмотки сельсина 4 еще не перэшло через О, из-за разности фаз между опорным напряжением и напряжением магнитоупругого преобразователя 2, поэтсму триггер ИЫитта 7 снова переходит в состояние О. В момент t, при переходе через О сигнала ротора сельсина, наведенног напряжением вторичных обмоток магни тоупругого преобразователя 2, тригг ЦЬлитта 7 установится в состояние , триггер 8 переключится из состояния и установит счетное устройство 9 в О, часто та заполнения с датчика оборотов 13 перестанет проходить. Одновременно коммутатор 3 вернется в первоначаль ное состояние, при которсм он йодкяю чен к статорным обмоткам сельсина 4 опорное напряжение с гёнератЬра 1. В момент tj, триггер Шмитта переходи в состояние О и процесс измерен повторяется в той же последовательности. Таким образом, количество импульсов, прошедшее йа счетное уст ройство 9 за время -г пропорционально измеряемому углу наклойа. Выходной сигнал фиксируется регистр тором 10. Формула изобретения . Устройство для определения напр ления отклоняющего усилия, содёржащее генератор, магнитоупругий сило вой элемент, выполненный в виде кольца из ферромагнитного материала с распределенными по окружности первич1НЫМИ и вторичными обмотками, электрически связанный с ними сельсин и измеритель выходной величины, от-, личающееся тем, что, с целью повышения чувствительности -и расширения функциональных возможностей, обмотки распределены на магнитопроводе попарно, диаметрально противоположно, а число пар кратно трем, причем вторичные обмотки каждой пары включены последовательно - встречно и замкнуты на статорные обмотки сельсина через введенный в устройство электронный коммутатор, а измеритель выходной величины выполнен в виде двигателя с датчиком его оборотов , механически связанного через редуктор, с роторач сельсина, и.последовательно включенных избирательного усилителя, синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к генератору, один выход которого связан с электронным коммутатором через магнитоупругий преобразователь, а второй - с его входом непосредственно, триггера , j - k тригге-pa и счетчка, один вход которого связан с выходом датчика оборотов, а второй вход - с единичным выходом j - k триггера, этот же выход подключен к управляющему входу коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №231177, кл. G 01 L 1/12, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР ,, кл. G 01 L 1/12, 1965 (прототип).