Устройство для измерения мощности двигателя Советский патент 1982 года по МПК G01L3/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

I ,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения мощности двигателей по ускорению разгона.

Известно устройство для измерения мощности двигателя, содержащее дйтчик импульсов, линейный преобразователь частоты в напряжение, два компаратора, схему совпадения и счетчик. Компараторы .задают интервал, в котором по разгона двигателя определяют его ускорение l .

Недостатком устройства является низкая точность измерения из-за нестабильности значения средней скорости, а также из-за дрейфа нуля компараторов, вызванного старением элементов схемы, изменением температуры и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому по техлическогЧ сущности является устройство для измерения мощности двигателя, содержащее датчик импульсов, колебательньй контур, счетчик, ограничитель амплитуды, компаратор и источник эталонного напряжения. При этом выход датчика соединен с входбм ограничителя амплитуды, выход которого соединен с колебательным контуром. Выход колебательного контура соединен с одним из входов компаратора, второй вход которого соединен с источником эталонного напряжения. Выход компаратора соеди10нен со входом счетчика. R устройстве в качестве преобразователя частоты в амплитуду сигнала, которая в дальнейшем измеряется компаратором, применен колебательный контур 2.

15 Недостатком устройства является недостаточно высокая точность измерения ускорения, обусловленная изменением коэффициента преобразования в процессе работы электронной

20 схемы, вследствие влияния на аналоговый сигнал на выходе датчика различных дестабилизирующих факторов (изменения температуры окружающей среды, старения деталей и т.п.),чт приводит к возникновению погрешности измерения мощности. Цель изобретения - повьшение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик импульсов, колебательный кон тур и счетчик, дополнительно введены второй колебательный контур, два формирователя импульсов, формирователь опорных импульсов, дае дифферен цирунщие цепочки и два электронных ключа-. При этом первый и второй выходы )атчика соединены с первым и вторым входами счетчика через две цепи, каждая из которых образована последовательно соединен1а.1ми колебательным контуром, формирователем импульсов, дифференцирующей цепочкой и электронным ключом, а третий выход датчика через формирователь опорных импульсов соединен с управляющими входами обоих электронных ключей. При введении указанных элементов и соединении их указанным образом измерение сигнала, пропорционального ускорению производится не по изменению его амплитуды, а по сдвигу его фазы относительно сигнала на входе контура. Благодаря этому, фазо вая характерис.тика имеет максимальную крутизну на резонансной частоте контура, а эта точка значительно более стабильна, чем восходящая и нисходящая ветви резонансной кривой. На фиг, 1 показана блок-схема устройства, на фиг. 2 - формы сигна,лов на выходе различных блоков. Устройство содержит датчик 1 импульсов, установленньй на двигателе два.колебательных контура 2 и 3, два формирователя импульсов 4 и 5, формирователь 6 опорных импульсов, две дифференцирующие цепочки 7 и 8, два электронных ключа 9 и 10 и счетчик 11. 1 Два выхода датчика 1 соединены с обоими входами счетчика 1i через две цепи, одна из коЯОрых образован последовательно соединенными колеба тельным контуром 2, формирователем 4 импульсов, дифференцирующей цепоч кой 7 и электронным ключом 9, а дру гая - последовательно соединенными колебательным контуром 3, формирова телем 5 импульсов, дифференцирующей цепочкой 8 и электронным ключом 10. Третий выход датчика 1 через формирователь 6 опорных импульсов соединен с управляющими входами обоих электронных ключей 9 и 10. Устройство работает следующим образом. При разгоне двигателя сигнал с датчика 1 (фиг. 2 а) с возрастающей частотой, пропорциональной скорости вращения вала двигателя, поступает на колебательный контур 2 и затем через Формирователь 4 импульсов и дифференцирующую цепочку 7 - на вход электронного ключа 9 а также на колебательный контур 3 и затем через формирователь 5 импульсов и дифференцирующую цепочку 8 - на вход электронного ключа 10, а также через формирователь 6 опорных импульсов, который преобразует сигнал в прямоугольную форму, (фиг. 2 д), - на упрйвлянщие входы электронных ключей 9 и 10, Этот прямоугольный сигнал в дальнейшем служит опорным сигналом по фазе. При положительном напряжении сигнала ключи 9 и ;10 закрыты, при отрицательном - открыты. Для выделения необходимой частоты Сигнала, а, следовательно, и скорости вращения вала двигателя используется фазовая характеристика колебательных контуров 2 и 3, При частоте сигнала, меньшей резонансной частоты колебательного контура 2, напряжение, снимаемое с индуктивности контура 2, отстает по фазе от опорного (фиг, 2 б). При этом сфор рованные сигналы с положительным напряжением (фиг.2 в, г) поступают на электронный ключ 9 в момент, когда ключ 9 закрыт, поэтому на выходе ключа 9 отсутствуют импульсы, запускающие счетчик 11 (фиг. 2 е). При частоте сигнала, большей резонансной частоты f, колебательного контура 2, напряжение, снимаемое с индуктивности контура 2,.опережает по фазе опорное напряжение (фиг. 2 ж) при этом полсйсительные фронты сформированных импульсов (фиг. 2 3, и) поступают на запускающий вход счетчика 11 (фиг, 2 к), так как в эти моменты электронный ключ 9 открыт. При разгоне оборотов вала двигателя в момент достижения частоты сЧ)Гнала резонансной частоты fj колебат ьного Контура 2, его фазовая характеристика знакопеременна;, т.е. напряжение на индуктивности колебательного контура 2 по фазе переходит с отставания на опережение, значит на выходе электронного ключа 9 в момент изменения знака, фазы появит ся импульсный сигнал, и первый же из этой серии импульс запускает счет чик I1. Это соответствует началу измерения ускорения. Аналогично работа ет схема выделения частоты fj колебательного контура 3, соответствующая -концу измерения ускорения, т.е. при появлении импул ьсного сигнала на выходе электронного ключа первый же импульс останавливает счетчик 11 Значе ие среднего ускорения разг на Е определяется по формуле: где - среднее ускорение,разгона (рад/сек); At - время, измеренное счетчиком (сек). Постоянная устройства К для измерения среднего ускорения определяется из соотношения -f-t%€j. U) , где f. - резонансная частота колебав тельного контура 2i fj - резонансная частота колебательного контура 3i Z - число импульсов датчика за один оборот вала двигателя Зная среднее ускорение разгона можно определить мощность двигателя, пропорциональную его ускорению разгона. Применение предлагаемого устройст. ва позволяет повысить точность измерения по сравнению с известным и производить измерение мощности без демонтажа двигателя с транспортного устройства. Формула изобретения Устройство для измерения мощности двигателя, содержащее датчик импульсов, колебательный контур и счетчик, отличающееся что, с целью повышения точности из мерения, в него дополнительно введены второй колебательный контур, два формирователя импульсов, формирователь опорных импульсов, две дифференцирукщие цепочки и два электронных ключа, при этом первый .и второй выходы датчика соединеш 1. с первым и вторым входами счетчика через две цепи казвдая из которых образована последовательно соединенными кодебателы НЬПУ контуром, формирователем импуль-, сов, дифференцирующей цепочкой и электронным ключом, а третий выход датчика через формирователь опорных импульсов соединен с управляющими входами обоих электронных ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3581561, кл. 73-117.2, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 697844, кл. G 01 L 3/00, 1976 (прототип)

/V

esTb

/

i

/

/

tv) :s

s

/

/

s

t