DD214205A1 - TORQUE MEASUREMENT WITH ELECTRONIC SIGNALING FOR DISPLAY - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentenmessung mit elektronischer Signalgewinnung fuer die Anzeige, ohne die elektrische Maschine durch den Messvorgang zu belasten und ist besonders vorteilhaft zur Drehmomentenmessung von elektrischen Klein-und Kleinstmaschinen geringer Drehzahl. Ziel der Erfindung ist die Erfassung von Drehmomentenschwankungen oder des Gesamtmomentes. Aufgabe der Erfindung ist, dass das drehmomentenabhaengige Anzeigesignal genau proportional dem zu messenden Drehmoment bei geringstem Bauelementenaufwand erhalten wird. Die elektrischen Wicklungsstranggroessen werden analog oder digital ueber monolitisch integrierte, hybride oder diskret aufgebaute Schaltungen einer Multipliziereinrichtung zugeleitet, deren Ausgangsgroesse an eine Addiereinrichtung gefuehrt wird, an der ein, mehrere oder alle Wicklungsstraenge anliegen koennen, deren Messaufbau gleich dem ersten Wicklungsstrang ist. Bei digitalem Messverfahren koennen die Multiplikations- und Additionseinrichtungen durch einen elektronischen Rechner uebernommen werden.The invention relates to a torque measurement with electronic signal acquisition for the display, without burdening the electrical machine by the measuring process and is particularly advantageous for torque measurement of small and small electrical machines low speed. The aim of the invention is the detection of torque fluctuations or the total torque. The object of the invention is that the torque-dependent display signal is obtained exactly proportional to the torque to be measured with minimum component expenditure. The electrical Wicklungsstranggroessen are analog or digital monolitisch integrated, hybrid or discretely constructed circuits fed to a multiplier whose Ausgangsgroesse is passed to an adder, can abut the one, several or all Wicklungsstraenge whose measurement structure is equal to the first phase winding. With digital measuring methods, the multiplication and addition devices can be taken over by an electronic computer.
Description
a) Titel der Erfindunga) Title of the invention
Drehmomente nine a sung mit elektronischer Signalgewinnung für die AnzeigeTorque nosine with electronic signal acquisition for display
b) Anwendungsgebiet der Erfindungb) Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft die Messung und ErfassungThe invention relates to the measurement and detection
von Drehmomenten und Drehmomentenschwankungen elektrischer Maschinen, insbesondere von Klein- und Kleinstmaschinen geringer Drehzahl ι ohne die elektrische Maschine durch den Meßvorgang au belasten. Sie ist vorzugsweise anwendbar bei Gleichof torques and torque fluctuations of electrical machines, in particular of small and micro machines low speed ι load without the electric machine by the measuring process au. It is preferably applicable to Gleich
strommotoren mit mechanischen oder elektronischen Kommutierungseinrichtungen, Synchronmotoren mit Permanentmagneten sowie elektrischen Maschinen zum sofortigen übertragen oder Empfangen der . Winkelverschiebung rotierender Teile, z. B. Drehmelder, Selsyn (Gleichlaufsysteme) sowie Linearmotoren*electric motors with mechanical or electronic commutation devices, synchronous motors with permanent magnets and electric machines for the immediate transmission or reception of the. Angular displacement of rotating parts, e.g. B. resolvers, Selsyn (synchronous systems) and linear motors *
c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungenc) Characteristic of the known technical solutions
