Устройство для измерения параметров на вращающемся валу

 

О0 ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<„,957018

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.09.80 (21) 2978853/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G 01 L 3/10

G 01 L3/24

G 01 В 7/16

G О1 К 13/08 (53) УДК 531.781.2:

: 539.3; 536.51 (088.8) Государственный комитет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 07.09.82 ио делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

О. В. Галкин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

НА ВРАЩАЮЩЕМСЯ ВАЛУ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических величин на вращаюшемся валу, например деформаций, температуры, давления и т. д.

Известно устройство, в котором от стационарного источника энергии питание передается через врашаюшийся трансформатор, вторичная обмотка которого связана последовательно с выпрямителем и стабилизатором. Цепи питания стабилизатора обеспечивают работу последовательно соединенных электронных блоков: генератора трансформаторной мостовой цепи, усилителя и преобразователя «напряжение-частота», причем с выхода последнего через вращающийся конденсатор передается сигнал об измеряемом параметре на неподвижную часть аппаратуры (1).

Недостатком этого устройства является невозможность измерения нескольких параметров на вращающемся валу.

Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором осуществляется измерение двух параметров врчщаюшегося вала.

Устройство содержит формирователь прямоугольных импульсов, генератор, триггер, источник питания и связанную с ним первичную обмотку трансформатора, а также установленные на вращающейся части второй генератор, два образцовых резистора, состоящие из двух последовательно соединенных преобразователей ветви мостовой цепи в каждом канале измерения, вторичную обмотку трансформатора и последовательно

f0 соединенные с ней выпрямитель и стабилизатор (2) .

Недостатком известного устройства является малочисленность измеряемых параметров врашаюшегося вала.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа измеряемых параметров.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй триггер, эле20 мент ИЛИ, светодиод и фотодиод, а в каждый измерительный канал введены резистор уравновешивания, компаратор напряжения, элемент И, ждуший мультивибратор, синхродетектор, при этом образцовые резисторы

95 ui8 образуют делитель, генераторы выполнены в виде генераторов линейно изменяющегося напряжения, триггеры — в виде триггеров

Шмидта, первый из которых подключен входом к-первичной обмотке трансформатора, а выходом к входу и рвого генератора и к носледовательнои цепочке из ждущих мультивибраторов, выходы которых дополнительно подсоединены к первым входам элементов

И из одноименных измерительных каналов, вторые входы всех элементов И подключены через формирователь прямоугольных импульсов к фотодиоду, а выходы элементов

И подключены к первым входам синхродетекторов из одноименных измерительных каналов, вторые входы всех синхродетекторов подключены к выходу первого генератора, второй триггер подключен входом к вторичной обмотке трансформатора, а выходом к входу второго генератора, к одному нз полюсов делителя и к одноименным полк сам всех мостовых ветвей, противоположные полюса которых связаны с нулевой шиной стабилизатора, к средней точке мостовой цепи каждого измерительного канала подключен первый вход соответствующего компаратора напряжения и через соответствующий резистор уравновешивается выход второго генератора, вторые входы всех компараторов напряжения подкл|очены к средней точке делителя, а выходы через элемент

ИЛИ вЂ” — к светодиоду, при этом второй триггер, элемент ИЛ И, резисторы ура вновешивания, компараторы напряжения и светодиод установлены на вращающейся части, а формирователь прямоугольных импульсов, фотодиод, элементы И, ждущие мультивибраторы и синхродетекторы установлены на невращающейся части.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство состоит из стационарного источника 1 питания, первичной 2 и вторичной 3 обмоток вращающегося трансформатора, выпрямителя 4, стабилизатора 5, второго триггера 6, делителя из двух образцовых резисторов 7, ветвей мостовых цепей

8 — 1, ..., 8 — i,...,8 — Nсизме,рительными преобразователями, второго генератора 9, резисторов 10 — 1, ..., 10 вЂ, ..., 10 †уравновешивания, компараторов 11 — 1, ..., 11 — i, I I — Nнапряжения,,схемы ИЛИ 12 на

N входов, светодиода 13, первого триггера 14, первого генератора 15, ждущих мультивибраторов 16 — 1, ..., 16 — i, ..., 16 — N, схем И

17 — 1; ..., 17 — i, ..., 17 — N, формирователя!

