PL201994B1 - Tensometryczny momentomierz obrotowy - Google Patents

Abstract

Tensometryczny momentomierz obrotowy, wyposażony w tensometry, wzmacniacz napięciowy, przetwornik i urządzenie odczytujące, znamienny tym, że układ nadawczy (5) z nadajnikiem sygnałów świetlnych momentu obrotowego (D) umieszczony jest na części ruchomej (4) momentomierza usytuowanej na wale silnika (1), a odbiornik sygnałów świetlnych momentu obrotowego (FD) umieszczony jest na przedłużeniu osi obrotu wirnika (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tensometryczny momentomierz obrotowy przeznaczony szczególnie do pomiaru momentu obrotowego na wale silnika zasilanego z falownika z modulacją szerokości impulsów.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 118 586 momentomierz tensometryczny do przebiegów szybkozmiennych posiada dwie tuleje sprężyste, które połączone są za pomocą swobodnej podpory w postaci łożyska od strony wału, a od strony przeciwnej połączone są na sztywno. Tarcza jako element bezwładnościowy przymocowana jest do tulei zewnętrznej od strony łożyska. Tensometry naklejone są na tulei wewnętrznej osadzonej bezpośrednio na wale silnika w układzie mostkowym i połączone galwanicznie z pierścieniami ślizgowymi szczotkozbieracza zamontowanymi na trzpieniu umieszczonym na części czołowej wewnętrznej tulei skrętnej. Wartość momentu obrotowego przenoszona jest z wału silnika poprzez obie tuleje na tarczę i mierzona przez tensometry. Sygnał napięciowy proporcjonalny do wartości momentu obrotowego przekazywany jest z części wirującej poprzez pierścienie ślizgowe i szczotki, a dalej poprzez przewody pomiarowe, do wzmacniacza przetwarzającego sygnał z czujników tensometrycznych do poziomu umożliwiającego odczytywanie wartości momentu obrotowego w postaci analogowej albo cyfrowej przez urządzenie odczytujące.

W znanym tensometrycznym momentomierzu obrotowym napię ciowy sygnał róż nicowy o mał ej amplitudzie z mostka tensometrycznego przekazywany jest poprzez złącze o zmiennej rezystancji, występujące pomiędzy pierścieniami ślizgowymi, a szczotkami oraz poprzez przewody pomiarowe, ulega znacznym zniekształceniom, szczególnie przy zasilaniu silnika z układów falownikowych z modulacją szerokości impulsów, co ma niekorzystny wpływ na wyniki pomiaru momentu obrotowego.

Istota momentomierza według wynalazku polega na tym, że układ nadawczy z nadajnikiem sygnałów świetlnych momentu obrotowego umieszczony jest na części ruchomej momentomierza usytuowanej na wale silnika, a odbiornik sygnałów świetlnych momentu obrotowego umieszczony jest na przedłużeniu osi obrotu wirnika. Korzystnie jest, gdy w układzie nadawczym z nadajnikiem sygnałów świetlnych momentu obrotowego wyjście wzmacniacza różnicowego sygnału napięciowego z tensometrów połączone jest z wejściem pierwszego wzmacniacza sumującego, a wyjście pierwszego wzmacniacza sumującego połączone jest z wejściem przetwornika analogowo-cyfrowego, którego wyjście połączone jest z wejściem wzmacniacza prądowego, a wyjście wzmacniacza prądowego z wejściem nadajnika sygnałów ś wietlnych. Wejś cie pierwszego wzmacniacza sumującego połączone jest ze źródłem napięcia odniesienia. Korzystnie jest również, gdy w układzie odbiorczym wyjście odbiornika sygnałów świetlnych momentu obrotowego połączone jest z wejściem wzmacniacza napięciowego, którego wyjście połączone jest z układem formowania impulsów, a wyjście układu formowania impulsów połączone jest z wejściem przetwornika cyfrowo-anologowego, którego wyjście połączone jest z wejściem drugiego wzmacniacza sumującego, a wyjście drugiego wzmacniacza sumującego połączone jest z układem całkującym. Wejście drugiego wzmacniacza sumującego połączone jest ze źródłem napięcia zerującego.

Pomiar wartości momentu obrotowego momentomierzem według wynalazku, ogranicza znacznie zakłócenia mierzonego sygnału, dzięki temu, że wzmocniony napięciowy sygnał różnicowy z tensometrów przetwarzany jest na impulsowy sygnał świetlny o zmiennej częstotliwości w ekranowanej elektromagnetycznie, ruchomej części momentomierza i jako całkowicie odporny na zakłócenia elektromagnetyczne, przekazywany jest w postaci światła do drugiej, ekranowanej elektromagnetycznie, nieruchomej części momentomierza. Mierzona wartość momentu obrotowego jest wolna od zakłóceń wynikających z zasilania silnika napięciem impulsowym z falownika. Tensometryczny momentomierz obrotowy według wynalazku umożliwia pomiar momentu obrotowego w obu kierunkach wirowania.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, objaśniony jest na rysunku, którego fig. 1 przedstawia schematycznie silnik z momentomierzem, a fig. 2 - schemat blokowy momentomierza.