Es ist eine Vielzahl von Meßverfahren in der Pachlitöratur beschrieben, mit denen Drehmomente gemessen werden können, die jedoch nur bei größeren oder großen elektrischen Maschinen anwendbar sind und die Meßverfahren, z. B# Pronysche Zaum, Wirbelstrombremse oder Pendelmaschine, nicht das dynamisehe Verhalten von Momentenverläufen an der zuIt is described a variety of measurement methods in the Pachlitöratur with which torques can be measured, however, which are applicable only to larger or large electric machines and the measuring method, eg. B # Pronysche bridle, eddy current brake or pendulum machine, not the dynamisehe behavior of torque curves at the
messenden Welle gestatten. Gleiches gilt für dieallow measuring wave. The same applies to the
C\ O Π ... C\ ί"¥ €\ ο C \ O Π ... C \ ί "¥ € \ o
O 5O 5
phmsche Drehmomentenmeasung, bei der die durch die Torsion der Welle auftretende Widerstandserhöhung ausgewertet ?;ird und die induktiven Drehmomentengeber, die auf dem Differentiaitrafoprinzip beruhen·phm's torque measurement, in which the increase in resistance occurring due to the torsion of the shaft is evaluated and the inductive torque transmitters based on the differential power principle ·
Auch magneto-elastische oder kapazitive Drehmomentenmesser sind nicht geeignet, da sie letztlich auf der Auswertung der Torsion an der zu messenden Welle beruhen» Da bei Klein- und Kleinstmaschinen die Welle bezogen auf die Moman-Magneto-elastic or capacitive torque gauges are also unsuitable, as they are ultimately based on the evaluation of the torsion on the shaft to be measured »As with small and very small machines, the shaft
tenübertragung überdimensioniert ist, sind kaum meßbare Torsionen gegeben·oversized, hardly measurable torsions are given ·
Bekannt ist auch, daß bei Gleichstromkommutatormotoren ein linearer Zusammenhang zwischen Drehmoment und Motorstrom vorliegt. Die Stromauf-It is also known that DC commutator motors have a linear relationship between torque and motor current. The upstream
nahme zur Drehmomentenmessung heranzuziehen ist jedoch nur zur Ermittlung des mittleren Drehmomentes geeignet, da die durch die Trägheit der Motormasse bedingte Grenzfrequenz des mechanischen Systems sehr niedrig ist» Hinzu kommt, daß dieHowever, taking measure for torque measurement is only suitable for determining the average torque, since the conditional by the inertia of the engine mass limit frequency of the mechanical system is very low. "In addition, that the
Stromabnahme des Motors während einer Umdrehung des Läufers aufgrund der Kommutierung periodisch schwankt, so daß die Auswertung des dynamischen Verlaufes des zu messenden Drehmomentes erschwert wird·Current decrease of the motor periodically fluctuates during a revolution of the rotor due to the commutation, so that the evaluation of the dynamic curve of the torque to be measured is difficult ·
Bekannt ist aus der DE-OS 2 414 336 durch Anbringen von kleinen Magneten auf dem Läufer und feststehenden HaLIe le men ten die Unregelmäßigkeit der Drehzahl des Läufers zu erfassen und einer Einrichtung zur Anzeige zuzuleiten·From DE-OS 2 414 336 it is known to detect the irregularity of the rotational speed of the rotor by attaching small magnets on the rotor and fixed halves, and to convey them to a device for display.
Weitere Einrichtungen zur Erfassung des Drehmomentes sind in dem DD-WP 135 672, der DE-OS 3 013 oder der DE-OS 2 702 981 angegeben, bei denenFurther devices for detecting the torque are disclosed in DD-WP 135 672, DE-OS 3 013 or DE-OS 2 702 981, in which
ebenfalls Hallelemente oder andere Lageanzeigeelemente und elektronische Zusatzeinrichtungen zu einer Anzeigevorrichtung führen·Hall elements or other position indicator elements and additional electronic devices also lead to a display device.
Bekannt ist auch, mit Hilfe der induzierten Wickelstrangspannung und des WickelstrangstromesIt is also known, with the help of the induced winding strand tension and the winding strand flow
über analoge Verstärker ein Ausgangssignal au erhalten, daß das mittlere wie auch das Augenblicksdrehmoment angibt·receive an output signal via analogue amplifiers indicating the mean as well as the instantaneous torque.
