Устройство для измерения угла вращения

Авторы патента:

G01D5/00 - Передача выходного сигнала от датчика с использованием механических средств; средства преобразования выходного сигнала датчика в другую переменную величину, если форма или вид датчика не препятствуют средству преобразования; преобразователи, специально не предназначенные для особых переменных величин (G01D 3/00 имеет преимущество; средства, предназначенные специально для устройств, замеряющих не мгновенные, а некоторые другие значения переменной величины, G01D 1/00; датчики, см. соответствующие подклассы, например G01,H01; для преобразования только тока или только напряжения в механическое смещение G01R 5/00; специально предназначенные для высоковольтных или сильноточных измерительных устройств G01R 15/04, G01R 15/14; измерение тока или напряжения с использованием цифровой

G01B7/30 - для измерения углов; для проверки соосности

Владельцы патента RU 2620777:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области измерительной и информационной техники. Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение процедуры измерения угла вращения. Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения угла вращения, содержащее исследуемый объект, источник излучения и частотомер, введены первый и второй блоки питания, преобразователь вращения в электрический сигнал, включающий в себя сельсин-датчик и сельсин-приемник, преобразователь напряжения, в качестве источника излучения используется микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, причем вход преобразователя вращения в электрический сигнал подключен к первому блоку питания, выход преобразователя вращения в электрический сигнал через преобразователь напряжения соединен с варактором микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, вход питания микроволнового генератора подключен к второму блоку питания, выход микроволнового генератора соединен с входом частотомера, ротор сельсина-датчика преобразователя вращения в электрический сигнал жестко скрепляется с исследуемым объектом. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.

Известна установка для изучения вращательного движения (см. RU 2104585 С1, 10.02.1998), которая содержит диск из диамагнетика с отверстиями по периферии и с ферромагнитным стержнем в центре, подвешенный к магниту с ферромагнитным сердечником, и установленные вблизи индукционный движитель и оптический датчик, подключенный к регистрирующему устройству, а также осесимметричное тело с возможностью установки на диске. Индукционный движитель представляет собой П-образный сердечник с тремя обмотками, две из которых намотаны во взаимопротивоположных направлениях и соединены с переключателем направления вращения. В качестве регистрирующего устройства может использоваться частотомер, состоящий из генератора, ключевого устройства и счетчика импульсов.

На базе этой установки, применяемой при проведении лабораторных работ, по показаниям счетчика импульсов можно определить угловую скорость вращения, угол поворота вращения диска и другие параметры вращательного движения.

Недостатком этой установки является температурная погрешность, связанная с изменением активного сопротивления обмотки индукционного движителя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятое автором за прототип устройство для измерения параметров вращающего вала (см. SU 1613936 А1, 15.12.1990). Данное устройство содержит СВЧ-генератор, приемник, передающую антенну, приемную антенну, вращающийся вал, металлический диск с зубьями, жестко закрепленный на валу, спектроанализатор и частотомер. Здесь определенным образом подбираются и рассчитываются геометрические размеры диска и его зубьев, что позволяет получить измеряемую частоту, кратную угловой скорости вращения вала. О величине биений вала судят по соотношению гармоник спектра выходного сигнала, а угловую скорость вращения вала и ее сигнальность определяют по частоте выходного сигнала.

