Фотоэлектрический торсиометр

 

Союз Советски к

Соцналнеткческнк

Уеспубннк (16711388 (6l ) Дополнительное к авт.. сеид-ву (22) Заявлено 20. 12.77(2l ) 2556865/18-10 с присоединением заявки РЙ (23 ) Приоритет

Опубликовано 25.01.80 Бюллетень Ж .5

Дата опубликования описания 28 0).80 (53)М. Кл.

G 01 L 3/12 йеударствввпМ квинтет

ФСФР вв делам юебретеннй и втврктий (53) УДК 5З1 781 (088.8) (72) А вторн изобретения

E M. Оксман, В. Э. Свидерская, P. В. Фишкин и Е. В. Шатаев

Дзержинский филиал Научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения (7l) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОРСИОМ ЕТР

Изобретение относится к области сил измерительной техники и может быть использовано для измерения крутящего момента.

Известное устройство для измерения крутящего момента, содержащее установленные на упругом валу два диска с прорезями, иСточники освещения, фотоприемники и измерительную схему, не обеспечивает требуемой точности измерения (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоэлектрический горсиометр, содержащий два рядом расположенных диска, связанных с концами базового участка торсионного вала и имеющих прорези на ободе, с одной стороны которых расположен источник света, а с другой стороны —. фотоэлементы, связанные с соответствующими входа- ми из мери тельной схемы, с ос тоящей из двух идентичных усилительно-формирующих каналов, выходы которых связаны с входами блока регисграции 2g .

Недостатком такого торсиомегра так же является низкая точность измерения из-за фазовых искажений, вносимых неодинаковым изменением формы импульсов с фотоэлементов дри изменении скорости вращения вала, обусловленных неиденгичносгью частотных характеристик фотоэлементов и влиянием вибрации, а также изменением коэффициента передачи усилительно-формирующих каналов.

Белью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная пель в горсиомегре по настоящему изобретению достигается за счет того, что он снабжен блоком автоматической компенсации фазовых ошибок, включающим два фазоинвергора, интегрирующий усилигель, аммигерный повторитель и сумматор, выход которого связан с входом интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входами эмиггерного повторителя и одного фазоипвергора, выходы которых соединены соогветсгвенно с входами первого и вгорого ветствующими прорезями растровых дисков 2, модупирующих поток света or источника света 3, пропорционален крутящему моменту на валу. Полученный световой поток, изменяя сопротивпение фотоэлементов 4, соответствующим образом изменяет напряжение на входе предварительных усилителей 5,6, имеющих переменный коэффициент усиления, благодаря усилителям отрицательной обратной связи

7,8. Усиленный сигнал поступает ыа усидитепи-ограничитепи 9 и 10, выходной импульс которых имеет постоянные амппитуду и крутизну переднего фронта, пропорционапьную крутизне переднего фронта выходного ил пудьса в момент времени, когда величина последнего станет равной пороговому напряжению срабатывания усипитепей-ограничителей. Величина порогового напряжения выбирается с помощью сопротивления 11,12 одинаковой дпя обоих каналов и равной примерно напряжению входных импульсов в точке с максимапьной крутизной передних фронтов дпя повыщения чувствитепьности и помехоустойчиво с ти эпек тронной схе мы, И з переднего фронта полученных импульсов дифференцирующие усипитепи 13 и 14 формируют прямоугопьные импульсы с амппи гудами, пропорциональными крутизне входных импульсов, Вторые дифференцирующие усипигели 1 5, 16 позволяю т получить и мпупьсы с амппитудами, пропорционапьными крутизне входных импупьсов, и фиксированной дли тел ьнос тью. Диоды 1 7, 1 8 и 1 9, 2 0 отсекают задние фронты соответствующих продиффереыцированыых и лпупьсов. Импупьсы с усипительно-формирующих канадов запускают триггер 28 регистрирующего устройства, постоянная составляющая импульса с которого выделяется интет.рирующим устройством 29 и поступает ыа ре гистрирующий прибор 30. Эти же илптупьсы поступают на автоматический взаимный корректор крутизны, который работает спедующим образом. Если крутящий момент равен нупю, а импупьс с фотоэпемента, например, первого канада (I) увепичипся, это приведет к тому, что на выходе усипитепьно-формирующих каналов Т и Й в моменты (; и t, появятся импупьсы с ам ппи гудой * и % < соо тве тс твенно, причем т; C т;g, 1т„, > . Разность

1 (. — - ) представляет собой ошкб1 ку измерейия, Сигнал рассогласования, пропорциональный ($c % ), образованный инвертором 21, сумматором 22 и интегрирующим усилителем 23, поступает че3

71 138.8 усилительно-формируюших канадов, при этом выход первого усипитепьно-формирующего канала подкпючен непосредстг,енно к сумматору, а второго — к сумматору через второй фазоинвертор. 5

Блок-схема предпагаемого торсиометра пре тставпена на чертеже.