Nachteilig ist, daß einmal bei den einzelnen Meßverfahren die Meßgenauigkeit hohen Anforde-The disadvantage is that once in the individual measurement methods, the measurement accuracy high requirements
; rungen nicht entspricht, die Meßverfahren nicht; ments does not correspond, the measuring methods are not
oder schwer kombinierbar sind, z. B. für analoge und/oder digitale Anzeige, bzw. ein hoher Geräteaufwand erforderlich ist*or difficult to combine, for. B. for analog and / or digital display, or a high equipment cost is required *
d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zu finden, die auch in ihrer Grundausführung eine analoge und/oder digitale Messung des mittleren Drehmomentes und/oder der Drehmomentenschwankungen zur Anzeige bringt unter"The object of the invention is to find a circuit arrangement which also in its basic version displays an analog and / or digital measurement of the average torque and / or the torque fluctuations under "
Ausschaltung aufgezeigter Nachteile bekannter Schaltungsanordnungen und ohne Belastung des zu messenden Motors.Elimination of identified disadvantages of known circuits and no load on the motor to be measured.
e) Darlegung des Wesens der Erfindunge) Presentation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde,The invention is based on the technical object
eine Drehmomentenmeßanordnung zu finden, die Störeinflüsse technologisch bedingter ToleranzenTo find a torque measuring, the interference of technological tolerances
des Feldverlaufes bei Permanentmagneten oder der Magnetpole wie auch der Kommutierung mit erfaßt und die durch die Messung den Motor nicht belastet·of the field profile in permanent magnets or the magnetic poles as well as the commutation detected and loaded by the measurement of the engine ·
Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst» daß der Spannungsabfall eines WicklungsstrangesAccording to the invention, the object is achieved in that »that the voltage drop of a winding strand
sowie der zugehörige WicklungsStrangstrom Verstärkereinrichtungen zugeführt werden, deren Ausgangsgrößen proportional der in der Wicklung induzierten Spannung und dem Wicklungsstrangstrom ist.and the associated winding phase current amplifier means are fed, the output variables of which is proportional to the voltage induced in the winding and the winding phase current.
Diese Ausgangsgrößen liegen am Eingang einer MultiThese outputs are at the input of a multi
pliziereinrichtung, deren Ausgangsgröße das Produkt der Verstärkereinrichtungen ist* Der Ausgang der Multipliziereinrichtung -wird einer Additionseinrichtung zugeleitet, deren Eingang an einem, mehreren oder allen Wicklungssträngen liegt mitplotting device whose output is the product of the amplifier devices * The output of the multiplier device is supplied to an adder whose input is connected to one, several or all winding phases
gleichem Einrichtungsaufbau der Meßeinrichtung wie bei einem Wicklungsstrang·same device structure of the measuring device as a winding strand ·
Das Ausgangssignal dieser Einrichtung zur Addition der Produktgröße der einzelnen Wicklungsstränge ist proportional zum Momentanwert des DrehmomentesThe output signal of this device for adding the product size of the individual winding strands is proportional to the instantaneous value of the torque
eines Wicklungsstranges, mehrerer oder aller Wicklungsstränge, Die Einrichtungen zur Multiplikation sowie zur Addition der Meßwerte sind dabei analog oder digital arbeitende Baugruppen,a winding strand, several or all winding strands, The devices for multiplication and for adding the measured values are analog or digitally operating assemblies,
Bei digitaler Arbeitsweise werden die ArbeitsgängeIn digital mode, the operations become
der Multiplikationaeinrichtungen und der Additions-the multiplication facilities and the addition
^ einrichtung für die Wicklungsstrangwerte von einem^ device for the winding phase values of one
elektronischen Rechner übernommen, an dessen Ausgang direkt ein digitaler Meßwert abgenommen werden kann oder mittels eines digital-analog-Wandlerselectronic computer taken at the output directly from a digital measurement can be removed or by means of a digital-to-analog converter
ein analoger Meßwert (Signal) erhalten wird«an analogue measured value (signal) is obtained «
Der Ausgang des elektronischen Rechners ist gleichzeitig über Steuerleitungen mit den Einrichtungen für die Spannungs- und Stromerfassung des oder der Wicklungastränge verbunden* Vorteilhaft sind als Verstärker für die Spannungs- und Stromwerte sowie zur Multiplikation und Addition bei analoger Arbeitsweise monolitisch integrierte Schaltkreise wie Operationsverstärker und Vierquadrantenmultiplizierer einzusetzen.The output of the electronic computer is simultaneously connected via control lines to the means for the voltage and current detection of the winding or the winding * Advantageous are used as amplifiers for the voltage and current values as well as for multiplication and addition in analog operation monolithically integrated circuits such as operational amplifiers and quadrature multiplier ,
f) Ausführungsbeispielf) embodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
In der zugehörigen Zeichnung zeigenIn the accompanying drawing show
Pig, 1 ein Signalflußbild der erfindungsgemäßen Anordnung bei analoger ArbeitsweisePig, 1 is a Signalflußbild the arrangement according to the invention in an analogous operation
KLg. 2 ein Signalflußbild der erfindungsgemäßen · Anordnung für einen Motor mit zwei Wicklungssträngen bei digitaler Arbeitsweise ·KLG. 2 shows a signal flow diagram of the arrangement according to the invention for a motor with two phase windings in digital mode of operation.
