Устройство для измеренияМОщНОСТи HA ВАлу Советский патент 1981 года по МПК G01L3/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ НА ВАЛУ

12

симуму программного реверсивного счетчика, причем выходы четвертого и пятого ключей связаны соответственно с первым и вторым входами седьмого ключа, выход которого связан со входом «Стоп счетчика мощности, а счетчик крутящего момента связан с выходом второго ключа.

Функциональная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство для измерения мощности на валу содержит бесконтактный датчик крутящего момента и скорости вращения вала /, приемную антенну 2, приемник 3, каналы выделения частотной информации о велн.чнне крутящего момента 4 и скорости вращения вала 5, входы которых связаны с приемником 3, н вычислительную схему, состоящую из ключа 6, соединенного выходом со счетчиком оборотов 7, н первого ключа S, соединенного выходом с первым счетным входом программного реверсивного счетчика 9 с предустановками по максимуму и минимуму, равными начальной частоте датчика крутящего момента, первые входы которых связаны с первым выходом счетного триггера 10, а вторые соответственно - с каналом выделения информации о скорости вращения вала 5 и с каналом выделения информации о крутящем моменте 4, второго 11, третьего 12, четвертого 13 и пятого 14 ключей. Первые входы ключей связаны со вторым выходом счетного триггера 10, соединенного входом с выходом «Т задатчика времени 15, вторые соответственно - с выходом «т задатчика времени 15, с каналом выделения информации о скорости вращення вала 5, с выходом предустановки по минимуму и с выходом предустановки по максимуму программного реверсивного счетчика 9, а третий вход пятого ключа 14 связан с инверсным выходом статического триггера 16, соединенного прямым выходом с управляющим входом программного реверсивного счетчика 9, инверсным входом- со вторым выходом счетного триггера 10, а прямым входом - с выходом шестого ключа 1/7, первый вход которого связан с первым выходом счетного триггера 10, а второй - с выходом предустановки по максимуму программного реверсивного счетчика Я седьмого ключа М, первый и второй входы которого связаны с выходами четвертого 13 и пятого 14 ключей соответственно, выход - со входом «Стоп счетчика мощности J9, соединенного входом-с выходом третьего ключа i/;2, а выход второго ключа Л связан со вторым счетным входом программного реверсивного счетчика 5 и со входом счетчика крутящего момента 20.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал датчика /, модулированный по частоте величиной крутящего момента и по

амплитуде с частотой, кратной частоте вращения вала, принимается приемной антенной 2. Приемник 3 принимает сигнал, усиливает его до необходимой величины и подает на канал выделения информации о величине крутящего момента 4 и на канал выделения информации о скорости вращения вала 5, с которых информация в частотной форме поступает на вычислительную схему.

На выходе канала 4 имеется частотный сигнал в виде

Р.р Р:,р, + К,М,„{Гц),

()

где/кро-начальная частота бесконтактного датчика крутящего момента, Гц;

KI - крутизна преобразования бесконтактного датчика крутящего момента, Гц/Нм.

На выходе каналы 5 имеют частотный сигнал в виде

/„г, К,п(Гц),

(2)

где /Сг - количество концентраторов поля; « - частота вращения вала, Гц.

Задатчик времени 16 выдает две стабильные последовательности импульсов с периодами повторения Гит, причем .

Вычисление мощности на валу отбора мощности производится по принципу преобразования приращения частоты во временной интервал, в течение которого ведется суммирование импульсов от датчика оборотов.

Импульсы с периодом Т переключают триггер 10, который управляет ключами 6, 8, Ы, 12, 13, 14, J7, а также управляет всеми счетчиками. Когда на первом выходе триггера 10 устанавливается «1, открываются ключи 6 и iS, а также запускаются счетчик оборотов 7 и реверсивный программный счетчик i9. iHa счетчик 7 через открытый ключ 6 подается сигнал от датчика оборотов, а на первый счетный вход счетчика 9 - сигнал от датчика крутящего момента. Через интервал времени Т триггер 10 опрокинется, закроет ключи 6 и 8, остановит счетчик 7, на котором будет накоплено число, пропорциональное скорости вращения вала. :К моменту времени Т реверсивный счетчик накопит число, пропор-, циональное текущей частоте датчика крутящего момента. Так как на втором выходе триггера 10 устанавливается «1, то отпирается ключ 1/Л пропускающий импульсы т на счетчик крутящего момента 20 и на второй счетный вход реверсивного счетчика 9. При этом запускаются счетчики J9 и 20. На счетчик 19 подаются импульсы от датчика скорости вращения вала.

