Устройство для измерения угла поворота вала

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения углов поворота. Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства. Для этого в устройство ДЛЯ измерения угла поворота вала, содержащее корпус, первую шкалу, модулятор с приводом, два импульсных датчика, поворотную втулку, вал, амплитудный дискриминатор , блок усреднения, блок вычисления , регистратор, введены три импульсных датчика, вторая и третья шкалы, коммутатор, блок синхронизации , диск. Поставленная цель достигается путем исключения неопределенных ситуаций, возникающих при измерении на первой шкале.путем переключения измерительного канала с первой шкалы на вторую шкалу. Моменты переключения первой и второй шкал S определяются с помощью третьей шка (Л лы, штрихи растра которой шире, чем с у первой и второй шкал. 2 ил.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (594 Н 03 М 1/24 Ci 0 1 26

1 с* 3 -

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3852040/24-24(22) 27.11,84 (46) 15 ° 10.86. Бюл. 9 38 (72) В.И.Урьяш, З.А.Слив, И.Г.Бронштейн и М.Е.Лазарев (53) 681.325(088.8) (56) Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин, М.-Л.: Энергия, 1966, с. 59.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1023196, кл. 6 01 В 11/?6, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения углов поворота. Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства. Для этого

„„SU„„1264340 А1 в устройство для измерения угла поворота вала, содержащее корпус, первую шкалу, модулятор с приводом„ два импульсных датчика, поворотную втулку, вал, амплитудный дискриминатор, блок усреднения, блок вычисления, регистратор, введены три импульсных датчика, вторая и третья шкалы, коммутатор, блок синхронизации, диск. Поставленная цель достигается путем исключения неопределенных ситуаций, возникающих при измерении на первой шкале, путем переключения измерительного канала с первой шкалы на вторую шкалу. Моменты переключения первой и второй шкал 3 определяются с помошью третьей шкалы, штрихи растра которой шире, чем %Ф Ф у первой и второй шкал. 2 ил.

1264340

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения углов поворота.

Цель изобретения — повышение точности и надежности устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения угла поворота. вала; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит корпус 1, модулятор 2, привод 3, импульсные датчики А-8, шкалу 9 в виде штрихового растра, поворотную втулку 10, вал

II шкалу 12 в виде и-штрихового растра, шкалу 13 в виде Z-штрихового растра, штрих 14, соответствующий начальному отсчету шкал 12 и 13 амплитудный дискриминатор 15, коммутатор 16, блок 17 измерения временного интервала, блок.18 усреднения, блок 19 вычисления, регистратор 20, блок 21 синхронизации и диск 22.

Устройство работает следующим образом.

Подают питание на привод 3 и приводят модулятор 2 во вращение с постоянной скоростью. 1(1трихи шкал 12 и 13 возбуждают импульсы тока на выходе импульсных датчиков 4-7, Импулвсы от всех штрихов шкал 12 и 13 sa исключением тех, которые возбуждены маркированным штрихом 14, одинаковы по своим параметрам. Такие импульсы отличаются от остальных, например, по амплитуде.

3а один оборот модулятора 2 возникают четыре маркированных импульса, соответствующие штриху 14: два с датчиков 4 и 5, и два с датчиков

6 и 7.

На фиг. 2 приведены диаграммы импульсов, поступающих с датчиков 4-7 соответственно.

На временных диаграммах обозначены: Т вЂ” период оборота модулятора 2, и 1, t ()- временной интервал между двумя соседними импульсами, поступающими с одного из датчиков 5-7;

t t,...,t,„(t и,...,t ) - временные интервалы между импульсами, поочередно поступающими с неподвижного датчика 4 (6) и подвижного датчика 5 (7); Т„ — временной интервал между двумя маркированными импульсами, соответствующий действительному измеряемому углу о(; » - маркированный импульс, 45

55 о(=с4 .m+Кt. о(ы, (ь) где о(., „1 в угол, соответствующий величине периода шкалы 12

360 (oC — ---- ) ° "(" и

m — число углов Ы „, уклады вающихся в измеряемом угле с(.;

- среднее арифметическое иэ ! и последовательных временных интервалов t . .между ! импульсами, поочередно поступающими.с датчиков 4 и 5;

К. — коэффициент преобразования ед. угла/ед. времени.

Результат измерения отображается регистратором 20.

Так как измерительные оси непод-вижных(и связанных с валом) датчиков

4-7 согласованы между собой, то временной интервал Т, возбуждаемый маркированным штрихом, — один и тот же при измерений по шкалам 12 и 13.

Основным режимом работы принимают измерение угла поворота вала с помощью шкалы 12 и сопряженных с ней

>0 датчиков 4 и 5. В этом случае импульсы с датчиков-4 и 5 поступают на вход коммутатора 16, который подключен к амплитудному дискриминатору 15. Последний выдает на блок 17 измерения

15 два потока импульсов: первый содержит все импульсы без исключения, а второй только маркированные импульсы.

Блок 17 производит измерение временных интервалов между двумя соседними импульсами, поочередно поступающими с датчиков 4 и 5, а также определение числа m путем подсчета числа импульсов, поступающих с одного иэ датчиков (4 или 5) на интервале времени между двумя последовательными маркированными импульсами (на фиг. 2а, б эти счетные импульсы пронумерованы).

Блок 18 усреднения выполняет one30 рацию по формуле: ь

= - t

1() и 1

1: и выдает результат на блок 19 вычис35 ления, на второй вход которого по ступает сигнал, соответствующий значению m.

В блоке 19 результат измерения (искомый уголь ) определяется по

40 Ð>7>e

1264340

В случае, когда измеряемъ)й угол попадает в окрестность значений, кратных величине периода шкалы 12, и возникает опасность сбоя, штрих на шкале 9 занимает такое положение, 5 при котором срабатывает датчик 8 и выдает сигнал тревоги на блок 21.

