CN1029156C - 计度器摩擦力矩测试仪 - Google Patents
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Abstract
一种计度器摩擦力矩测试仪，采用相对回转法对计度器摩擦力矩进行直接测量。将计度器的摩擦力矩直接作用在本发明的测量轴上，经光电传感器转换和微机处理，将测试结果自动数字显示，并自动打印出测试报告。
本发明与已有技术相比，具有能对计度器摩擦力矩进行直接测量，测量精度高，性能稳定可靠，功能完善，效率高且可直接进行标定等优点。
本发明适用于计度器(机械计数器)和其它精密轮系摩擦力矩的测试。
Description
本发明属于测量摩擦力矩的仪器，具体地说是电度表用计度器（机械计数器）摩擦力矩测试仪。
在本发明做出之前，已有几种计度器摩擦力矩测试仪器，它们采用的测量方法是：电度表变差法、惯性运转法、旋转测力计法、比较法等。由于以上几种方法的测试仪器都是间接测量，无法进行直接标定，故测量精度较低，可靠性较差。其中在《电度表用计度器行业标准JB5459-91》中规定和国际上采用的电度表变差法，其测试结果时常出现负值，而摩擦力矩出现负值显然是错误的。
本发明的目的在于，提供一种能对计度器摩擦力矩进行直接测量的测量精度高、性能稳定可靠、功能完善、效率高且可直接进行标定的计度器摩擦力矩测试仪。
本发明的特征在于，它由主机、光电传感器和信息处理机组成。采用相对回转测试法对计度器摩擦力矩进行直接测量。整个计度器由电机通过皮带传动带动绕测量轴作均速转动，计度器摩擦力矩使测量轴产生回转运动并与测量轴上的游丝力矩相平衡，经光电传感器转换和微机处理，测出准确的转角值θ，根据公式Mf＝Kθ（K为由标定仪测出的测量轴系的刚度系数）计算，自动显示，自动打印出被测摩擦力矩值。
本发明与已有技术相比，具有能对摩擦力矩进行直接测量，测量精度高，性能稳定可靠，功能完善，效率高且可直接进行标定等优点。
图1是本发明的结构框图。
图2是主机结构示意图。
图3是光电传感器结构示意图。
图4是光电传感器配置图。
图5是光电传感器两路波形图。
图6是信息处理机硬件结构框图。
图7是信息处理机软件总流程图。
图8是自检子程序流程图。
图9是摩擦力矩自动测试子程序流程图。
图10是最大摩擦力矩自动测试子程序流程
图。
图11是重打子程序流程图。
图12是波形打印子程序流程图。
图13是摩擦力矩动态变化曲线打印子程序流程图。
附图描述了本发明的一实施例。现结合附图对本发明作进一步的说明：
图2描述了本发明中主机的结构和工作情况。被测计度器（1）由定位杆（12）定位并由弹簧片（13）装夹在工作转盘（3）上，测量轴（10）上有与计度器（1）上的蜗轮（2）相啮合的蜗杆（11）。工作转盘（3）和计度器（1）为一体由步进电机（7）通过皮带（4）带动绕测量轴作匀速回转运动，在计度器（1）轮系摩擦力矩作用下，测量轴产生回转运动，测量轴上游丝（9）的力矩与计度器摩擦力矩相平衡;测量轴的上支承（8）是通孔宝石圆柱支承，下支承（15）为锥孔宝石轴尖支承。通过光电传感器（14），将测量轴（10）的转角θ转换为电信号，送入信息处理机，同时，将皮带轮槽（16）两侧的发光管（6）和光敏管（5）产生的同步采样信号也送入信息处理机，由信息处理机进行信息采集、识别和处理，根据公式Mf＝Kθ（式中K为由标定仪测出的测量轴系刚度系数;θ是测量轴的转角）计算，求得计度器摩擦力矩值，并由信息处理机自动显示，自动打印出来。
图3是光电传感器的结构示意图，其配置如图4所示。光电传感器的可动部分：光栅盘（19）以内孔定位装在光栅盘套（18）上，光栅盘套（18）以内孔定位装在测量轴（10）上，光栅盘上在240°范围内每1°刻一径向通槽;光电传感器的固定部分：光电支座（17）上装有两对光电元件（发光管（6）、光敏管（5））和光栏片（20），发光管（6）和光敏管（5）分别置于光栏片（20）两狭缝（21）的上、下两侧，两狭缝的夹角的小数部分为0.25°（夹角可为5.25°、10.25°），当光栅盘（19）顺时针或逆时针转动时，由光敏管（5）产生如图5所示的两路方波，光栅盘（19）每转过一个槽，就产生一对方波，出现10，11，01，00四个状态，信息处理机通过记录这两路方波的状态信息的数量和顺序来检测测量轴转角的大小和方向。
