Устройство для измерения разности угловых скоростей вращающихся валов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей . Магнитные узлы 1 и 3 устанавливаются на измеряемые валы симметрично относительно чувствительных элементов 2 и 4. Применение ключевой схемы 8 и стабилизированного источника 10 тока позволяет формировать в обмотке 6.2 обратной связи прямоугольные импульсы тока, при наличии которых обеспечивается постоянство мощности , вьзделяемое в обмотке 6.2 обратной связи, а значит и автоколебания поворотной системы 5 с постоянной амплитудой и частотой.2 ил. с Ш 5 S wW 2 V сл 00 СП QD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 P 3/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l

10 5 б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3959957/24-10 (22) 04. 10.85 (46) 07.06.87. Бюл. 1Ô 21 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) А.Ю. Заозерский, А.И. Скалон, Д,Л. Васильев и К.Н. Явленский (53) 531.767:621.317.39(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 317978, кл. G 01 P 3/60, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 1205018, 18,07.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ

„„SU„„1315907 А 1 (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей. Магнитные узлы 1 и 3 устанавливаются на измеряемые валы симметрично относительно чувствительных элементов 2 и 4. Применение ключевой схемы 8 и стабилизированного источника 10 тока позволяет формировать в обмотке 6.2 обратной связи прямоуголь ные импульсы тока, при наличии которых обеспечивается постоянство мощности, выделяемое в обмотке- 6.2 обратной связи, а значит и автоколебания поворотной системы 5 с постоянной амплитудой и частотой.2 ил.

1 13

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения разности угловых скоростей вращающихся валов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена конструктивная и функциональная схема предлагаемого устройства„ на фиг. 2 — графики, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый магнитный узел 1, закрепленный на одном валу, первый чувствительный элемент 2, второй магнитный узел 3, закрепленный на другом валу, и второй чувствитель.ный элемент 4. Устройство содержит поворотную систему 5, состоящую из оси 5.1, помещенной в опоры 5.2 и скрепленной с первым 2 и вторым 4 чувствительными элементами, Устройство включает компенсирующий преоразователь 6, образованный постоянным магнитом 6.1, закрепленным на оси 5.1 и неподвижной обмотки

6.2 обратной связи. Датчик 7 положения состоит из двух пар излучателей

7.1 и 7.2 и фотоприемников 7.3 и 7.4 и заслонки 7.5, которая закреплена на оси 5.1 и имеет возможность перемещения в зазорах между излучателями

7.1 и 7.2 и фотоприемниками 7.3 и

7.4. Обмотка 6.2 обратной связи подключена к первому и второму выходам ключевой схемы 8. Выходы фотоприемников 7.3 и 7.4 подключены к входам ком паратора 9, выход которого подключен к второму входу ключевой схемы 8, соединенной первым входом со стабилизированным источником 10 тока.

Устройство также содержит последовательно соединенные одновибратор

11, схемы ИЛИ-НЕ 12, преобразователь

13 длительность — код и блок 14 индикации, а также схему И 15, выход которой подключен к второму входу блока 14 индикации. Вход одновибратора

11 соединен с первым выходом ключевой схемы 8 и с вторым входом схемы

ИЛИ-НЕ 12, выход которой подключен к первому входу схемы И 15, второй вход которой соединен с выходом одновибратора 11, Первый 1 и второй 3 магнитные узлы могут быть выполнены, например, в виде пар постоянных магнитов с осевой намагниченностью и зазором между разноименными полюсами. Первый 2 и второй 4 чувствительные элементы могут быть выполнены в виде алюминиеll0

Первый 1 и второй 3 магнитные узлы устанавливаются на измеряемые валы симметрично относительно чувствительных элементов 2 и 4. В исходном состоянии заслонка 7.5 перекрывает поток излучения одного из излучателей, например, 7.1. При этои второй излучатель 7.2 открыт, в результате на выходе фотоприемника 7.4.появляется сигнал, который подается на вход компаратора 9 и переключает его. Выходное напряжение компаратора 9 управляет ключевой схемой 8, которая подключает стабилизированный источник 10 тока к обмотке 6.2 обратной связи. Магнитное поле тока, протекающего в неподвижной обмотке 6.2, взаимодействуя с полем постоянного магнита 6.1, поворачивает его и, следовательно, заслонку 7.5 так, что она перекрывает поток излучения излучателя 7,2 и открывает поток излучателя

7.1. На выходе фотоприемника 7,4 появляется сигнал, который переключает компаратор 9 в другое устойчивое состояние. При этом ключевая схема

8 подключает стабилизированный источник 10 тока к обмотке 6.2 обратной связи так, что по ней течет ток противоположного направления. В результате постоянный магнит 6,1 также изменяет направление вращения на про,тивоположное. Далее процесс переключения повторяется и, следовательно, ось 5. 1 поворотной системы 5 вместе с первым 2 и вторым 4 чувствительными элементами совершает автоколебания.

Применение ключевой схемы 8 и стабилизированного источника 10 тока позволяет формировать в обмотке 6.2 обратной связи прямоугольные импульсы тока, при наличии которых обеспечивается постоянство мощности, выделяемое в обмотке 6.2 обратной связи, а значит и автоколебания поворотной системы 5 с постоянной амплитудой и частотой. При этом на первом выходе ключевой схемы 8 имеет место последовательность импульсов одинаковой длительности (фиг. 2 a ).

15907 2 вых дисков, закрепленных на оси 5.1.

Датчик 7 положения может быть выполнен с применением в качестве излучателей 7.1 и 7.2 светодиодов AJ1107A, а в качестве фотоприемников 7.3 и

7., — фототранзисторов ФТ-12.