Реверсивный счетчик начинает досчет, а счетчик ,2 подсчитывает количество импульсов досчета. Направление досчета реверсивного счетчика 9 определяется состоянием триггера 16, который в сочетании с ключами 13, 14, 17, 1-8 производит анализ текущей частоты датчика крутящего момента. Если текущая частота датчика крутящего момента больше установленного на регистрах предустановки числа, то во время первого такта работы схемы («1 на первом выходе счетного триггера 10) сигнал «макс от реверсивного счетчика через открытый ключ 17 устанавливает высокий потенциал на прямом выходе статического триггера 16, который подается на управляющий вход счетчика 9, определяющий направление счета по второму счетному входу реверсивного счетчика, в результате чего во втором такте работы схемы («1 на втором выходе счетного триггера 10) реверсивный счетчик осуществляет вычитание импульсов досчета т до установленного значения. По окончании досчета сигнал «мин от реверсивного счетчика через открытый ключ .13 и ключ .18 останавливает счетчик мощности Ю. Если текущая частота датчика крутящего момента меньще установленного на регистрах предустановки числа, то в течение первого такта работы схемы триггер ,16 останется в состоянии «О, т. е. на егр инверсном выходе останется «1, что определит суммирование импульсов досчета по второму счетному входу программного реверсивного счетчика во втором такте работы схемы («О на первом выходе счетного триггера 10). По достижении реверсивным счетчиком 9 числа, установленного на регистре предустановки числа, сигнал «макс через открытые ключи 14 и 18 устанавливает счетчик мощности .19. Время досчета пропорционально приращению частоты датчика момента, которое может быть как положительным, так и отрицательным, поэтому на счетчике ,19 оказывается по окончании досчета число, пропорциональное мощности на валу. Очевидно, что на счетчике 20 фиксируется число, пропорциональное крутящему моменту, так как он подсчитывает количество импульсов досчета реверсивного счетчика 9.: Пусть число, регистрируемое счетчиком 19 - «у, а счетчиком 9 - «х, тогда У /об счетагде счета - время, в течение которого длится досчет счетчика 17. В свою очередь, /счета T J-Хуст|, где X - число, зафиксированное счетчиком 9 за время Т, т. е., учитывая (I), X (к;,--,Мкр),. /счета- Щ.р,4-/Г,М,,)-;,„1.(4) Подставив (4) и (2) в (3), получим: у К,(Р,,,.К,М.,)-Х,„ К,К - Т-п-М г +пК.,г1ТР,,р.-Ху„, (5) где Хуст - предустановка реверсивного счетчика 9. Первое слагаемое в (5) непосредственно выран ает мощность, передаваемую валом, а второе - величина, пропорциональная скорости вращения вала и начальной частоте датчика момента. Второе слагаемое, вносящее ошибку в величину измеряемой мощности, может быть обращено в нуль при условии J ,-Л устПрименение в вычислительной схеме устройства программного реверсивного счетчика с предустановками по максимуму и минимуму, статического триггера и дополнительных ключей позволяет повысить точность измерения мощности при знакопеременных моментах на валу. Формула изобретения Устройство для измерения мощности на валу, содержащее бесконтактные датчики крутящего момента и скорости вращения вала и вычислительную схему в виде счетного триггера, первый выход которого связан с первым входом первого ключа, соединенного вторым входом с датчиком крутящего момента, а второй - с первыми входами второго и третьего ключей, реверсивного счетчика с предустановкой по минимуму, первый и второй счетные входы которого связаны соответственно с выходами первого и второго ключей, счетчика мощности, вход которого связан с выходом третьего ключа, соединенного вторым входом с датчиком скорости вращения вала, и задатчика времени, один выход которого связан со входом счетного триггера, а другой - со вторым входом второго ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения мощности при знакопеременных .моментах, вычислительная схема снабжена статическим триггером, счетчиком крутящего момента и дополнительно введенными четвертым, пятым, шестым и седьмым ключами, а реверсивный счетчик выполнен программным с дополнительной предустановкой по максимуму, управляющий вход которого связан с прямым выходом статического триггера, при этом первые входы четвертого и пятого ключей и инверсный вход статического триггера связаны со вторым выходом счетного триггера, вторые входы соответственно-с выходом предустановки по минимуму и с выходом предустановки по максимуму программного реверсивного счетчика, а третий вход пятого ключа - с инверсным выходом статического триггера, прямой вход которого связан с выходом шестого ключа, соединенного первым входом с первым выходом счетного триггера, а вторым - с выходом предустановки по максимуму программного реверсивного счетчика, причем выходы четвертого и пятого ключей связаны соответственно с первым и вторым входами седьмого ключа, выход которого связан со входом «Стоп счетчика мощности, а счетчик крутящего момента связан с выходом второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 167332, G 01 L ,3/24, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2629058/18-LO, 11.05.78 (прототип).

I

Ч h Г