CS213695B1 - Zapojení soupravy pro elektrické bezkontaktní měření fyzikálních veličin na rotujících strojních částech - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru měřících přístrojů a řeší problém elektrického bezkontaktního měření fyzikálních veličin na rotujících strojních částech. Podstata vynálezu spočívá v tom, že k primární cívce rotačního transformátoru je připejen generátor s proměnným kmitočtem, jehož řídící vstup je přes oddělovací diodu spojen buato s výstupem, nebo s impulzním výstupem vyhodnovací jednotky, případně s přijímací cívkou a přes další oddělovací diodu se startovacím ob* vodem.

Description

Vynález se týká zapojení soupravy pro elektrické bezkontaktní měření fyzikálních veH ličin na rotujících strojních částech.

Dosavadní známá zařízení sestávají ze snímače, měřicího vysílače, vysílací cívky, přijímací cívky, přijímače, vyhodnocovací jednotky, generátoru s kontaktním kmitočtem, rotačního transformátoru a usměrňovače tak, že snímač, měřicí vysílač, vysílací cívka, sekundární cívka rotačního transformátoru a usměrňovač jsou umístěny na rotující strojní části a přijímací cívka, přijímač, vyhodnocovací jednotka, generátor a primární cívka re-; tačního transformátoru jsou stacionární, přičemž snímač je spojen s měřicím vysílačem, výstup měřicího vysílače je spojen s vysílací cívkou, přijímací cívka je spojena se vstupem přijímače a výstup přijímače je spojen se vstupem vyhodnocovací jednotky, generátor s konstantním kmitpčtem je spojen s primární cívkou rotačního transformátoru, sekundární cívka rotačního transformátoru je spojena se střídavým vstupem usměrňovače a stejnosměr- ; ný výstup usměrňovače je spojen s napájecími svorkami měřicího vysílače.

Vysílací a přijímací cívka, stejně jako primární a sekundární cívka rotačního trans-; formátoru, tvoří vždy dvojici soustředně uspořádaných a vzduchovou mezerou navzájem oddělených prstencových cívek, jejichž společná rotační osa je totožná s rotační oaou rotující strojní čésti.

Snímač převádí měřenou fyzikální veličinu na elektrické napětí, která se přivádí do měřicího vysílače. Měřicí vysílač je v podstatě lineární převodník napětí/kmitočet, v němž se výstupní napětí snímače převádí na kmitočtově modulovaný signál. Kmitočtově modulovaný výstupní signál měřicího vysílače se přivádí do vysílací cívky, .odtud se indukční vazbou bezkontaktně přenáší do přijímací cívky a odtud se přivádí na vstup přijímače. Přijímač je v podstatě tvarovač, v němž ae kmitočtově modulovaný signál upravuje na úroveň a tvar vyhovující pro přenos na větší vzdálenost a další zpracování ve vyhodnovací jednotce. Vyhoónovací jednotka je v podstatě lineární převodník kmitočet/napětí, v němž se kmitočtově; modulovaný signál převádí na analogové výstupní napětí úměrné měření fyzikální veličině. :

Generátor je v podstatě střídač s přibližně konstatním kmitočtem a spolu s rotačním ; transformátorem a usměrňovačem slouží k výrobě, bezkontaktnímu přenosu a usměrnění elektrické energie pro napájení měřicího vysílače.

Rotační transformátor je v podstatě vzduchový transformátor s relativně volnou vaz-: fcou mezi primární a sekundární cívkou. Tím že přenáší napájecí výkon, vyzařuje do svého okolí rozptylové elektrické a magnetické pole, jímž se v sousedních obvodech měřicího řetězce indukuje rušivý signál s kmitočtem generátoru. Kmitočtový poměr rušivého signálu a ’ kmitočtově modulovaného signálu je obecně iracionální. Směšováním signálů vzniká mj. parazitní fázová modulace kmitočtově modulovaného signálu, kterou vyhodnocovací jednotka převádí na nežádoucí zvlnění analogového výstupního napětí.