Недостатком этого известного устройства можно считать сложность процедуры измерения, связанную со спектральным анализом гармоник информационного выходного сигнала приемника.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение процедуры измерения угла вращения.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения угла вращения, содержащее исследуемый объект, источник излучения и частотомер, введены первый и второй блоки питания, преобразователь вращения в электрический сигнал, включающий в себя сельсин-датчик и сельсин-приемник, преобразователь напряжения, в качестве источника излучения используется микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, причем вход преобразователя вращения в электрический сигнал подключен к первому блоку питания, выход преобразователя вращения в электрический сигнал через преобразователь напряжения соединен с варактором микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, вход питания микроволнового генератора подключен ко второму блоку питания, выход микроволнового генератора соединен с входом частотомера, ротор сельсина-датчика преобразователя вращения в электрический сигнал жестко скрепляется с исследуемым объектом.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, преобразование вращательного движения вала силового цилиндра в частоту через выходное напряжение преобразователя вращения в электрический сигнал дает возможность измерить угол вращения частотой генератора с варакторной перестройкой частоты.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить задачу измерения угла вращения на основе измерения частоты генератора с варакторной перестройкой частоты с желаемым техническим результатом, т.е. с упрощением процедуры измерения угла вращения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Данное устройство содержит исследуемый объект 1, соединенный жестко с преобразователем вращения в электрический сигнал 2, первый блок питания 3, преобразователь напряжения 4, генератор с варакторной перестройкой частоты 5, второй блок питания 6 и частотомер 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В данном техническом решении рассматривается вопрос определения угла поворота, например, силового цилиндра вращательного движения (исследуемый объект 1), поршень которого при изменении давления рабочей среды в цилиндре перемещается вправо или влево. В силу этого связанный с поршнем выходной вал цилиндра поворачивается на определенный угол, величину которого требуется вычислить. Для этого выходной вал силового цилиндра жестко закрепляется с ротором сельсина-датчика преобразователя вращения в электрический сигнал 2. Сельсин-датчик и сельсин-приемник, образующие в данном случае преобразователь вращения в электрический сигнал, как известно, представляют собой устройства, имеющие ротор с обмоткой и статоры с обмотками и могут работать в индикаторном и трансформаторном режимах. В данном техническом решении используют неполный трансформаторный режим сельсинов. Согласно этому режиму соответствующие обмотки статора сельсина-датчика соединяют с соответствующими обмотками статора сельсина-приемника, а на обмотку ротора сельсина-датчика (вход преобразователя вращения в электрический сигнал) подают переменное напряжение с первого блока питания 3. При повороте ротора сельсина-датчика из-за перемещения выходного вала силового цилиндра в обмотке сельсина-приемника (выход преобразователя вращения в электрический сигнал) наводится электродвижущая сила, пропорциональная углу поворота ротора сельсина-датчика. После этого в цепи «обмотка сельсина-приемника и преобразователь напряжения 4» возникает напряжение, которое после выпрямления в преобразователе напряжения поступает на варактор генератора с варакторной перестройкой частоты 5. Предварительно для генерации микроволновых колебаний указанным генератором на его вход питания подают постоянное напряжение с выхода второго блока питания 6. Как известно, генераторы с варакторной перестройкой частоты при подаче на их варакторный вход постоянного напряжения могут перестраиваться по частоте. Следовательно, посредством изменения выходного напряжения преобразователя напряжения 4 можно перестроить генерируемую данным генератором частоту. Для измерения частоты генератора сигнал с его выхода подают на вход частотомера 7, где можно по частоте получить информацию о величине поворота вала силового цилиндра. Отсюда следует, что об изменении угла вращения вала силового цилиндра можно судить по изменению частоты генератора с варакторной перестройкой частоты. Одним из преимуществ предлагаемого устройства по сравнению с прототипом можно считать возможность без сложного схемного решения передавать информацию об угле вращения дистанционно на расстояние.

Таким образом, в данном изобретении на основе использования свойств сельсина-датчика, сельсина-приемника и генератора с варакторной перестройкой частоты можно обеспечить упрощение процедуры измерения угла вращения.

Устройство для измерения угла вращения, характеризующееся тем, что содержит источник излучения и частотомер, первый и второй блоки питания, преобразователь вращения в электрический сигнал, включающий в себя сельсин-датчик и сельсин-приемник, преобразователь напряжения, при этом в качестве источника излучения используется микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, причем вход преобразователя вращения в электрический сигнал подключен к первому блоку питания, выход преобразователя вращения в электрический сигнал через преобразователь напряжения соединен с варактором микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, вход питания микроволнового генератора подключен ко второму блоку питания, выход микроволнового генератора соединен с входом частотомера, ротор сельсина-датчика преобразователя вращения в электрический сигнал жестко скрепляется с исследуемым объектом.

