Цифровой измеритель крутящего момента

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и -позволяет повысить точность и быстродействие устройства, которое содержит упругий вал 1,индукторы 2 и 3 с метками 4, импульсные датчики 5, 6 и 7,схемы И 8 и 9,генератор 10 импульсов , счетчики 11, 12 и 13 импульсов , триггеры 14, 15, 16 и 17, блок 18 деления, регистр 19 числа, делители 20 и 21 частоты и одновибраторы 22, 23 и 24. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет обеспечить получение результата измерения крутящего момента, который не будет содержать погрешностей от неточности изготовления зубьев индукторов 2 и 3, а также ослабить погрешность из-за нестабильности скорости вращения индукторов 2 и 3. 1 ил. а се (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А3 (19) (11) (si) 4 G 01 L 3 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3919620/24-10 (22) 01.07.85 (46) 15.01.87, Бюл. В 2 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) M.В.Хохряков, А.Е.Редькин и О.M.Äåðôåëü (53) 531. 781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 558186, кл. G 01 L 3/10, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 996876, кл . G 01,Ь 3/ 10, 1981. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯ ЕГО

МОМЕНТА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и .позволяет повысить точность и быстродействие устройства, которое содержит упругий вал 1 èíäóêòîðû 2 и 3 с метками 4, импульсные датчики 5, 6 и 7,схемы И 8и 9,генератор 10 импульсов, счетчики 11, 12 и 13 импульсов, триггеры 14, 15, 16 и 17, блок 18 деления, регистр 19 числа, делители 20 и 21 частоты и одновибраторы 22, 23 и 24. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет обеспечить получение результата измерения крутящего момента, который не будет содержать погрешностей от неточности изготовления зубьев индукторов 2 и 3, а также ослабить погрешность иэ-за нестабильности скорости вращения индукторов 2 и 3. нл.

1 128355

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения крутящего момента, передаваемого вращающимся валом. 5 ляющий выход которого подключен к первому входу. триггера 16 .. Импульсный датчик 7 установлен с обеспечением индуктивной связи с метками 4 индуктора 3 и смещен относительно индуктивного датчика 6 на угол, равный половине углового шага меток 4 на индукторах 2 и 3, и подключен через счетчик 13 импульсов к второму и первому входам триггеров 16 и 17 соответственно.

Второй вход триггера 17 подключен к входу старшего разряда 30 счетчика

12 импульсов. Емкость счетчика 13 импульсов равна числу меток 4 на индукторе 3.

Цифровой измеритель момента работает следующим образом.

Процесс определения величины крутящего момента состоит из режимов измерения и коррекции.

В исходном состоянии счетчики 11, 12 импульсов обнулены, триггер 17 установлен в состояние "1", триггеры

15 и 16 установлены в состояние "0".

При вращении упругого вала 1 за ! один оборот счетчик 13 импульсов переполняется и формирует один импульс.

Начало режима измерения синхронизировано передним фронтом импульса с выхода счетчика 13 импульсов, поступающего на входы установки в "1" триггеров t6, 17. Положительным перепадом потенциала на выходе триггера 16 сформированный одновибратором

22 импульс устанавливает триггер 15 в состояние, когда на его первом выходе образуется разрешающий потенциал, поступающий на соответствующие входы схем И 8 и 9, На выходе схемы И 9 возникают импульсы с периодом Т, К (Т вЂ” период импульсов генератора 10,К вЂ” коэффициент деления делителя 20 частоты), подсчитываемые счетчиком 12 импульсов.

На третий вход схемы И 8 поступают квантующие импульсы с периодом следования Тс К (К коэффициент деления делителя 21 частоты).

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На чертеже представлена структурная схема цифрового измерителя момента.