50 прямоугольных импульсов 18, фотодиода 19.

Целое число N больше двух определяет число измеряемых параметров. В состав устройства входят синхродетекторы 20 — 1, 55

20--i, ., 20 — N.

Устройство работает следующим образом.

Стационарный источник 1 питания передает напряжение питания синусоидальнои формы через первичную 2 и вторичную 3 обмотки трансформатора, которое выпрямляется в выпрямителе 4, фильтруется и стабилизируется на выходе стабилизатора 5, предназначенного для питания электронных блоков. Второй триггер 6 путем срабатывания при нулевом входном сигнале формирует из сигнала гармонической формы прямоугольные импульсы, частота следования которых равна частоте напряжения питания, а длительность — половине периода напряжения питания. При этом в мостовых цепях, образованных образцовым делителем 7 и ветвями мостовых цепей с измерительными преобразователями 8--1, ..., 8 — -i, ..., 8 — N, образуются напряжения разбаланса, пропорциональные или функционально связанные с измеряемыми физическими величинами.

Эти напряжения разбаланса, деиствуя на входы компараторов 11 — 1, ..., 11 i, ll- — N напряжения, удерживают их в одинаковых состояниях, например в нулевом.

Во время действия импульса с выхода второго триггера 6 во втором генераторе 9 происходит формирование линейно изменяющегося напряжения, которое через резисторы 10 — 1, ..., 10 — i, ..., 0 — N уравновешивания поступает в ветви мостовых цепей

8 — 1, ..., 8 — i,8 — N, выравнивая при этом выходные напряжения ветвей мостовых цепей с выходным напряжением делителя из двух образцовых резисторов 7. Значения сопротивлений резисторов 10 — 1, ..., 10 вЂ, 10 †уравновешивания различны и обеспечивают уравновешивание во время импульса сначала первой мостовой цепи, состоящей из делитсля 7 и ветви мостовой цепи 8 — 1, затем второй мостовой цепи: состоящей из делителя 7 и ветви мостовой цепи 8 — 2. В момент уравновешивания каждой из мостовых цепей происходит срабатывание соответствующего компаратора напряжения, формирующего короткий по времени импульс, что приводит к срабатыванию схемы ИЛИ 12 и кратковременной вспышке светодиода 13. В рассматриваемом случае сначала срабатывает первая схема 11 — 1 сравнения, затем вторая — 11 — 2 и т. д.

Порядок срабатывания схем 11 — 1, ..., 11 — i, ..., 11 — N сравнения неизменен,,момент срабатывания определяется значением измеряемой величины, к которой чувствителен измерительный преобразователь каждой из ветвей мостовой цепи. Таким образом, временные интервалы между началом импульса с выхода второго триггера 6 и каждой вспышкой светодиода !3 функционально связаны с измеряемыми величинами на вращающемся валу, а очередность вспышек определяется номером ветви мостовой цепи с измерительным преобразователем.

На стационарной части аппаратуры первый триггер 14 из синусоидального сигнала формирует прямоугольные импульсы, син957018

5 хронные и синфазные с импульсами второго триггера 6. Эти импульсы запускают первый генератор 15 и первый ждущий мультивибратор 16 — l. Выходной импульс ждущего мультивибратора 16 — 1 имеет длительность, соответствующую максимальному времени уравновешивания мостовой цепи из делителя 7 и ветви мостовой цепи 8 — 1. В момент появления вспышки светодиода 13 фотодиод 19, находящийся в зоне излучения светодиода 13, формирует электрический сигнал, который на выходе формирователя 18 прямоугольных импульсов создает короткий импульс, приводящий к появлению импульса на выходе первой схемы И 17 — 1. Под действием этого импульса происходит срабатывание ключей синхродетектора 20 — 1 и на его выходе фиксируется напряжение, связанное с первым измеряемым параметром.

