Измерительное устройство к балансировочному станку Советский патент 1982 года по МПК G01M1/22 

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть испол зовано в высокоточных балансировочных станках. Известно измерительное устройство к балансировочному станку, содер жащее датчики дисбаланса, связанный с ними решающий блок, два измерительных канала., каждагй из которых содержит последовательно соединенные усилитель, блок измерения величины и угла дисбаланса и регистрато и генератор опорных валов, выход которого связан со вторыми входами блока измерения величины и угла дис баланса 1 Блоки измерения величины и угла дисбаланса выполнены в виде последовательно соединенных ключей и интегрирующих усилителей. Недостатком устройства является низкая точность измерения дисбаланса, связанная с применением ключей, управляемых прямоугольными импульсами генератора опорных сигналов. Напряжение на их выходах является суммой активных компонент гармоник, причем полезную информацию о дисбалансе несет только первая гармоника, остальные же являются помехами. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее датчики дисбаланса, свяэанньм с ними решающий блок, два измерительных канала, выполненных каждый в виде усилителя и связанных входами с его выходом, блоков измерения величины и угла дисбаланса, коммутирующий блок, связанный с ним регистратор и последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных напряжений, выходы которого соединены соответственно со вторыми и третьими входами блоков измерения угла дисбаланса, а выходы блоков измерения величины дисбаланса связаны со входами коммутирующего блока. Блок измерения угла дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных ключей, усилителей и преобразователей аналог-код 2 . Недостатком устройства является необходимость многократного преобразования сигнала, в том числе преобразования аналог-код. В целом это приводит к снижению точности балансировки. Цель изобретения - повышение точности балансировки. Поставленная цель достигается тем, что каждой блок измерения угла дисбаланса в устройстве выполнен в виде двух цепей, каждая из которых снабжена последовательно соединенны ми схемой умножения, фильтром исхе мой деления, второй вход последней связан с выходом фильтра соседней цепи, а выход - с входЬм коммутирую щего блока. На чертеже приведена блок-схема устройства., Измерительное устройство к балан сировочному станку содержит датчики 1 и 2 дисбаланса, связанный с ними решающий блок 3, два измерительных канала 4 и 5, вьтолненных каждый со ответственно в виде усилителя 6 и 7 блока 8 и 9 измерения величины дисбаланса и блока 10 и 11 измерения угла дисбаланса, вьтолненного в вид двух цепей, каждая из которых снабжена последовательно соединенными схемами 12-15 умножения, фильтром 16 и 17, 18 и 19 и схемами 20 и 21, 22 и 23 деления, ко№1утирукнций блок 24, связанный с ним регистратор 25 и последовательно соединенные датчи 26опорного сигнала и формирователь 27ортогональных напряжений, каждый блок 8 и 9 измерения величины дисба ланса выполнен в виде последователь но соединенных схемы 28 и 29 умноже ния и фильтра 30 и 31. Выход.усилителя 6 и 7 связан с первыми входами схем 12 и 13, 14 и 15 умножения, и входами схем 28 и 29 умножения, выходы формирователя 27 ортогональных напряжений соответственно со вторыми входами схем 12 и 14, 13 и 15 умножения, выходы схем 20, 21, 22, 23 деления и фильт ры 30 и 31 связаны со входами комму тирующего блока 24, а выходы фильт4ов 16-19 связаны соответственно о вторыми входами схем 21-22 деения . Устройство работает следующим бразом. При вращении ротора 32 под воздейтвием дисбаланса в датчике 1 и 2 исбаланса наводится ЭДС, которую ожно представить Э Ai.sin(u)t + fi, ), де Ai. - амплитуда сигнала, характеризующая величину дисбаланса в плоскости