Фотоэлектрический динамометр момента вращения Советский патент 1982 года по МПК G01L3/12 

зан со входим счетного триггера, а выходы дифференцирующих блоков дополнительно соединены с электронньал

коммутатором.

На фиг, 1 изображена функциональная схема: предлагаемого динамометра; а фиг, 2 - временные диаграммы, поясняюшее его работу.

Фотоэлектрический динамометр момента вращения (фиг. 1) содержит растровые диски 1 и 2, сопряженные с закручиваемым валом 3 с помощью фланцев 4 и 5. На дисках выполнены основной и дополнительный ряды секторных щелей. Угловая ширина секторных щелей основного ряда в два раза больше угловой ширины перемычек между ними. Дополнительный рядз щелей на дисках 1 и 2 выполнен в виде равномерно расположенных одинаковых секторных растров с угловым шагом, равным угловому шагу основных растров. Каждый из дополнительных растров имеет постоянное угловое смещение относительно соответствующих основных растров на 1/12 углового шага, причем угловые смещения основных и дополнительных растров на дисках 1 и 2 имеют противоположные знаки. При наличии указанного смещения дополнительные растры полностью перекрывают друг друга в момент, когда соотношение прозрачных и непрозрачных участков основных растров в сопряжении составляет 1:2, а левые границы непрозрачных секторов основного и дополнительного растров одного из дисков и правые границы аналогичных секторов другого диска расположены ja одном радиусе.

С одной стороны растровых дисков 1 и 2 помещены основной 6 и дополнительный 7 источники света, с другойосновной 8 и дополнительный 9 фотоприемники соответственно основной и дополнительной фотоэлектрических пар. Фотоприемник 8 основной фотоэлектрической пары соединен с основным трактом, который состоит из последовательно соединенных,усилителяограничителя 10, дифференцирующего блока 11 и одностороннего ограничителя 12, Дополнительный фотоприемник 9 соединен с дополнительным информационнЕлм трактом, состоящш-.i из усилителя-ограничителя 13, дифференцирующего блока 4 и одностороннего ограничителя 15. Выходы ограничителей 12 и 15 связаны с соответствующими входами частотомера 16, выход которого соединен с управляющим входом электронного коммутатора. 17, Выходы дифференцирующих блоков 11 и 4 дополнительно связаны с коммутатором 17, выход которого через однополярный инвертор 16 соединен со триггере 19 на входе измерительной схемы. К выходам триггера через интегрируюшие цепочки 20 и 21 подключены логометрическое устройство 22 и электроизмерительный прибор (например, цифровой вольтметр)

23.

Усилители-ограничители 10 и 13 выполнены с двухсторонним ограничением. -Коммутатор 17 осуществляет коммутацию информационных импульсов

основного и дополнительного трактов в зависимости от угла скручивания вала 3.

Динамометр работает следующим образом.

Растровые диски 1 и 2 в исходном

положении устанавливаются таким образом, чтобы секторные щели сопряженных дополнительных растров имели

минимальную угловую ширину. I

При вращении вала 3 на фотоприемниках В и 9 образуется последовательность равномерно чередующихся через определенные интервалы времени импульсов, длительность которых

пропорциональна угловой ширине соответствующих секторных щелей сопряженных растров) (фиг. 2 а,г,з). Импульсам отрицательной полярности на выходах блоков 11 и 14 (фиг. 2 б,

д,и) при атом соответствует момент перекрытия светового потока передними кромками непрозрачных секторов обоих растров, а импульсам положительной полярности - момент прохождения задними кромками этих же секторов пространства между источниками света b и 7 и фотоприемниками 8 и 9 (позициям а,б,в и г,д,е на фиг. 2 соответствуют импульсы напряжения на выходах блоков 8,11,12 и 9,14,15 соответственно основного и дополнительного информационных трактов при угле скручивания растровых дисков, равном д f 2Jt/eN,

где N - число щелей или перемычек в основном или дополнительном ряду щелей каждого диска; позициям з,и,кJ соответствуют, импульсы напряжения на выводах блоков 8,11 и 12 основного измерительного тракта при A Z7t/3N/.,

Продифференцированные и ограниченные сверху односторонними ограничителями 12 и 15 импульсы (фиг. 2 в,е,к; подаются на вход частотоме ра ib, измеряющего отношение частЪт

следования импульсов в основном и дополнительном информационных трактах .

При значении угла скручивания

60 растров (3N это отношение равно 2:1, при lit/IN частоты равны.

Сигналом управления с выхода частотомера 16, подаваемым на электрсн65 ный коммутатор 14, блокируется основной информационный тракт при u4 c2fr/3N (соотношение частот 2:1) или дополнительный при лф-уатг/SN (отношение частот 1:1).

Импульсы с выхода одной из дифференцирующих цепочек 11 или 14, прошедшие коммутатор 17, инвертируются однополярным инвертором 18 (фиг.2 ж,л) и запускают триггер 19.Интервалам времени между импуль-ами отрицательной полярности на входе триггера 19 при этом соответствуют два значения пропорциональные угловой ширине прозрачных и Непрозрачных участков сопряженных растров (основных при Aif К/Э N и .дополнительных при A P a7t/3N ). Отношение напряжений на выходах три.ггера, пропорциональное указанному соотношению интервалов времени между импульсами, однозначно определяет величину углового смешения растров , а следовательно, и искомую величину момента вращения на валу. Это отношение фиксируется электроизмерительным прибором (цифровым вольтметром) 23, подключенным к выходам триггера 19 через логометрическое устройство 22 и интегрирующие цепочки 20 и 21.

Динамометр можно использовать также для измерения знакопеременного момента вращения.

Использование в яинамсметре дополнительного ряда щелей, дополнительных фотоэлектрической пары и информационного тракта, частотомера, коммутатора и однополярного инвертора позволяет рао-иирить диапазон измерения при сохранении точности измерения за счет обеспечения характеристики динамометра близкой к линейной при коммутации основного и дополнительного информационных трактов.

Формула изобретения Фотоэлектрический динамометр момента вращения, содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями, угловая ширина которых в два раза больше ширины перемычек между ними, основную фотоэлектрическую пару,источник света и фотоприемник которой расположены по разные стороны от дисков,основной информационный тракт в виде последовательно соединенных усилителя-ограничителя, вход которого связан с

основным фотоприемником,дифференцирующего блока и одностороннего ограничителя, и измерительную схему со счетным триггером на входе, отличающийся тем, что, с целью

5 расширения диапазона измерения, в него введены дополнительные фотоэлектрическая пара и информационный тракт и последовательно соединенные частотомер, электронный коммутатор

0 и однополярный инвертор, а в дисках выполнены на радиусе, отличном от радиуса основных щелей, дополнительные равномерно расположенные одинаковые щели с угловым шагом, равным угловому шагу основных щелей, причем дополнительные щели имеют разнополярный угловой сдвиг относительно соответствующих основных секторных щелей на 1/12 углового шага, при этом

0 выходы односторонних ограничителей информационных трактов соединены с соответствующими входами частотомера, выход однополярного-инвертора связан со входом счетного триггера,

5 а выходы дифференцирующих блоков дополнительно соединены с электронным коммутатором.

Источники информации, Q принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство CCCf

№ 409096, кл. G 01 L 3/12, 28.06.71.

2.Авторское свидетельство СССР № 569883, кл. G 01 L.3/12, 30.07.75 (прототип).

ПJIDП |-I П

II .II1

IIIII

II II Г

n Пd

I I I

t

ж .Г-, rTTnГТ