Похожие патенты:

Устройство инициирования // 2554318

Изобретение относится к области радиоэлектроники и касается устройства инициирования. Устройство состоит из блока управления, содержащего источник питания, лазеры, и блока инициирования, содержащего преобразователь энергии лазерного излучения в напряжение и фотоэлектронный ключ.

Датчик на поверхностных акустических волнах для измерения концентрации моноокиси углерода // 2550697

Изобретение относится пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного контроля различных физических и химических величин. Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается в обеспечении максимальной чувствительность датчика к концентрации моноокиси углерода за счет использования в качестве импеданса, зависящего от концентрации моноокиси углерода, наностержней оксида цинка, сопротивление которых близко к сопротивлению излучения отражательного ВШП.

Шаблон позиционирования // 2431804

Изобретение относится к устройству, системе и способу выявления абсолютного положения объекта с использованием шаблона, содержащего два типа данных положения: положение шаблона относительно объекта и положение шаблона относительно воспринимающего устройства, например, камеры.

Шкала абсолютных значений и способ расчета абсолютных значений // 2382336

Изобретение относится к индуктосинному преобразователю угловых или линейных перемещений и способу определения абсолютных значений перемещений. .

Способ измерения параметра, воздействие которого на оптический чувствительный элемент обеспечивает изменение интенсивности света, и средство для его осуществления // 2364838

Изобретение относится к средствам дистанционного измерения, использующим изменение интенсивности света. .

Датчик дистанционного контроля физической величины на поверхностных акустических волнах // 2296950

Изобретение относится к пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного контроля различных физических величин. .

Способ установки мембранного тензорезисторного датчика для измерения давления в полимеризуемой массе при изготовлении крупногабаритных изделий // 2243506

Изобретение относится к области производства полимеров и может быть использовано для измерения давления в процессе полимеризации при изготовлении крупногабаритных изделий.

Электроизмерительный прибор // 2122180

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах с автоматическим сбором информации о значениях измеряемых величин. .

Электроизмерительный прибор // 2121661

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в системах с автоматическим сбором информации о значениях измеряемых величин.

Электроизмерительный прибор // 2121135

Бесконтактный истинно двухосевой датчик угла поворота вала // 2615612

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области бесконтактных измерений угла поворота вала. Бесконтактный истинно двухосевой датчик угла поворота вала использует магнитную систему на основе малого дипольного диаметрально намагниченного магнита, совершающего угловое движение с двумя степенями свободы в рабочей плоскости, параллельной лицевой поверхности программируемого двухосевого энкодера Холла с интегрированными магнитоконцентрирующими (ИМК) дисками, выполняющими физическое преобразование магнитного поля в рабочей плоскости в перпендикулярное, к которому истинно чувствителен датчик Холла с ИМК, при этом используются другие типы датчиков, высокочувствительные только к компонентам магнитного поля в рабочей (XY) плоскости и полностью или сравнительно малочувствительные к вертикальной составляющей (Z) магнитного поля, а интегральный компонент истинно двухосевого датчика может быть смонтирован с любой стороны платы, также центральный конструктивный компонент или элемент детали корпуса – вставка – жестко соединен с корпусом и обеспечивает точное позиционирование в корпусе статора друг относительно друга дипольного магнитного ротора и интегрального компонента двухосевого магниточувствительного датчика с оптимальным рабочим расстоянием между ними, кроме того, в датчике угла поворота вала используется дипольный магнит, намагниченный параллельно той плоскости, в которой ротор совершает рабочее угловое движение с двумя степенями свободы, также имеется интегральный истинно двухосевой магниточувствительный датчик (энкодер) с синусно-косинусными первичными выходными сигналами, включенный в схему обработки сигнала, и избыточный интегральный датчик, объединяющий в одном интегральном корпусе два магниточувствительных элемента.

Узел датчика угла сцепки // 2613123

Группа изобретений относится к системам помощи водителю и технологиям активной безопасности для транспортных средств, в частности к узлу датчика угла сцепки, который может использоваться вместе с системой помощи при движении задним ходом с прицепом.