коррекции ,2, OJ - угловая скорость вращения ротора, Фс - угол сдвига фаз между меткой на роторе, характеризующей начало отсчета, и сигналом с датчика дисбаланса в плоскости коррекции. Сигнал с датчиков I и 2 дисбаланса подается на решающий блок 3, сигналы на выходе которого пропорциональны величинам дисбалансов в двух плоскостях коррекции. сигналы через усилители 6 и 7 поступают на входы схем 28 и 29 умножения, в которых происходит перемножение сигнала с датчика 1 и 2 дисбаланса самого на себя. Напряжение на выходе схем 28 и 29 -умножения принимает вид Uii, - А (, Si (,) L(aut-b59,). Б вьфажении (2) содержится постоянная составляющая, пропорциональная квадрату амплитуды сигнала дисбаланса. Этот сигнал подается на фильтры 30 и 31, на выходе которых принимает вид At r2UTi (3) и через коммутирующий блок 24 поступает на регистратор 25, где фиксируется величина дисбаланса. Для измерения угла дисбаланса снимается сигнал с датчика 26 опорного сигнала и посредством формирования 27 ортогональных синусоидальных опорных напряжений преобразуется в два сигнала, изменяющихся соответственно по синусоидальному и косинусоидальному.законам. Аналитическое выражение имеет вид Ua Bsinolt,,.. Uj Ccos wt, где В, - амлпитуды сигналов с формирователя 27. Таким образом, в результате умножения двух указанных сигналов на сигналы дисбалансов на выходах схем 12 и 14, 13 и 15 умножения получается постоянное напряжение, пропорциональное углу сдвига фаз между опорным сигналом и сигналом дисбаланса и амплитудам сигналов АСВ и U ы1 Ас Sin .(cot 9.) J-Ai,B Cos fi-Cos t, (5) Use -Uj-a -CCoscot- Ai.eHn(cx)t + ) - -g-AlCLStn (9(.+ 5in(,, (6) где UHJ, - сигнал на выходах схем 12, 14умножения, Usi, - сигнал на выходах схем 13, 15умножения. Сигналы с выходов схем 12-15 умно жения поступают на входы фильтров 16-19, где происходит выделение постоянных составляющих, имеющих вид 1 - AiBcosvyi АС с S i п Ц) Эти сигналы подаются на схемы 20-23 деления, на выходе которых получаем напряжения, пропорциональные тангенсу или контангенсу угла сдвига фаз 1 Учитывая, что амплитуды сигналов с формирователя 27 ортогональных опорных напряжений могут быть выбраны равными Uet ,. U7U tgvpt (10) arctg U6i, arcctg U,. (11) Таким образом, на выходе схем 20-23 деления получаем сигналы, про порциональные тангенсу или котангенсу угла сдвига фаз, т.е. одному из искомых параметров уравнов.ешиваемого ротора. Эти сигналы через коммутирующий блок 24 поступают на регистратор 25, где формируется угол дисбаланса. Использование предлагаемого устройства позволит повысить точность измерения в 1,5 раза, снизить трудоемкость балансировки при переходе на другой тип ротора на 70% за счет работы в широком диапазоне частот балансировки. Формула изобретения Измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее датчики дисбаланса, связанный с ними решающий блок, два измерительных канала, выполненных каждый в виде усилителя и связанных входами с его выходом, блоков измерения величины и угла дисбаланса, коммутирующий блок, связанный с ним регистратор и последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных опорных напряжений, выхода которого соединены соответственно со вторыми и третьими входами блоков измерения угла дисбаланса, а выходы блоков измерения величины дисбаланса связаны со входами коммутирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности балансировки, каждый RnoK измерения угла дисбаланса выполнен в виде двух цепей,каждая из которых снабжена последовательно соединенными схемой умножения, фильтром и схемой деления, второй вход последний связен с выходом фильтра соседней цепи, а выход - с входом коммути, рующего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №227710, кл. G 01 М 1/22, 1965. 2,; Авторское свидетельство СССР №593066, кл. G 01 М 1/22, 1976 (прототип) .

Г