Фотоэлектрический динамометр момента вращения

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИП ДИНАМОМЕТР МОМЕНТА ВРАИ1ЕНИЯ, содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками, размещенные по разные стороны от дисков источник света и фотоприемник, измерительную схему с усилителем-ограничителем йа входе и блоком сравнения двух последовательных импульсов на выходе, и электроизмерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены блок сравнения длительностей положительных и отрицательных полуволн сигнала с фотоприемника, выполненньй в виде широтно-импульсного демодулятора, пороговая схема и электронный коммутатор , причем вход широтно-импульсного демодулятора связан с выходом усилителя-ограничителя, выход - с входом пороговой схемы и одним входом электронного коммутатора, другой вход которого связан с выходом бло (Л ка сравнения двух последовательных импульсов, а выход - с электроизмерительным прибором, при этом управляющий вход электронного коммутатора соединен с выходом пороговой схемы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) 3(59 (01 L 3/12

1 ч"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3545875/18-10 (22) 21.01.83 (46) 07.05 ° 84. Бюл. N 17 (72) Л.M. Духовный и С.Д. Трифонов (71) Государственный всесоюзный ордена

Трудового Красного Знамени научноисследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машннйо-тракторного парка (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 409096, кл. С 01 Ь 3/12, 28.06.71.

2..Авторское свидетельство СССР

Ф 569883, кл. С 01 Ь 3/12, 30.07.75 (прототип). (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИНАМОМЕТР

МОМЕНТА ВРАЩЕНИЯ, содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками, размещенные по разные стороны от дисков источник света и фотоприемник, измерительную схему с усилителем-orраничителем на входе и блоком сравнения двух последовательных импульсов на выходе, и электроиэмерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены блок сравнения длительностей положительных и отрицательных полуволн сигнала с фотоприемника, выполненный в виде широтно-импульсного демодулятора, пороговая схема и электронный комму". татор,причем вход широтно-импульсного демодулятора связан с выходом усилителя-ограничителя, выход - с входом пороговой схемы и одним входом электронного коммутатора, другой вход которого связан с выходом бло" . ка сравнения двух последовательных импульсов, а выход — с электроизмерительным прибором, при этом управляющий вход электронного коммутатора соединен с выходом пороговой схемы.

1 1091

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения момента вращения на валах.

Известен фотоэлектрический динамометр момента вращения, содержащий установленные на валу два растровых диска, размещенные по разные стороны от дисков фотоприемник и источник света и измерительную цепь Г 11. 1О

Однако данный динамометр не обеспечивает требуемой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фотоэлектрический динамометр момента вращения, . содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками, размещенные по разные стороны от дисков источник света и фотоприемник, измерительную схему с усилителем-ограничителем на входе и блоком сравнения двух последовательных импульсов на выходе, и электроизмерительный прибор (2 3.

Недостатком известного динамометра является ограниченный диапазон измерения, не превьппающий 1/3 углового шага растров т.е. не превьппающий величины - --д- где Й вЂ” число секторных

1 2п.

Й щелей каждого растра.

Целью изобоетения является расширение диапазона измерения.

Указанная цель достигается тем, что в фотоэлектрический динамометр момента вращения, содержащий установленные на валу два растровых диска с секторными щелями и заслонками, размещенные по разные стороны от дис40 ков источник света и фотоприемник, измерительную схему с усилителем-ограничителем на входе и блоком сравнения двух н импульсов на выходе, и электроизмерительный прибор, введен блок сравнения длительностей положительных и отрицательных полуволн сигнала с фотоприемника, выполненный в виде широтно-импульсного демодулятора, пороговая схема и электронньп коммутатор, при" чем вход широтно-импульсного демодулятора связан с выходом усилителяограничителя, выход — с входом пороговой схемы и одним входом электронного коммутатора, другой вход которого связан с выходом блока сравнения двух последовательных импульсов,, а

038 выход — с электроизмерительным прибором, при этом управляющий вход электронного коммутатора соединен с выходом пороговой схемы.

На чертеже представлена функциональная схема динамометра.

Фотоэлектрический динамометр момента вращения содержит два идентичных дисковых растра i н 2 с угловой шириной непрозрачных секторных заслонок, равной половине угловой ширины секторных щелей. Растры закреплены на скручиваемом валу 3 с помощью фланцев 4 и 5. С одной стороны растров помещен источник света 6, с другой — фотоприемник 7.

Измерительная схема содержит усилитель.-ограничитель 8, вход которого связан с фотоприемником, а выход— через дифференцирующий блок 9 и ограничители 10 и 11 со входами схемы 12 сравнения двух последовательных импульсов, выполненной в виде триггера, выходы которого через интегрирующие цепочки 13 и 14 и электронный коммутатор 15 соединены с электроизмерительным (показывающим или регистрирующим) прибором 16, например цифровым вольтметром.