Способ контроля целостности лопастей несущего винта вертолета и устройство для его осуществления // 2593652

Группа изобретений относится к способу и устройству контроля целостности лопастей вращающегося несущего винта вертолета. Для контроля целостности лопастей вращающегося несущего винта вертолета устанавливают на роторе несущего винта возбудитель оборотной метки, а напротив на неподвижной части корпуса - неподвижный бесконтактный оборотный датчик, регистрируют электрические импульсы, формируют оборотные прямоугольные импульсы, измеряют временные интервалы между импульсами, получают информацию о периоде вращения ротора несущего винта, устанавливают на неподвижной части корпуса излучающую антенну определенной диаграммы направленности, устанавливают приемную антенну определенным образом, формируют зондирующее сверхвысокочастотное излучение, детектируют принятый отраженный сигнал приемной антенной, усиливают его, формируют лопастные прямоугольные импульсы, определяют временные интервалы между импульсами, идентифицируют номера лопастей, формируют сигнал неисправности при отклонении измеренных временных интервалов и амплитуд от заданных эталонных значений.

Способ калибровки и устройство измерения угла на основе мостового магниточувствительного датчика // 2589755

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам калибровки и устройствам измерения угла на основе мостового магниточувствительного датчика, и может быть использовано в автомобильной технике, станкостроении, авиационной и ракетной технике и других областях, где требуется измерять углы до 90° с помощью датчиков на основе магниторезисторов или элементов Холла.

Способ измерения угла поворота вала привода и устройство для его реализации // 2580153

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в следящих приводах, в автоматических системах управления мобильными объектами и в робототехнике.

Устройство контроля точности аналогового и цифрового преобразователей угла // 2575467

Изобретение относится к области измерительных электрических машин и цифровых преобразователей угла. Достигаемый технический результат - повышение точности контроля указанных изделий.

Индукционный датчик углового положения // 2570232

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений (поворотов), с помощью преобразователя перемещения индукционного типа.

Индукционный датчик и способ изготовления такого индукционного датчика // 2546850

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой индукционный датчик для измерения земного магнитного поля. Датчик содержит электромагнитный узел обнаружения магнитного поля, размещённый на маятнике.

Датчик углового положения и узел, содержащий вращающуюся систему и такой датчик // 2540455

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик для непрерывного измерения углового положения (θа) вала. Датчик содержит статор, ротор, соединяемый с валом.

Многоступенчатый датчик угла // 2529825

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматики для получения выходных напряжений, пропорциональных углу поворота.

Устройство диагностики контактов силового электрооборудования // 2647995

Изобретение относится к устройствам диагностики контактов в сильноточной аппаратуре, а также к средствам сигнализации пожарной опасности и может быть использовано, в частности, в кораблестроении для предупреждения пожарной опасности корабельного электрооборудования, потенциально подверженного преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям. Устройство диагностики контактов силового электрооборудования содержит группы диодов, подключенных к попарно взаимодействующим группам контактных деталей этого оборудования, подключенный к этим диодам индикатор напряжения с выходом, подключаемым к формирователю аварийного сигнала системы диагностики. При этом к контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены одним полюсом, а к контактным деталям другой - другим полюсом, противоположные полюса диодов каждой группы соединены между собой и подключены на соответствующие их полярности входы индикатора напряжения. К контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены через пары металлических лепестков, консольно закрепленных на электротеплоизоляторе. По меньшей мере, один из лепестков выполнен из термобиметалла с активным и пассивным слоями. Лепестки выполнены с одинаковой длиной консольной части и установлены на расстоянии, равном величине смещения конца первого лепестка при его температурной деформации, соответствующей величине регистрируемой температуры. На взаимодействующих концах лепестков могут быть установлены накладки из тугоплавкого материала. Изобретение позволяет сократить последствия деструктивного влияния потенциальных средств преднамеренного силового электромагнитного воздействия на корабли за счет повышения точности диагностики контактов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.