Поскольку каждый из штрихов шкалы 9 намного шире штрихов шкалы 12 и расположен симметрично относительно

10 своего нулевого положения, то и угловая зона срабатывания датчика 8 симметрична относительно критичных значений измеряемого угла О, d

2с,...,(n-1)с(. 15

Блок 21, содержащий триггер и усилитель его выходного сигнала, срабатывает и выдает команду на коммутатор 16, блок 18 и блок 19.

Коммутатор 16 размыкает связь 20 датчиков 4 и 5 амплитудным дискриминатором 15 и подключает на его вход датчики 6 и 7, сопряженные со шкалой 13. Как и в первом режиме, амплитудный дискриминатор 15 формирует два потока импульсов, один из которых содержит все импульсы без исключения, а второй -только маркированные импульсы, Блок 17 выполняет измерения вре- 30 менных интервалов 1;()между двумя соседними импульсами, поочередно поступающими с датчиков 6 и 7, а также определение числа m путем подсчета числа импульсов, поступающих с одного из датчиков 6 и 7 на интервале времени между двумя последователь" ными маркированными импульсами (на фиг. 2в, r эти счетные импульсы пронумерованы).

Все указанные временные интервалы открываются импульсами с неподвижного датчика 4 (6), а закрываются импульсами с подвижного датчика 5 (7). g5

По команде блока 21 блок 18 усреднения изменяет первоначальную программу и выполняет операцию по формуле:

z. 50 е. (г) 7

i=1

Величина t.()поступает на первый вход блока 19, а значение m, определенное в блоке 17, — на его второй вход. В блоке 19 искомый угол oL определяется по формупе:

Ф=ы m+Kt 3 а(7.) i (z3 гдето — угол соответствующий ве0(7. )

t личине периода шкалы 13 ((= -- — );

360 ()

m - число углов d ),, укладыО(2 ) вающихся в измеряемом угле о(;

t — среднее арифметическое из

i(Z)

7. последовательных временных интервалов Ф. между .

I импульсами, поочередно поступающими с датчиков 6 и 7.

Программа работы блока 19 остается прежней за исключением того, что по команде с блока 21 постоянный множительЫ, заменяется на постоянный множитель с,(,)

Результат вычисления отображается регистратором 20.

Устройство продолжает работать

P таким образом, пока вал 11 не покинет опасную зону вблизи кратных

Ц„, значений угла. В этом случае штрих шкалы 9 выходит из рабочеи области датчика 8, сигнал на выходе этого датчика пропадает. Блок 21 возвращается в исходное положение, при этом командный сигнал, управляющий работой коммутатора 16, блоков

18 и 19 снимается, они приходят в исходное функциональное состояние с исходной программой работы, рассчитанной на обработку информации с датчиков 4 -и 5.

Таким образом, при появлении опасности сбоя устройство автоматически перестраивает свою работу, включается вспомогательный канал измерения .

Поскольку периоды растров шкал

12 и 13 близки между собой, то близко к й(), поэтому значения точного отсчета й;(„) существенно отличны от tP(z). В связи с этим величина, характеризующая удаление измеряемого угла от опасного сбоями значения t. t (т.е, à t

o() i(n) фиг. ?а, б ), при переходе к измерению угла 7-каналом становится равной ь7 =t -t. „(фиг. 2в, r), существенно отличной от ь „. Это и позволяет при переходе с первого канала измерения на второй получить значение точного отсчета, заведомо отличное от первого и следовательно, более удаленное от опаснои зоны, что позволяет надежно исключить сбои в работе устройства, 1264340

12

Формула изобретения

Устройство для измерения угла поворота вала, содержащее корпус, внутри которого расположены модулятор с приводом, два импульсных датчика, первый импульсный датчик закреплен на корпусе, а второй импульсный датчик — на поворотной втулке, соединенной с валом, на модуляторе размещена первая шкала, выполненная в виде растра линий одной ширины.с первым шагом, первый и второй импульсные датчики расположены против первой шкалы, амплитудный дискриминатор, блок вычисления, блок усреднения, регистратор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цельк повышения точности и надежности устройства, в него введены коммутатор, блок измерения временного интервала блок синхронизации, третий, четвертый и пятый импульсные датчики, вторая шкала, выполненная в виде растра иэ линий другой ширины с вторым шагом, третья шкала, выполненная в виде растра иэ линий одной ширины с вторым шагом, диск, на боковой поверхности которого размещена вторая шкала, диск расположен на входном валу, третья шкала расположена на модуляторе так, что начала первой и третьей шкал совмещены, причем ширина начальных штрихов первой и третьей шкал больше ширины остальных штрихов этих шкал, третий и пятый импульсные датчики расположены на корпусе, четвертый импульсный датчик — на поворотной втулке, третий и четвертый импульсные датчики размещены против третьей шкалы, пятый импульсный датчик размешен против второй шкалы, выходы первого, второго, третьего и четверто15 ro импульсных датчиков соединены с входами коммутатора, выход которого соединен через амплитудный дискриминатор с входом блока измерения временного интервала, первый выход

20 которого соединен с информационным

- входом блока усреднения, выход которого соединен с первым входом блока вычисления, второй вход которого соединен с вторым выходом блока измерения временного интервала, а выход — с входом регистратора, выход пятого импульсного датчика соединен через блок синхронизации с управляющими входами коммутатора, блока ус30 реднения и блока вычисления.

1264340 ф)иР2

Составитель А.Сидоренко

Техред А.Кравчук Корректор. F.. Сирохман

Редактор А.Orap

Заказ 5574/57 Тираж 81б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4