После окончания импульса первого ждущего мультивибратора 16 — 1, на выходе второго ждущего мультивибратора возникает импульс, подготавливающий срабатывание второй схемы И вЂ” 17 — 2. Длительность импульса второго ждущего мультивибратора 16 — 2 соответствует изменению временного интервала времени уравновешивания мостовой цепи, образованной делителем 7 и ветвью мостовой цепи 8 — 2, а его появление соответствует моменту появления второй вспышки светодиода 13. При этом фотодиод 19 формирует кратковременный электрический сигнал, по которому формирователь прямоугольных импульсов 18 своим выходным импульсом переводит вторую схему И 17 — 2 из одного состояния в другое, а выходной импульс второй схемы И 17 — 2 открывает ключи синхродетектора 20 — 2, на выходе которого фиксируется напряжение второго генератора 15, функционально связанное со вторым измеряемым параметром вращающейся детали.

Аналогичным образом происходит формирование выходных напряжений по оставшимся измеряемым параметрам.

После окончания импульса, с выходов триггеров 6 и 14 происходит снятие напряжения питания мостовых цепей и установка начальных напряжений на выходе генераторов 9 и 15. При повторном появлении импульсов с выходов триггеров 14 и 6 процессы уравновешивания и демодуляции повторяются, с той лишь разницей, что моменты появления вспышек светодиода определены новыми значениями измеряемых величин.

Число измеряемых величин, по сравнению с известным техническим решением, может быть существенно увеличено.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров на вращающемся валу, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, генератор, триггер, источник питания и связанную с ним первичную обмотку трансформатора, а также установленные на вращающейся части второй генератор, два образцовых резистора, состоящие из двух последовательно соединенных преобразователей ветви мостовой цеци в каждом канале измерения, вторичную обмотку трансформатора и последовательно соединенные с ней выпрямитель и стабилизатор, отличающееся

1в тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа измеряемых параметров, в него введены второй триггер, элемент ИЛИ, светодиод и фотодиод, а в каждый изме15 рительный канал введены резистор уравновешивания, компаратор напряжения, элемент И, ждущий мультивибратор, синхродетектор, при этом образцовые резисторы образуют делитель, генераторы выполнены в виде генераторов линейно изменяющегося напряжения, триггеры — в виде триггеров

Шмидта, первый из которых подключен входом к первичной обмотке трансформатора, а выходом к входу первого генератора и к последовательной цепочке из ждущих мультивибраторов, выходы которых дополнительно подсоединены к первым входам элементов

И из одноименных измерительных каналов, вторые входы всех элементов И подключены через формирователь прямоугольных импульсов к фотодиоду, а выходы элементов И в подключены к первым входам синхродетекторов из одноименных измерительных каналов, вторые входы всех синхродетекторов подключены к выходу первого генератора, второй триггер подключен входом к вторичной обмотке трансформатора, а выходом зь к входу второго генератора, к одному из полюсов делителя и к одноименным полюсам всех мостовых ветвей, противоположные полюса которых связаны с нулевой шиной стабилизатора, к средней точке мостовой цепи каждого измерительного канала подключен первый вход соответствующего компаратора напряжения и через соответствующий резистор уравновешивания выход второго генератора, вторые входы всех компараторов напряжения подключены к средней

4s точке делителя, а выходы через элемент

ИЛИ вЂ” к светодиоду, при этом в ой триггер, элемент ИЛИ, резисторы уравновешивания, компараторы напряжения и светодиод установлены на вращающейся части, а формирователь прямоугольных импульсов, 5о фотодиод, элементы И, ждущие мультивибраторы и синхродетекторы установлены на невращающейся части.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 673873, кл. G 01 L 3/24, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 717576, кл. G 01 L 3/24, 1978 (прототип).

957018

Составитель A. Амаханов

Редактор С. Патрушева Техред A. Бойкас Корректор Н. Король

Заказ 6583/28 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и o1крытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4