Предлагаемое, устройство работает следующим образом.

15907 4

t0 х то «, Ъ« °

1 2 1 то

f5

Мвх2 К «« 2Суммарный момент, действующий на ось 5.1 поворотной системы 5, опреде-20 ляется

Этот момент уравновешивается ком-25 пенсирующим преобразователем 6, создающим момент к«« „„Тср (2) 3О где Т р сРеднее значение тока в обмотке.6.2 обратной связи;

К вЂ” коэффициент преобразования

К«1 компенсирующего преобразователя 6.

При прямоугольных импульсах тока в обмотке 6.2 обратной связи средний ток можно определить как

3 13

При вращении первого магнитного узла 1 с угловой скоростью «««„ на поворотную систему 5 действует крутящий момент где К вЂ” коэффициент преобразования первого 2 и второго 4 чувствительных элементов, определяемый конструктивными характеристиками.

При вращении второго магнитного узла 3 со скоростью си2 в противоположную сторону на поворотную систему

5 действует и момент

М ™вх Mвх2= K ("4 г) (1) схемы 8 пропорциональна величине разности угловых скоростей исследуемых валов.

При вращении первого t и второго

3 магнитных узлов с разными угловыми скоростями «д и «, 2 на поворотную

Систему действует суммарный крутящий момент М> 4 О, который согласно формуле (4) вызывает изменение длительности импульсов 1 и (фиг. 2 b ).

При этом выполняется условие

Импульсы 1 с первого выхода ключевой схемы 8 своим передним фронтом запускает одновибратор 11, на выходе которого формируется стабильный импульс с длительностью t равной длительности „ и « 2 при невращающихся магнитных узлах 1 и 3 (фиг. 2 в), "2 °

При поступлении импульсов t с выхода одновибратора 11 и первого выхода ключевой схемы 8 на схему ИЛИНЕ 12 на ее выходе образуются импуль(I« " 2 ) сы с длительностью

2 (фиг. 2 т ). Эти импульсы с длительностью, пропорциональной разности угловых скоростей ы, — «2, поступают на преобразователь 13 длительность— код, с выхода которого двоичный код поступает на первый вход блока 14 индикации.

Поскольку длительность импульсов

1 (E„,1 — т„2)

7 = -- — — — несет информацию только

I = (« — 7)

Io

cP " 2 Т о (3) 40 («4 ц 2) э (4)

К Т р где К

К к«« Iî

Таким образом, разность длительностей выходных импульсов ключевой где I — ток стабилизированного исо точника 10 тока; и — длительность импульсов пря"2 мого и обратного тока; 45

Т=Т + — период автоколебаний пово1 т ротной системы 5.

Поскольку в режиме динамического равновесия M> = M,, то из соотношений (1) — (3) следует, что

К-Т,, «« 2)

Ь

К к«« о об абсолютной величине разности угловых скоростей, то для определения знака разности служит схема И 15.

Если «,1 (фиг ° 2 6 ), а это равносильно тому, что «„y t, то на выходе схемы ИЛИ-НЕ 12 образуются импульсы ь такие, что передний фронт

«» I совпадает с задним фронтом импульсов (фиг. 2 ъ) . А если 1сЯфиг, 2 «1), то i„ < t и на выходе схемы ИЛИ-НЕ 12 будут импульсы «,„, задний фронт которых совпадает с задним фронтом импульсов t с выхода одновибратсра 11.

При поступлении импульсов «.1 и t соответственно на первый и второй вход схемы И 15 в первом случае Г „1 на ее выходе логический "0", а во втором случае 1 с i2 импульсы с длительностью . (фиг. 2 е) ° Таким образом, если w17I wg (с 1 72 ) на

К ш„°

Обработка сигнала идет в блоках аналогичным образом, а устройство при этом измеряет мгновенную угловую скорость ж„

u& axt а

Ибер йя д

Риг. 2

Составитель Ю, Мручко

Редактор И. Шулла Техред Л.Олийнык Корректор В. Бутяга

Заказ 2355/47 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 13159 втором входе блока 14 индикации логический "0", а если (d (ы („ (), то на второй вход поступают импульсы с „ » обеспечивающие индикацию знака разности угловых скоростей у,-м .

Величина разности й, - и, поступающая на первый вход, также отображается на блоке 14 индикации, При неподвижном, одном из магнитных узлов, например втором магнитном 10 узле 3, .а = О, на поворотную систему 5 действует крутящий момент только со стороны вращающегося первого магнитного узла 1, а формула (4) имеет вид 55

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения разности угловых скоростей вращающихся валов, содержащее первый магнитный узел, 07 6 жестко скрепленные первый чувствительный элемент и поворотную систему, компенсирующий преобразователь, датчик положения, последовательно соединенные стабилизированный источник тока и ключевую схему, а также компаратор, схему И блок индикации, при этом

Ф выходы фотоприемников датчика положения подключены через компаратор к второму входу ключевой схемы, соединенной первым и вторым выходами с обмоткой обратной связи компенсирующего преобразователя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены второй магнитный узел и второй чувствительный элемент, скрепленный с осью поворотной системы, последовательно соединенные одновибратор, схема ИЛИ-HE и преобразователь длительности кода, при этом вход одновибратора и второй вход схемы ИЛИ-НЕ подключены к первому выходу ключевой схемы, а схема И первым входом связана с выходом схемы ИЛИ-НЕ, вторым входом — с выходом одновибратора, а выходом — с вторым входом блока индикации,