Электронный тахометр-сигнализатор Советский патент 1982 года по МПК G01P3/48 

(5) ЭЛЕКТРОННЫЙ ТАХОМЕТР-СИГНАЛИЗАТОР

, , /;

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано для измерения скоростги вращения и для контроля уровня опасных крутильных колебаний И пред отвращения отказов в силовых передачах двигателей при выходе из строя гасителя крутильных колебаний.

Известны частотные датчики -скорости с электронной аппаратурой обработки сигналов для измерения скоростей вращения 1 и 2. .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электронный тахометр-сигнализатор, который содержит частотный датчик и измерительную схему, включающую преобразователь, соединенный через формирователь с частотным датчиком, фильтр низкой частоты (ФНЧ) и индикаторный прибор. С формирователя и преобразователя получают импульсы постоянной вольтсекундной площади

Устройство измеряет среднюю и переменную составляющие скорости вращения вала двигателя и может быть использовано для определения изменения уровня КРУТИЛЬНЫХ колебаний в силовой передаче двигателя З.

Недостатком этого устройства является низкая точность контроля уровня крутильных колебаний в силовой передаче двигателя, обусловленная

10 тем, что при запуске и работе двигателя в переходных режимах, когда несущая частота сигнала, получаемого с датчика, изменяется в широком диапазоне и попадает в полосу пропуска15ния ФНЧ, возможны ложные срабатывания индикаторного прибора, сиГнализирующего об аварийном состоянии в

СИЛОВОЙ передаче.

Цель изобретения - повышение наМ

дежности контроля уровня крутильных колебаний в силовой передаче. Поставленная цель достигается

тем, что в известный электронный та39

хометр-сигнализатор, содержащий частотный датчик, последовательно включенные к нему формирователь и преобразователь, к выходу которого подключены индикатор и фильтр низкой частоты, введены полбсовой фильтр, первый и второй компараторы, амплитудный детектор и схема совпадения, при этом вход полосового фильтра подключен к выходу преобразователя, а выход его через амплитудный детектор и первый компаратор соединен с первым входом схемы совпадения, вЬ1ход фильтра низкой частоты через .второй компаратор соединен со вторым входом схемы совпадения, а выход ее подключен к второму входу , индикатора.

При этом датчик установлен в силовой передаче двигателя на расстоянии I/ Х- 3/ Я от узла колебаний, где Л длина волны, соответствующая резонирующей гармонике..

Кроме того, частота среза фильтра низкой частоты определяется соотношением

k yiy

(1)

Гф 120

где п - значение минимальных резоУП1И гнансных оборотов вала двигателя, мин

k - коэффициент, зависящий от конструкции датчика и равный числу импульсов, индуцируемых в датчике за один оборот вала.

При выполнении измерительной схемы указанным образом и установлении частотного датчика в сечении, близком к пучности колебаний, т.е. в сечении опасных резонансных крутильных колебаний, частота среза ФНЧ, определяемая из соотношения (1), охватывает опасные резонансные частоты крутильных колебаний в силовой передаче, что при пуске и работе двигателя в переходных режимах устраняет ложные срабатывания иидикаторного прибора и повышает надежность контроля уровня опасных крутильных колебаний в силовой передаче.

Аа чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Электронный тахометр-сигнализатор содержит частотный датчик 1, формирователь 2, преобразователь 3, индикаторный прибор 4, полосовой фильтр 5, фильтр 6 низкой частоты, амплитудный

0854

детектор 7 первый компаратор 8, второй компаратор 9 и схему 10 совпадения.

Датчик 1 соединен последовательно 5 через формирователь 2 с преобразователем 3, выход которого подключен к входу фильтра низкой частоты и входу полосового фильтра 5 и к одному из входов индикаторного прибора , выход полосового фильтра 5 через амплитудный детектор 7.и первый компаратор 8 соединен с одним из входов схемы 10 совпадения, выход фильтра 6 низкой частоты через второй компаратор 9 соединен с другим входом индикаторного прибора 4.

. При этом частотный датчик может быть выполнен в виде зубчатого диска-индикатора и магнитоэлектрического

0 датчика.

Если конструкция двигателя позволяет применить специальный диск-индуктор с любым требуемым количеством зубьев, выражение (1) примет вид

Z- vyuvi

ф 120

где k Z - число зубьев.