Фотоэлектрический торсиометр содержит торсионный отрезок вала 1, к концу которого прикреплены с помощью втулок два рядом расположенных диска 2 с прорезями. Источник света 3 и два фотоэпемента 4 закреппены вблизи внешней и внутренней сторон ободов дисков соответственно„ФоФоэлементьт подкпючетпя на вход эпектронной измеритепьной схемы, состоящей из двух идентичных усипитедьпо-формирующих каналов I, Q, блока III автоматической компенсации фазовых оши-бок и блока регистрации ХУ. Усипитепьно- формирующие. канады состоят. из предваритепьных усилителей 5,6, усипитепей отрицательной обратной связи 7,8, усипитедей-ограничителей 9,10 с регупируемым порогом срабатывания 11, 12> диф15 ференцирующих усипитепей 13, 14 и 15, 16, диодов 17-20, отсекающих задние фронты продифференционированных импупьсо в.

Блок автоматической компенсации фа30 зовых ошибок, выполненный в виде автоматического взаимного корректора крутизны переднего фронта импульсов фотоэлементов друг по другу, предназначен дпя выдепения сигнала ошибки и управпе- 5 ния усипитепьно-формирующими каналами состоит из фазоинвертора 21, сумматора

22, интегрирующего усилителя 23, эмиттерного товторитепя 24 и фазоинверто40 ра 25, Сопротивление 26 предназначено дпя балансировки коэффициентов передачи усипитепьно-формирующих канадов в положении Б перекпючатепя 27.

Блок регистрации ХУ, предназначенный дпя получения сигнапа, пропорционального интервалу времени между управляющими импупьсами с усилительно- формирующих канадов, содержит триггер с раздельным

Я запуском 28, интегрирующий усилитель

29 и регистрирующее устройство (автоматический потенциометр) 30. Дпя питания устройства испопьзуется стабипизированный источник питания 31.

Устройство работает спедующим образом.

Угол скручивания торсиона l„a спедоватепьно, и изменение угпа методу coor5 7113 рез эмиттерный повторитель 24 в фазе, а через фазоинвергор 25 — в противофазе на соответсгвуюшие усилители обратной связи 7 и 8. При этом сигнал рассогласования будет уменьшать выходное сопротивление усилителя 7 и увеличивать выходное сопротивление усилителя 8. Вследствие этого коэффициент усиления предварительного усилителя 5 будет уменьшагьс я, а предварительного усилителя 6 — уве-1О личиваться до тех пор, пока крутизна переднего фронта импульсов обоих предварительных усилителей B момент срабатывания соответствующих усилителей -ограничителей не сравняется. При этом сигнал рассогласования и разность фаз импульсов, посгупаюших на триггер 28, будут равны нулю.

Таким образом автоматический взаимный корректор отработал сигнал ошибки.

Ф ор мула изобре гения

Фотоэлек грический торсиометр, содержащий два рядом расположенных диска, связа пц1х с концами базового участка торсионного вала и имеюших прорези на ободе, с одной стороны которых располо<А жен источ пп света, а с другой стороныфотоэлементы, связанные с соответствующими входами измерительной схемы, состояшей из двух идентичных усилительноформирующих каналов, выходы которых связаны с входами блока регистрации, отличающийсягем, что,сце лью повышения точности измерения, он снабжен блоком автоматической компенсации фазовых ошибок, включающим два фазоинвергора, интегрирующий усили гель, эмитгерный- повторитель и сумматор, выход которого связан с входом интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входами эмиттерного повторителя к одного фазоинвергора, выходы которых соединены соответственно с входами пер вого и второго усилительно-формируюших каналов, при этом выход первого усилительно-формирующего канала подключен непосредственно к сумматору, а вгорогок сумматору через второй фазоинвертор.

Ис гочники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ко 517815, кл. G 01 L 3/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

% 164148 кл. R 01 Lr 3/12, 1963 (прототип).

Заказ 8997/27

О 19 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4