Nach Pig. 1 liegt an Klemme 1, die mit dem Eingang einer Einrichtung 3 zur Erfassung der induzierten Spannung verbunden ist, die Spannung u. des ersten Wibklungsstranges eines Gleichstrommotors, aus der mit Hilfe der Einrichtung 3 ein Signal gebildet wird, das proportional zur induzierten SpannungAfter Pig. 1 is connected to terminal 1, which is connected to the input of a device 3 for detecting the induced voltage, the voltage u. the first Wibklungsstranges a DC motor, from which by means of the device 3, a signal is formed, which is proportional to the induced voltage
ist und am Ausgang der Einrichtung 3» der Klemme 5, zur Verfügung steht»is at the exit of the device 3 »the terminal 5, is available»
Der Strom i. des ersten Wicklungssi;ranges wird über Klemme 2 erfaßt, dem Eingang einer Einrichtung 4 zur Erfassung des Wicklungsstrangstromes zugeführt und von dieser in ein 3tromproportionales Signal umgewandelt, das am Ausgang der Einrichtung 4,The current i. range is detected via terminal 2, supplied to the input of a device 4 for detecting the phase current of the winding, and converted by the latter into a 3-phase proportional signal which is present at the output of the device 4,
der Klemme 6, zur Yerfügung steht· Die Klemmen 5 und β sind mit den Eingängen der Einrichtung 7 zur Multiplikation der Ausgangssignale der Einrichtungen 3 und 4 verbunden, Das Ausgangssignal m- der Einrichtung 7 ist proportional dem Produkt derthe terminal 6 is provided. The terminals 5 and β are connected to the inputs of the means 7 for multiplying the output signals of the means 3 and 4. The output signal m of the means 7 is proportional to the product of
Eingangssignale, d, h. proportional zum Anteil des Momentes des ersten Wicklungsstranges am Gesamtmoment und kann an der Ausgangsklemme 8 entnommen werden· Die Klemmen 11,.„k sind mit den Ausgängen der anderen Wicklungsstränge über bisherInput signals, d, h. proportional to the proportion of the moment of the first phase winding in the total torque and can be taken from the output terminal 8 · The terminals 11,. "k are connected to the outputs of the other phase windings
beschriebene Einrichtungen und deren Verknüpfung verbunden, so daß an ihnen die Signale m2.,„m anliegen, die' proportional der Drehmomentenanteile der V/icklungsstränge 2··# sind, Außer mit den Ausgängen der einzelnen Wicklungsconnected devices and their linkage, so that the signals m 2. , "m are applied to them, which 'are proportional to the torque components of the development strands 2 ·· # except with the outputs of the individual winding
stränge 1···η sind die Klemmen 11..,^ mit den Eingängen der Einrichtung 9 zur Addition der Einzelmomente verbunden.strands 1 ··· η , the terminals 11 .., ^ connected to the inputs of the device 9 for adding the individual moments.
