Фотоэлектрический динамометр момента вращения Советский патент 1980 года по МПК G01L3/12 

1

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения моментов вращения на валах.

По основному авт. св. № 569883 известен 5 фотоэлектрический динамометр момента вращения. Этот динамометр содержит установленные иа валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками, размещенные по разные стороны от дисков фото- ю ириемник и источник света, измерительную цепь, содержащую блок сравнения, выполненный из последовательно соединенных дифференцирующей цепочки, ограничителя и триггера, и регистратор ,{1.i5

Недостатком такого динамометра является низкая точность измерения, обусловленная возможными сбоями состояний триггера измерительной цепи при включепии схемы и при наличии помех в оитическом трак- 20 те или в сети питания.

Цель изобретеиия - повышение точиости измерения. Указанная цель достигается тем, что один из растровых дисков снабжен рядом равномерно расположенных но окруж- 25 ности вспомогательных отверстий, число которых кратно числу щелей диска, а иа радиусе всномогательных отверстий дополнительно устаиовлены размен1,енные но разные стороны этого диска источник света и фотоириемннк, выход которого через дополнительные последовательно соедииеиные усилитель, дифференцирующую цепочку и ограничитель нодключеи к одному из входов триггера измерительной цени.

Функциональная схема предлагаемого динамометра нредставлена на чертеже.

Фотоэлектрический динамометр момента вращения содерл ит два ндентичных дисковых растра 1 и 2 с угловоГ шириной иеирозрачных секторов заслонок, 1лвнои ноловине угловой щирины прозрачных секторн)лх щелей, соиряженных с закручиваемьим валом 3 с иомощью флаицев 4 и 5, закрепленных иа базовой длине /.

Один из растров снабжен дополнительным рядом вспомогательных отверстий О, равномерно располол еииых ио окружиосги, причем число таких отверстий кратно числу щелей растра, но не превышает его. С одной стороны растров номещены нсточн1 ки света 7 и 8, с другой - фотонрпемнпкн 9 и 10. Сигналы с фотопрнемников 9 и 10 усиливаются и ограинчиваются по максимуму и минимуму усилителями-ограничителями 11 и 12, дифференцируются блоками 13 и 14 и ограничиваются с одиой стороны

до нулевого значения напряжения ограничителядМИ 15, 16 н 17.

Продифференцированные нмнульсы одHoiJ нолярности с выходов ограничителей 15 н 16 измерительного канала (блоки 10, 11 и 13) иодаются на входы ехемы сравнения, выполненной в виде триггера 18. Одновременно на один из входов того же триггера нодаются проднфференцироваиные имнульеы такой же полярности с выхода ограничнтеля 17 оиорного канала (блокн 9, 12, 14). К выходам триггера 18 через интегрирующие цеиочки 19 и 20 подключен электроизмерительный нрнбор, наиример цифровой вольтметр 21.

Динамометр работает следу1он.1,им образом.

Растры 1 и 2 в исходиом иоложеиии устанавливаются так, чтобы оси симметрии непрозрачных заслонок одного растра были совмещены е осямн щелей другого растра. При вращении вала 3 на фотоириемиике 10 образуется последовательность равномерно чередующнхся через определенные пптервалы времепн четных н нечетных импульсов, длнтельность которых нронорцнональна угловой ширине соответствуюниьх Н1,елей соиряженных растров.

Уснленные но иаиряжеиню и ограинченные но максимуму н минимуму уснлителем-ограннчителем 11 имнульсы дифференцируются дифференцирующей ценочкой 13. Имнульсам отрнцательной нолярностн на выходе дифференцирующей цеиочкн 13 нрн этом соответствует момент перекрытия светового потока нередннми кромками иеирозрачных секторов обоих растров, имиульсам положительной полярностн - момент нрохождения задними кромками этих же секторов пространства между источником света 8 н фотоприемииком 10. Интервалам времени между нмнульсамн одной иолярностн на выходах ограничителей 15 и 16 в таком случае соответствуют два зиачеиия, пропорциональные угловой ширнне соответствующих прозрачных участков соиряженных растров.

При подаче на вход трпггера 18 последовательности импульсов, интервалы между которыми равномерно чередуются в завнснмостн от угловых размеров гцелей, величина нанряжения на обонх выхохчах триггера будет определяться еоотношеннем угловых размеров соседних щелей соиряженных растров, т. е. велнчнной крутящего момента на валу. Разность напряжений на выходах трнггера 18, пропорциональная угловому смещению растров, фиксируется электроизмерительным нрибором 21, например цифровым вольтметром, подключенным к триггеру через нитегрнрующие цеиочки 19 н 20. При этом скорость вращеиня вала нрактически ие сказывается на результатах измерения крутяигего момента.

Оиорный каиа;1, содержащий усилител ограничитель 12, дифференцирующую ценочку 14 и ограннчитель нродифференцированных имнульеов 17, отрабатывает сигнал с фотонриемннка 9 аналогично измерительиому каналу. Однако нродифференцнpOBaiHibie н ограннчениые имиульсы одной

иолярности после ограннчнтеля 17 подаются только па одни из входов триггера 18. Частота следоваиня такнх имиульсов кратна частоте измерительных имнульеов н не завнсит от углового скручиваиня растров.

Если онорные имиульсы ностунают на вход триггера 18 в фазе с измерительным сигналом, состояние триггера ие меняется, ec.iii в иротивофазе - триггер опрокидывается. Тем самым устраияется иеопределенность запуска триггера измернтельными имиульсами, т. е. обеспечивается однозначное соответствие между фазой измерительного сигнала, образова1П10го двумя импульсами разной длительноетн (за время

одного пернода), н псходпым состояннсм трпггера.

В завнсимости от числа всиомогательиых отверстий растра (но обязательно кратного числу ще.тей растра) указанное

соответствие корректируется либо в теченне каждого нериода колебаннй (при числе всиомогатсльных отверстнй, равном чнслу щелей растра), либо за несколько иериодов, либо за время одиого оборота растров (при наличии только одиого всио.могательиого отверстия). С точки зрения уменьшения временн релаксационных нроцессов в схеме сравнения н новышения стабильности ее работы оптимальным является

число вспомогательных отверстнй, равное чпелу щелей растра.

Формула изобретен н я

Фотоэлектрический динамометр момента

вращення но авт. св. № 569883, отличаю ш. и и с я тем, что, с целью новышения точности измерения, один из растровых дисков снабжен рядом равномерно расноложенных ио окружности вспомогательных

отверстнй, чнсло которых кратно чнслу щелей диска, а иа радиусе окружиостн всномогательных отверстий донолнительно установлены размещенные ио разные стороны этого диска источник света и фотонриемиик, выход которого через дополнительные иоследовательио соединенные уенлнтель, дифференцирующую цепочку и ограничитель подключен к одному нз входов трнггера измерительной цени.

Источннкн ннформации,

принятые во внимание нрн экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 569883, кл. G OIL 3/12, 1975.