Выход усилителя-ограничителя 8 также связан со входом блока 17 сравнения длительностей положительных и отрицательных полуволн сигнала, выполненного в виде широтно-импульсного демодулятора, содержащего, например, опорные диоды 18 и 19, конденсаторы

20 и 21 и кольцевую схему, состоящую из циодов 22-25 и переменного резистора 26.

Выход широтно-импульсного демодулятора 17 через электронный коммутатор 15 соединен с электроизмерительным прибором 16 и с пороговой схемой

2?, преимущественно в виде триггера

Шмитта, выход которого подключен к управляющему входу электронного коммутатора 15.

Устройство работает следующим образом.

Растры 1 и 2 в исходном положении устанавливаются так, чтобы оси симметрии непрозрачных секторных заслонок одного растра были совмещены с осями симметрии секторных щелей другого растра. При вращении вала 3 на фотоприемнике 7 образуется последовательность равномерно чередующихся через определенные интервалы времени

1091ОЗ8 4 четных и нечетных импульсов, длительности которых пропорциональны угловой ширине соседних щелей сопряженных растров.

Усиленные по напряжению и ограни- ченные по максимуму и минимуму усилителем-ограничителем 8, импульсы дифференцируются цепочкой 9. Импульсам отрицательной полярности на выходе дифференцирующей цепочки 9 при 1р

Ф этом соответствует момент перекрытия светового потока передними кромками непрозрачных секторных заслонок обоих растров; импульсам положительной полярности — момент прохождения задними кромками этих же секторов пространства между источником 6 света и фотоприемником 7. Продифференцированные с выхода усилителя-ограничителя 8 сигналы ограничиваются с одной стороны до нулевого значения напряжения ограничителями 10 и 11.

Импульсы отрицательной полярности с выходов ограничителей 10 и 11 подаются на входы схемы сравнения двух последовательных импульсов.

При относительномугловом сдвиге растров, меньшем +, интервалам ñ времени между импульсами одной полярности на выходах ограничителей

10 и 11 соответствуют два значения, пропорциональные угловой ширине со1седних секторных щелей сопряженных растров.

При подаче на вход триггера 12

35 последовательности. импульсов, интервалы между которыми равномерно чередуются в зависимости от угловых размеров щелей, величина напряжения на обоих выходах триггера 12 будет опре40 деляться соотношением угловых размеров соседних щелей сопряженных растров, т.е. величиной крутящего момента на валу.

Одновременно сигнал с выхода усилителя-ограничителя 8 подается на вход широтно-импульсного демодулятора

17, где осуществляется сравнение длительностей импульсов положительной и отрицательной полярности, пропорцио- нальных угловой ширине соответственно секторных целей и заслонок сопряженных растров.

В случае относительного углового смещения растров из исходного положе- 5 3I ния на величину, не превышающую + у, суммарная угловая ширина соседних секторных щелей сопряженных растров, а также угловая ширина непрозрачных секторных заслонок есть величина постоянная, При этом напряжение на выходе широтно-импульсного демодулятора 17 (разность напряжений на конденсаторах 20 и 21) также не зависит от углового смещения растров и с помощью переменного резистора

26 устанавливается равным нулю, При отсутствии напряжения на выходе широтно-импульсного демодулятора 17 и соединенном с ним входе триггера

Шмитта 27 отсутствует и сигнал на управляющем входе электронного коммутатора 15, с помощью которого осу" ществляется коммутация выходных це пей блоков 12-14 сравнения и широтноимпульсного демодулятора 17.

В случае отсутствия сигнала на управляющем входе коммутатора 15 разность напряжения на выходах триггера 12 пропорциональная относительному угловому смещению растров, фиксируется электроизмерительным прибо" ром 16, подключенным к триггеру 12 через интегрирующие цепочку 13, 14 и коммутатор 15.

В случае, когда относительное угловое смещение растров превышает

+ вЂ, суммарная длительность полоI жительных полуволн сигнала на выходе фотоприемника 7 (и, следовательно, на выходе усилителя-ограничителя 8) увеличивается, а длительность отрицательных полуволн сигнала уменьшается.При этом на конденсаторах 20 и 21 широтно-импульсного демодулятора 17 возникает разность напряжений, пропорцио" нальная угловому смещению растров и величине крутящего момента на валу.

Напряжением с выхода широтно-им пульсного демодулятора 17 запускается триггер Шмитта 27, с выхода которого на управляющий вход электронного коммутатора 15 подается сигнал, блокирующий выходные цепи блоков

12 - 14 сравнения, и деблокирующий выходные цепи широтно-импульсного демодулятора. Напряжение на выходе широтноимпульсного демодулятора также измеряется электроизмерительным прибором 16.

Использование в измерительной схеме фотоэлектрического динамометра широтно-импульсного демодулятора, пороговой схемы и электронного коммутатора позволяет увеличить диапазон

Jl измерения крутящего момента от

23Г ЗК до. — (по углу скручивания вала1 при

Зй сохранении высокой точности.

1091038

Тираж 823 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3072/39

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, ц

Составитель Г. Целибеев

Редактор П. Коссей Техред Л.Мартяшова Корректор Р, Бутяга