Цифровой измеритель крутящего момента содержит упругий вал 1, по концам которого установлены индукторы 2 и 3 с метками 4, равномерно рас- 1g положенными по окружности, три импульсных датчика 5-7, две схемы

И 8, 9, генератор 10 импульсов, три ,счетчика 11, 12 и 13 импульсов, че,тыре триггера 14-17, блок 18 деления, 20 регистр 19 числа, два делителя 20, 21 частоты и три одновибратора 22-24 °

При этом совокупность элементов, включающая триггеры 15-17 и одновибраторы 22-24, образует логический 25 блок 25, выполняющий функции управления измерителем.

Блок 18 деления содержит на входах делимого и делителя регистры

26 и 27 чисел, подключенных к схеме 3р

28 деления.

Счетчик .12 импульсов состоит из цепочки младших разрядов 29, подключенных к старшему разряду 30. Импульсные датчики 5 и 6 установлены с обеспечением индуктивной связи с метками 4 индукторов 2 и 3 соответственно и подключены к соответствующим входам триггера 14, выход которого подключен к первому входу схемы 4р

И 8, выход которой через счетчик 11 импульсов подключен к регистру 26 блока 18 деления.

К разрядным входам регистра 27 блока 18 деления подключены разряд- 45 ные выходы счетчика 12 импульсов, вход которого подключен к выходу .схемы И 9, первый вход которой подключен к первому выходу триггера 15.

Генератор 10 импульсов через делители 50

20, 21 частоты подключен к вторым входам схем И 8 и 9.

Выходы триггеров 16 и 17 через одновибраторы 22 и 23 подключены к со" ответствующим входам триггера 15, первый выход которого подключен к третьему входу схемы И 8, а второй через одновибратор 24 - к управляю щему входу блока 18 деления, управНа первый вход схемы И 8 с выхода триггера 14 поступают импульсы с длительностью g Т, пропорциональный углу скручивания упругого вала 1 под действием измеряемого крутящего момента. На выходы схемы И 8 образуются пачки импульсов, которые суммируются счетчиком 11 импульсов

1283555

ыэм р 19 сч 10) где С вЂ” емкость младших разрядов

29 счетчика 12 импульсов, на выходе младших разрядов 29 счетчика 12 импульсов возникает последовательность импульсов, которая сосчитывается в старшем разряде 30 счетчика 12 импульсов. При этом первый из этих импульсов переводит триггер 17 в

"нулевое" состояние, чем подготавливается окончание режима измерения, который заканчивается при появлении а ближайшего очередного импульса со счетчика 13 импульсов, поступающего на "единичный" вход триггера 17.

Положительным перепадом потенциала на выходе триггера 17 сформированный одновибратором 23 импульс устанавливает триггер 15 в "нулевое" состояние, разрешающий потенциал на первом выходе триггера 15 снимается, схемы

И 8, 9, закрываются, счетчики 11, 12 импульсов прекращают счет, а сформированный от положительного перепада одновибратором 24 импульс поступает на управлякнций вход блока ,18 деления.

Таким образом, длительность режима измерения равна реальному времени измерения Т„ „ р, в которое укладывается целое число оборотов вала.

В момент окончания режима измерения в старшем разряде 30 счетчика 12 импульсов фиксируется число

40 С1э (8) s где а — основание системы счисления в которой работают счетчики

12 импульсов, n — число разрядов счетчика 12

45 импульсов, Известно, что результат деления любого числа, записайного в системе

n-i счисления с основанием а, на а получают сдвигом этого числа на

50 (n — 1) разрядов. Таким образом, с

1)четом выражения (7) реализация выражения (6) может быть выполнена путем деления числа II« на число (С1 + II  ), предварительно сдвину55:тое íà (n — 1) разрядов в сторону мпадшйх разрядов.

В начале режима коррекции на выходе одновибратора 24 формируется сигнал, по которому в блок 18 делеьТр Т„„„ (4) в течение всего режима измерения.

После переполнения младших разрядов

29 счетчика 12 импульсов, которое возникает при достижении расчетного времени измерения, II (2)

Т К,.