K potlačení tohoto zvlnění se doporučuje instalovat rotační transformátor do velké vzdálenosti od ostatních obvodů a provést jeho pečlivé elektrické a magnetické stínění.

První z uvedených opatření však z prostorových důvodů nelze vždy použít. Stínění rotačního transformátoru se skládá z rotující a stacionární Části, které jsou navzájem odděleny vzduchovou mezerou. Rotující část stínění musí být elektricky vodivě spojena s rotující

213 695 strojní částí, stacionární část stínění musí být elektricky vodivě spojena s nulovým měřicím potenciálem stacionární části měřicího řetězce. Úplné magnetické odstínění je však nemožné. Výroba a montáž stínění komplikuje již tak dost nesnadnou instalaci soupravy.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojeni soupravy pro elektrické bezkontaktní měření fyzikálních veličin na rotujících strojních čésteoh podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k primární cívce rotačního transformátoru je připojen generátor s proměn-> ným kmitočtem, jehož řídicí vstup je přes oddělovací diodu spojen buáto s výstupem přijímače nebo s impulzním výstupem vyhodnocovací jednotky, případně s přijímací cívkou a př«3 další oddělovací diodu se startovacím obvodem. Generátor s proměnným kmitočtem může být tvořen elektronickým spínačem. Startovací obvod je utvořen jako střídavý generátor s omezenou dobou chodu.

Výhodou tohoto zapojení je', že generátor s proměnným kmitočtem je řízen kmitočtově modulovaným signálem, takže kmitočtový poměr rušivého signálu a kmitočtově modulovaného signálu je vždy racionální, resp. roven jedné. V tomto případě nevzniká parazitní fázová modulace kmitočtově modulovaného signálu, a tím ani nežádoucí zvlnění analogového výstupního napětí. Rotační transformátor může tedy být umístěn v těsné blízkosti ostatních obvodů a přitom nemusí být elektricky ani magneticky stíněn.

Fříklad zapojení soupravy pro elektrické bezkontaktní měření fyzikálních veličin na rotujících strojních částech podle vynálezu je znázorněn jako blokové schéma na výkrese. Souprava sestává ze snímače 1, měřicího vysílače 2, vysílací cívky 3, přijímací cívky 4, přijímače 5> vyhodnocovací jednotky 6, generátoru 7 a proměnným kmitočtem, rotačního trans formátoru 8 s primární cívkou 1^ a sekundární cívkou Lg, usměrňovačeoddělovacích diod 10, 11 a startovacího obvodu 12. Snímač 1, měřicí vysílač 2, vysílací cívka 3, sekundární cívka Lg rotačního transformátoru 8 a usměrňovač 9 jsou umístěny na rotující strojní části, která není nakreslena. Snímač 1 je spojen s měřicím vysílačem 2_, výstup meřicícho vy-. sílače_2. je spojen s vysílací cívkou 3. Přijímací cívka 4 je spojena se vstupem přijímače 5 a výstup přijímače 5 je spojen se vstupem vyhodnocovací jednotky 6. Výstup generátoru 7 a proměnným kmitočtem je spojen s primárním vinutím rotačního transformátoru 8, Sekundární cívka_L₂ rotačního transformátoru 8 je spojena se střídavým vstupem usměrňovače 9 a stejnosměrný výstup usměrňovače 9 je spojen s napájecími svorkami měřicího vysílače 2. Řídicí vstup generátoru 7 3 proměnným kmitočtem je přes oddělovací diodu 10 spojen s· výstupem přijímače 5 a přes další oddělovací diodu 11 se startovacím obvodem 12.

Vysílací cívka 3 a přijímací cívka 4, stejně jako primární cívka a sekundární cívka L₂ rotačního transformátoru 8, tvoří vždy dvojici soustředně uspořádaných a vzduchovou mezerou navzájem oddělených prstencových cívek, jejichž společná rotační osa je totožná s rotační osou rotující strojní části. Rotační osy nejsou nakresleny.