Если специальный диск применить нельзя, а применена штатная шестерня с ограниченным числом зубьев, то магнитоэлектрический преобразователь выполняют многополюсным и выражение (1) принимает вид

Z m п уу1/)у)

Ф 120

где k z-m - число полюсов преобразователя.

Индикаторный прибор оборудован устройством аварийной световой {лампочка) и/или звуковой (сирена) сигнализации.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя в частотном датчике 1 индуцируются импульсы, частота которых пропорциональна скорости вращения вала двигателя. Преобразователь 2 и формирователь 3 преобразуют полученные импульсы и формируют из них импульсы постоянной вольтсекундной площади.

При- нормальной работе двигателя

в рабочем диапазоне скоростей вращения в спектре выходного сигнала формирователя 3 отсутствуют составляющие, лежащие в полосе пропускания

фильтра 5- При этом порог срабатыва ния первого компаратора 8 выбирают в 1,5 раза выше наг1ряжения, соответствующего максимальному уровню колебаний, наблюда емых в рабочем диапазо не скоростей вращения (при исправном гасителе крутильных колебаний в двигателе). Порог срабатывания второго компаратора 9 выбирают равным напряжению, соответствующему минимальному уровню колебаний.

В силу этого напряжение на выходе амплитудного детектора 7 недостаточно для срабатывания первого компаратора 8 и на выходе схемы 10 совпадения сигнал отсутствует и аварийная сигнализация не включается.

ПРИ работе двигателя на минимальной скорости вращения при совпадении несущей частоты с резонансной частотой крутильной системы в спектре выходного сигнала формирователя 3 могут появиться составляющие, лежащие в полосе пропускания полосового фильтра 5. Однако, так как скорость вращения вала при этом существенно меньше минимальных .резонансных оборотов, опасных для прочности силовой передачи двигателя, второй компаратор также схема ТО совпадения не сработают из-за недостаточног уровня напряжения на .фильтре 6 низко частоты и аварийная сигнализация также не включается.

При появлении на валу двигателя опасных резонансных крутильных колебаний (в случае неисправности гасителя крутильных колебаний в силовой передаче двигателя), двигатель работает на минимальных резонансных оборотах и уровень частотной модуляции сигнала с датчика 1 резко возрастает что приводит к срабатыванию первого компаратора 8. При этом одновременно срабатывает и второй компаратор 9 порог срабатывания которого соответствует напряжению выходного сиг-нала формирователя 3 и фильтра 6 низкой частоты на минимальных резонансных оборотах. Схема 10 совпадения срабатывает, и сигнал с ее выхода включает аварийную сигнализацию индикаторного прибора Ц, По этому сигналу водитель транспортного средства останавливает двигатель и устраняет

неисправность до того, как произошла авария.

Таким образом, предлагаемый электронный тахометр-сигнализатор позволяет с достаточной степенью точности определить уровень крутильных колебаний в наиболее напряженном сечении силовой передачи двигателя и предот вратить аварию с тяжелыми последствиями (поломки коленвала, элементов силовой передачи и т.д.).

Использование предлагаемого электронного тахометра-сигнализатора позволяет избежать аварийных отказов тепловозных, судовых и других тепловых двигателей из-за выхода из строя гасителя крутильных колебаний.

Формула изобретения

Электронный тахометр-сигнализатор, содержащий частотный датчик, последовательно подключенные к нему формирователь и преобразователь, к выходу которого подключены индикатор) и фильтр низкой частоты, отличающийся тем, что, С целью повышения надежности контроля уровня крутильных колебаний, в тахометр введены полосовой фильтр, первый и второй компараторы, амплитудный детектор и схема совпадения, при этом вход полосового фильтра подключен к выходу преобразователя, а выход его через амплитудный детектор и первый компаратор соединен с первым входом схемы совпадения, выход фильтра низкой частоты через второй компаратор соединен с вторым входом схемы совпадения, а выход ее подключен к второму входу индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. i.3-5,3. .

3- Елизаров А.Н. и Санников В.А. Аналоговый частотомер-дискриминатор . - Вопросы радиоэлектроники, сер. РИТ, вып, 1, 1973, с. 13 (прототип) .