Отсюда с учетом выражения (1) следует, что длительность режима измерения определяется как п>О (П10+ С19 ) фиксируется чике 12 импульсов. Число импульсов, зарегистрированное счетчиком 11 в режиме измерения, равно: где Т вЂ” период следования импульсов со счетчика 13 импульсов

Первая дробь выражения (4) равна числу импульсов. в пачке, а вторая числу пачек за время Т,„ .

Заменив в выражении (4) отношение временных интервалов дТ,,, Т отношением пропорциональных им углов Ср

2П/z (где z — число меток на индйкаторе 2 или 3) и с учетом выражения (3) получаем, что.

10 г (П,+ С1 ) К1

«7 2 К

Назначение режима коррекции состоит в введении мультипликативной поправкй, выполняющей приведение полученного в режиме измерения результата к расчетному времени измерения

Тимм.p .

Приведение осуществляется делением

20 ти,м числа Il „иа отиаиаииа —;

ЫЗМ.P (6)

25 где П вЂ” окончательный результат изм мерения М, Поскольку Т„„г Т „,„р, результат

ДелениЯ Ты,„на Ты,мс р можно пРеДставить в виде целой части (единица) и т дробной, т.е. нъм — 1 + и м ы м.

Тном.р Т и м. р

+Пзо Тсч "Kго C + ПУо

С 19 Тсч К1) С ) Величина С может быть записана в

19 виде

1283555

П П . изм — 20 2o (j м го Тимм,р 2 9Р 1(г<

Формула и з о б р е т ения

Составитель А. Амаханов

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Редактор M.Öèòêèíà

Заказ 7427/37 Тираж 776 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 ния осуществляется запись делимого (число II« H3 еТ НКа 11 импульсов в соответствующие разряды, а также запись делителя из счетчика

12 импульсов со сдвигом на (и — 1) разрядов в сторону младших разрядов, Си 4о что эквивалентно числу . В

Сг9 результате после деления получены результаты

По окончании процесса деления на управляющем выходе блока 18 деления формируется сигнал, поступающий на первый вход триггера 16, свидетельствуя об окончании цикла измерения для подготовки к следующему циклу, 20 а результат записывается в регистр 19.

Цифровой измеритель крутящего момента, содержащий упругий вал, по концам которого установлены индукторы с метками, установленные на основании три импульсных датчика, первый из которых связан с одним индуктором, З0 а второй и третий — с другим индуктором, два элемента И, генератор импульсов, три счетчика импульсов, четыре триггера, входы одного из которых подключены соответственно к 35 первому и второму импульсному датчикам, а выход — к первому входу первой схемы И, выход которой соединен с входом первого счетчика импульсов, блок деления, вход делителя которо- 40

ro соединен с выходом второго счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу второй схемы И, первый вход которой подключен к первому выходу второго триггера, и регистр лисла, подключенный к блоку деления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены два делите— ля частоты, выход одного из которых подключен к второму входу второй схемы И, а вход — к генератору импульсов, и через второй делитель частоты - к второму входу первой схемы И, третий вход которой подключен к первому выл оду второго триггера, три одновибратора, через первый и второй из которых выходы третьего и четвертого триггеров подключены соответственно к первому и второму входам второго триггера, второй выход которого через третий одновибратор подключен к управляющему входу блока деления, вход делимого которого подключен к выходу первого счетчика, а управляющий выход — к первому входу третьего триггера, причем индукторы выполнены с метками, равномерно расположенными по окружности, а третий импульсный датчик установлен с угловым смещением относительно второго импульсного датчика на величину, равную половине углового шага меток на индукторах, и подключен через третий счетчик импульсов, емкость разрядов которого равна числу меток на одном индукторе, ко второму входу третьего триггера и к первому входу четвертого триггера, второй вход которого подключен к входу старшего разряда второго счетчика импульсов,