信息处理机硬件系统详见图6，它由五部分组成：计算机主机（WJB）是将Z80CPU、2KRAM6116、8KEPROM2764、地址译码器LS138、接口电路LS244和LS237等电路用数据总线、地址总线和控制总线相互连接起来构成的一个微计算机最小系统;控制键盘及对应的LED指示灯部件（JDB）经输入输出接口电路和计算机主机相连接，用来控制信息处理机执行相应的功能;四位LED数码管显示器（SXB）经数据总线和地址选择线与计算机主机相连接，用来显示测试结果;UPC-16A汉字微型打印机经数据总线和地址选择线与计算机主机相连接，用来打印测试结果;光电传感器的光电信号整形电路（GDB）经输入接口电路将传感器的信息送入计算机主机。
信息处理机是在相应的软件控制下自动进行工作的，其软件总流程图参见图7，它是由一个主控程序和由其分别控制的六个功能键子程序组成。当信息处理机接通电源后，按下复位键，即自动进入主控程序，它不断地扫描功能键盘，当有某一功能键按下时，程序会自动转入该键所对应的功能键子程序，并执行该子程序以实现其相应的功能，完成该功能后又自动返回主控程序，继续扫描功能键盘。
这六个功能键子程序是：1.自检子程序，它可对信息处理机各部件能否正常工作进行全面检查，其流程图见图8;2.摩擦力矩测试子程序（测Ⅰ），它是本测试仪最主要的功能键子程序，它可自动测量出计度器的摩擦力矩值并数字显示和打印出测试报告，其流程图见图9;3.最大摩擦力矩测试子程序（测Ⅱ），它和测Ⅰ基本相同，只是在数据处理的方法上略有区别，其流程图见图10、4.重打子程序，它可重复打印多份测试结果，为用户管理工作提供方便，其流程图见图11;5.波形打印子程序，用来打印光电传感器两路方波波形，以便对传感器进行检查和调试，其流程图见图12;6.摩擦力矩动态变化曲线打印子程序，通过该程序打印出计度器摩擦力矩动态变化曲线，其流程图见图13。
Claims (4)
1、一种计度器摩擦力矩测试仪，包括测量轴、传感器，力矩元件，其特征是，测试仪由主机、光电传感器和信息处理机组成，
主机的结构为：设置装夹计度器[1]的工作转盘[3]，测量轴[10]上有与计度器[1]上的蜗轮[2]相啮合的蜗杆[11]，测量轴[10]的上支承[8]是通孔宝石圆柱支承、下支承[15]为锥孔宝石轴尖支承，同步电机[7]通过皮带[4]带动工作转盘[8]绕测量轴[10]作均速回转运动，测量轴[10]上游丝力矩与计度器摩擦力矩相平衡。
2、按照权利要求1所述的测试仪，其特征是：
光电传感器的可动部分是：光栅盘[19]以内孔定位装在光栅盘套[18]上，光栅盘套[18]以内孔定位装在测量轴[10]上，光栅盘[19]上在240°范围内每1°刻一径向通槽，
光电传感器的固定部分是：光电支座[17]上装有两对光电元件（发光管[6]、光敏管[5]）和光栏片[20]，发光管[6]和光敏管[5]分别置于光栏片[20]两狭缝[21]上、下两侧，两狭缝的夹角的小数部分为0.25°。
3、按照权利要求1或2所述的测试仪，其特征是，信息处理机硬件系统由五部分组成：计算机主机WJB是将Z80CPU、2KRAM6116、8KEPROM2764、地址译码器LS138、接口电路LS244和LS237用数据总线、地址总线和控制总结连接起来构成的一个微计算机最小系统，
（1）.控制键盘及对应的LED指示灯部件JDB经输入输出接口电路与计算机主机连接，用来控制信息处理机执行相应的功能，
（2）.四位LED数码管显示管SXB经数据总线和地址选择线与计算机主机连接，用来显示测试结果，
（3）.UPC-16A汉字微型打印机经数据总和地址选择线与计算机主机连接，用来打印测试结果，
（4）.光电传感器的光电信号整形电路GDB经输入接口电路将光电传感器的信息送入计算机主机。
4、按照权利要求1所述的测试仪，其特征是，信息处理机软件系统，是由一个主控程序和由其分别控制的以下六个子程序组成：1.自检子程序，2.磨擦力矩测试子程序，3.最大摩擦力矩测试子程序，4.重打子程序，5.波形打印子程序，6.摩擦力知动态变化曲线打印子程序。
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