Sygnał momentu obrotowego w postaci skręcenia tulei sprężystej 2 przetwarzany jest na sygnał napięciowy w mostku tensometrycznym TS, przy czym tuleja 2 umieszczona jest na wale silnika 1 i obciążona kołem zamachowym 4, Sygnał napięciowy z mostka tensometrycznego TS podany jest na wejście różnicowe wzmacniacza pomiarowego WZ, a z jego wyjścia na wejście pierwszego wzmacniacza sumującego WZS1, w którym sygnał jest wzmacniany i sumowany z napięciem odniesienia o wartości równej połowie zakresu wejściowego szybkiego przetwornika analogowo-cyfrowego A/C.

przetwarzającego sygnał napięciowy na sygnał częstotliwościowy. Z wyjścia pierwszego wzmacniacza sumującego WZS1 sygnał napięciowy podawany jest na wejście przetwornika analogowo-cyfrowego

PL 201 994 B1

A/C, a uzyskany na jego wyjściu sygnał o zmiennej częstotliwości, proporcjonalnej do wartości napięcia wejściowego, podany jest następnie na wejście wzmacniacza prądowego WZP, do wyjścia którego podłączona jest dioda nadawcza D, pracująca w zakresie światła podczerwonego i zamontowana na kole zamachowym 4. Wejście pierwszego wzmacniacza sumującego WZS1 połączone jest ze źródłem napięcia odniesienia U1, którego napięcie dobrane jest tak, że przy braku sygnału napięciowego z tensometrów, napięcie na wejściu przetwornika analogowo-cyfrowego A/C było równe połowie zakresu pomiarowego tego przetwornika A/C. Sygnał świetlny o częstotliwości proporcjonalnej do sygnału momentu obrotowego podawany jest z nadajnika D wzdłuż osi obrotu wirnika 2 do fotodiody FD, w której sygnał świetlny przetwarzany jest na sygnał o zmiennej częstotliwości. Następnie sygnał napięciowy podany jest na wejście wzmacniacza WZN, w którym jest on wzmacniany do zakresu napięć wejściowych układu formowania impulsów UFI. Uformowane impulsy napięciowe z wyjścia układu formowania impulsów UFI podawane są na wejście przetwornika cyfrowo-anologowego C/A, w którym impulsy te przetwarzane są na sygnał napięciowy o zmiennej amplitudzie. Sygnał napięciowy z wyjścia przetwornika cyfrowo-analogowego C/A podany jest na wejście drugiego wzmacniacza sumującego WZS2 o regulowanym wzmocnieniu, w którym jest wzmacniany i sumowany z napięciem zerującym sygnał wyjściowy przy braku skręcenia tulei sprężystej 3. Źródło napięcia zerującego podłączone jest na wejściu drugiego wzmacniacza sumującego WZS2 Na wyjściu drugiego wzmacniacza sumującego WZS2 mierzone są przebiegi dynamiczne jako sygnał napięciowy proporcjonalny do przebiegu dynamicznego sygnału momentu obrotowego w zakresie częstotliwości pracy przetwornika analogowo-cyfrowego C/A. Wyjście drugiego wzmacniacza sumującego WZS2 połączone jest z wejściem układu całkującego UC, na wyjściu którego mierzona jest wartość średnia momentu obrotowego.

Claims (3)

1. Tensometryczny momentomierz obrotowy, wyposażony w tensometry, wzmacniacz napięciowy, przetwornik i urządzenie odczytujące, znamienny tym, że układ nadawczy (5) z nadajnikiem sygnałów świetlnych momentu obrotowego (D) umieszczony jest na części ruchomej (4) momentomierza usytuowanej na wale silnika (1), a odbiornik sygnałów świetlnych momentu obrotowego (FD) umieszczony jest na przedłużeniu osi obrotu wirnika (2).

2. Tensometryczny momentomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że w układzie nadawczym (5) z nadajnikiem sygnałów świetlnych momentu obrotowego (D) wyjście wzmacniacza różnicowego (WZ) sygnału napięciowego z tensometrów (MT) połączone jest z wejściem pierwszego wzmacniacza sumującego (WZS1), a wyjście pierwszego wzmacniacza sumującego (WZS1) połączone jest z wejściem przetwornika analogowo-cyfrowego (A/C), którego wyjście połączone jest z wejściem wzmacniacza prądowego (WZP), a wyjście wzmacniacza prądowego (WZP) z wejściem nadajnika sygnałów świetlnych (ND), przy czym wejście pierwszego wzmacniacza sumującego (WZS1) połączone jest ze źródłem napięcia odniesienia (U1).

3. Tensometryczny momentomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że w układzie odbiorczym (6) wyjście odbiornika sygnałów świetlnych momentu obrotowego (FD) połączone jest z wejściem wzmacniacza napięciowego (WZN), którego wyjście połączone jest z układem formowania impulsów (UFl), a wyjście układu formowania impulsów (UFl) połączone jest z wejściem przetwornika cyfrowo-anologowego (C/A), którego wyjście połączone jest z wejściem drugiego wzmacniacza sumującego (WZS2), a wyjście drugiego wzmacniacza sumującego (WZS2) połączone jest z układem całkującym (UC), przy czym wejście drugiego wzmacniacza sumującego (WZS2) połączone jest ze źródłem napięcia zerującego (U2).