Фотоэлектрическое устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1981 года по МПК G01L3/12 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЙЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

I

Изобретение относится к измерительной технике.и может быть использовано для измерения крутящего момента.

По основному авт. св. № 409096 . известно фотоэлектрическое устройство для измерения крутящего момента, ко- торое содержит два фотоэлектрических преобразователя, дисковые растровые решетки котррых связаны с концами базового участка упругого вала, причем фотоприемник первого фотозлектрического преобразователя связан через усилитель с источником излучения второго фотоэлектрического преобразователя, фотоприемник которого через детектор соединен с регистрирующим устройством l

Недостатком известного устройства является низкая точность Измерения, обусловленная влиянием нестабильноети, а также неидентичностью изготовления и установки растровых решеток.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство снабжено регулируемым генератором опорной частоты, схемой сравнения, .дополнительным детектором и сумматором, при этом выход генератора связан с источником излучения первого фотоэлектрического преобразователя и с одним входом схемы сравнения, другой вход которой связан с выходом усилителя, а выход через дополнительный детектор - с первым входом сумматора, втррой вход которого связан с выходом основного детектора, а выход - с регистрирующим устройством.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Фотоэлектрическое устройство для измерения крутящего момента содержит два фотоэлектрических преобразователя 1 и 2, выполненных в виде источников 3 и 4 излучения на основе светоизлучающих диодов, оптических систем 5 и 6, дисковых 7 и 8 и секторных 9 и 10 3 растровых решеток и фотоприемников .11 и 12. Дисковые решетки 7 и 8 жестко закреплены на концах базового учас ка зшругого вала 13, а секторные решетки 9 и 10 установлены по отношению К нему неподвижно. При этом секторная решетка 10 фотоэлектрического преобра зователя 2 смёщена по отношению к такой же решетке 9 фотоэлектрического преобразователя 1 на половину их углово го шага.Все решетки изготовлены идентич ными,.т.е. с одинаковыми числом штрихов, размерами зрачков и шагом. Источник 3 излучения первого фотоэлектрического преобразователя соеди7 йен с выходом генератора 14 регулируе мой частоты, а источник 4 излучения Через усилитель 15 связан с фотоприемником 11. Выход фотоприёмника 12 по ключей к основному детектору 16. Один из входов схемы 17 сравнения соединен с выходом генератора 14, а другой - с выходом усилителя 15. Выход схемы 17 сравнения через дополнительный детектор 18 связан с первым входом сумматора 19, второй вход которого связан с выходом детектора 16, а выход - с регистрирующим устройством 20. Перед измерением частота вьпсодного напряжения генератора опорной частоты 14 устанавливается равной частоте перекрытия штрихов растровьпс решеток 7 и 9. Устройство работает следующим образом. Световые импульсы, излучаемые источником 3 излучения, направляются оптической системой 5 на измерительное сопряжение растровых решеток 7 и 9 фотоэлектрического npeo6jpa30Baтеля 1. Так какчастота световых импульсов равна частоте перекрытия штрихов растровых решеток 7 и 9, то они проходят решетки и поступают Hd фотоприемник 11. Переменный выходной сигнал фотоприемника 11 усиливается усилителем 15 и поступает на источник 4 излучения фотоэлектрического преобразователя 2 и на один из входов, схемы 17 сравнения. Посколь ку секторная решетка 10 смещена относительно такой же решетке 9 на половину их шага, то при нулевом угле закручивания вала 13, т.е. при отсутствии крутящего момента, на фотоприемник .12 световые импульсы не поступают. Когда же действует крутящий момент, дисковая решетка 8 смещается 0 относительно секторной решетки 10 и световые импульсы, излучаемые источ- НИКОМ 4 поступают на фотоприемник 12. Затем сигнал фотоприемника 12 подается на детектор 16, в котором вьщеляется сигнал, пропорциональный величине угла закручивания вала, т.е. крутящему моменту. Выходной сигнал детектора 16 подается на второй вход сумматора 19. При неизменной скорости вращения вала 13 на первый вход сумматора 19 сигнал от Схемы 17 сравнения не поступает, так как в ней сравниваются сигналы одинаковой частоты, поступающие от генераторов 14 и усилителя 15, Поэтому выходной сигнал детектора 16 через сумматор 19 без изменения посту -i пает на регистрирующий прибор 20. Если же происходит изменение скорости вращения вала 13, то на выходе схемы 17 сравнения появляется сигнал, пропорциональный этому изменению. Этот сигнал, после прохождения детекто ра 18 поступает на первый вход сумматора 19. Одновременно с этим на выходе детектора 16 появляется сигнал, пропорциональный как изменению скорости вращения, так и крутящему мо,менту. Сигналы, поступающие от детектора 18 и детектора 16, вычитаются в сумматоре 19 и на его выходе появлйется сигнал, пропорциональный только крутящему моменту. Величина этого сигнала не зависит от скорости вращения вала 13. Аналогично компейсируются и погрешности от изменения амплитуды световых импульсов, излучаемых источниками 3 и 4 излучения, а также от ассиметрии положения измерительного сопряжения растровых решеток 7 и 9 и 8 и 10. Использование устройства позволяет повысить точность измерения за счет исключения погрешностей из-за нестабильности скорости вращения вала и источников излучения, а также из-за неидентичности изготовления и установки растровых решеток. Формула изобретения Фотоэлектрическое .устройство для измерения крутящего момента по авт. св. №.409096, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено регулируемым генератором опорной частоты, схемой сравнения, допо.пнительным дет.ектором и сумматором , при этом выход генератора связан с источником излучения первого фотоэлектрического преобразователя и с одним входом схемь1 сравнения, другой. вход которой связан с выходом усилителя, а выход через дополнительный детектор - с первым входом сумматора, второй вход 06 которого связан с выходом основного. детектора, а выход г с регистрируищиХ устройством. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 409096, .кл.а 01 L 3/12,28.06.71.