An der Ausgangsklemme 10 der Einrichtung 9 liegt damit ein Signal, daß proportional zur Summe derAt the output terminal 10 of the device 9 is thus a signal proportional to the sum of the
Eingangssignale der Einrichtung 9 und damit proportional zum Gesamtmoment m des Motors ist,Input signals of the device 9 and thus proportional to the total torque m of the engine,
gesges
Pig, 2 zeigt das Signalflußbild für einen Gleichstrommotor mit zwei Wicklungsstrangen bei digitaler Arbeitsweise·Pig, 2 shows the signal flow diagram for a DC motor with two winding phases in digital mode ·
Die Strangspannungen u. und U2 werden den Eingangsklemmen 1 und 21 der Einrichtungen 3 und 23 zurThe strand voltages u. and U 2 are the input terminals 1 and 21 of the devices 3 and 23 for
O O β O O β
Erfassung der Wicklungsstrangspannungen zugeführt und mit Hilfe dieser Einrichtungen in digitale Signale umgewandelt.Detecting the winding phase voltages supplied and converted by means of these devices into digital signals.
Die Wicklungsstrangströme i. und ip werden den Bingangsklemmen 2 und 22 der Einrichtungen 4 und 24The winding phase currents i. and ip become the input terminals 2 and 22 of the devices 4 and 24
zur Erfassung des WicklungsStrangstromes zugeführt und mit Hilfe dieser Einrichtungen ebenfalls in digitale Signale umgewandelt. Die Ausgänge der Einrichtungen 3» 4, 23 und 24 sind über Leitungsbündelsupplied to the detection of the winding phase current and also converted by means of these devices into digital signals. The outputs of the devices 3 »4, 23 and 24 are via cable bundles
•}Q 25, 26, 27 und 28 mit den Eingängen einer Rechen•} Q 25, 26, 27 and 28 with the inputs of a rake
einheit 29, z· B· einem Mikrorechner, verbunden. In dieser Einrichtung 29 werden die digitalen Werte der Wicklungsstrangspannung und des -stromes für jeden Strang miteinander multipliziert und die Produkte wahlweise miteinander addiert· Die Summeunit 29, z · B · a microcomputer, connected. In this device 29, the digital values of the winding phase voltage and the current are multiplied together for each line and the products are optionally added together
entspricht somit dem Drehmoment eines, mehrerer oder aller Wicklungsstränge.thus corresponds to the torque of one, several or all winding strands.
Der digitale Wert des Drehmomentes steht am Leitungsbündel 30 zur Weiterverarbeitung bzw. Anzeige zur Verfügung*The digital value of the torque is available at the trunk group 30 for further processing or display *
Eine Weiterverarbeitung kann über die Einrichtung 31 erfolgen, deren Eingänge mit den Ausgängen der Einrichtung 29 verbunden sind und deren digitales Ausgangssignal in ein analoges Signal umwandelt, das ebenfalls proportional ge nach Schaltung eines,A further processing can take place via the device 31, whose inputs are connected to the outputs of the device 29 and converts their digital output signal into an analog signal, which is also proportional to ge after switching a,
mehrerer oder aller Wicklungsstränge ist und an der Ausgangsklemme 32 abgenommen werden kann· über die Steuerleitungen 33 bzw. 34» die die Einrichtungen 3 und 4 bzw. 23 und 24 mit der Einrichtung 29 verbinden, ist es möglich, die Einrichtungenseveral or all of the winding strands and can be removed at the output terminal 32 · via the control lines 33 and 34 »connect the devices 3 and 4 or 23 and 24 with the device 29, it is possible, the facilities
3, 4, 23 und 24 von der Einrichtung 29 zu steuern.3, 4, 23 and 24 from the device 29 to control.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD24938583A DD214205A1 (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | TORQUE MEASUREMENT WITH ELECTRONIC SIGNALING FOR DISPLAY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD24938583A DD214205A1 (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | TORQUE MEASUREMENT WITH ELECTRONIC SIGNALING FOR DISPLAY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD214205A1 true DD214205A1 (en) | 1984-10-03 |
Family
ID=5546075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD24938583A DD214205A1 (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | TORQUE MEASUREMENT WITH ELECTRONIC SIGNALING FOR DISPLAY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD214205A1 (en) |
-
1983
- 1983-03-31 DD DD24938583A patent/DD214205A1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
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