Snímač 1 je utvořen ze čtyř odporových tenzometrů zapojených do můstku, nalepených na nenakreslené rotující strojní části tak, že sledují její poměrnou krutovou deformaci a další fyzikální veličiny z ní odvozené. Můstek je napájen stabilizovaným stejnosměrným napětím jl, z měřicího vysílače 2. Výstupním můstkovým napětím se moduluje měřicí vysílač _£. Měřicí vysilač 2 je v podstatě lineární převodník napětí/kmitočet, který převádí

213 S9S napětí U₂ na kmitočtově modulovaný signél f_Q + f_# ·

Tento signál se indukční vazbou z vysílací cívky 3 bezkontaktně přenáší na přijímací cívku 4 a přivádí do přijímače 5· Přijímač 5 je v podstatě tvarovací obvod, v němž se kmitočtově modulovaný signál f_β ± Δ ^o upravuje na úroveň a tvar vyhovující pro přenos na větší vzdálenost a další zpracování ve vyhodnocovací jednotce 6. Vyhodnocovací jednotka 6 je v podstatě lineární převodník kmitočet/napětí. Zde se kmitočtově modulovaný signél f_Q t 4f„ převádí na analogové výstupní napětí U_fl, které je přímo úměrné měřené fyzikální veličině.

Generátor y s proměnným kmitočtem je řízen kmitočtově modulovaným signálem f_Q i

Výstupní napětí generátoru 7 a proměnným kmitočtem se bezkontaktně přenáší rotačním trans-v formátorem 8, usměrňuje usměrňovačem 9 a přivádí na napájecí svorky měřicího vysílače2. Kušivý signál indukovaný rozptylovým polem rotačního transformátoru 8 má shodný kmitočet a fázi s kmitočtově modulovaným signálem f₀ + Δ Y,» takže nezpůsobuje jeho parazitní fázovou modulaci, a tím ani zvlnění analogováhd výstupního napětí U_ft. Generátor 7 s proměnným kmitočtem může být vytvořen jako elektronický spínač.

Startovací obvad 12 slouží jako zdroj řídicího signálu pro generátor 7 s proměnným kmitočtem v době, kdy po zapnuti soupravy měřicí vysílač 2 ještě nemá napájecí napětí a nedodává kmitočtově modulovaný signál f₀ Startovací obvod 12 může být tvořen jakýmkoli střídavým generátorem s omezenou dobou chodu.

Claims (3)

1. Zapojení soupravy pro elektrické bezkontaktní měření fyzikálních veličin na rotujících strojních částech,, sestávající ze snímače, měřicícho vysílače, vysílací cívky, přijímací cívky, přijímače, vyhodnocovací jednotky, generátoru, rotačního transformátoru a usměrňovače, uspořádané tak, že snímač, měřící vysílač, vysílací cívky, sekundární cívky rotačního transformátoru a usměrňovač jsou umístěny na rotující strojní Části a přijímací cívky, přijímač, vyhodnocovací jednotka, generátor a primární ' cívky rotačního generátoru jsou stacionární, přičemž snímač je spojen s měřicím vy- i sílačem, výstup měřicího vysílače je spojen a vysílací cívkou, přijímací cívka je spoj· jena se vstupem přijímače a výstup přijímače je spojen se vstupem vyhodnocovací jed- ; notky, generátor je spojen s primární cívkou rotačního transformátoru, sekundární cívf ka rotačního transformátoru je spojena se střídavým vstupem usměrňovače a stejnosměr-i; ný výstup usměrňovače je spojen s napájecími svorkami měřicího vysílače, vyznačené tím, že k primární cívce (L^) rotačního transformátoru (8) je připojen generátor (7) i s proměnným kmitočtem, jehož řídicí vstup je pře3 oddělovací diodu (10) spojen buá to ? s výstupem přijímače (5) nebo s impulsním výstupem vyhodnocovací jednotky (6), případ-* ně s přijímací cívkou (4) a přes další oddělovací diodu (11) se startovacím obvodem(12)

2. Zapojení podle bodu 1 vyznačené tím, že generátor (7) je tvořen elektronickým spínačem.

3. Zapojení podle bodu 1,vyznačené tím, že starteuecí obvod (12) je tvořen střídavým generátorem s omezenou dobou cbadu.