RU192609U1 - Фотоэлектрический торсиометр - Google Patents
Фотоэлектрический торсиометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU192609U1 RU192609U1 RU2019116353U RU2019116353U RU192609U1 RU 192609 U1 RU192609 U1 RU 192609U1 RU 2019116353 U RU2019116353 U RU 2019116353U RU 2019116353 U RU2019116353 U RU 2019116353U RU 192609 U1 RU192609 U1 RU 192609U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- possibility
- measuring
- torsiometer
- photocell
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/12—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving photoelectric means
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике, предназначена для измерения крутящего момента при передаче мощности через вал.Фотоэлектрический торсиометр, содержащий измерительный вал, выполненный с возможностью отражения света, источник освещения и фотоприемник отраженного сигнала, средство снятия отсчета, отличающийся тем, что измерительный вал выполнен в виде пластины прямоугольного сечения, концы которой выполнены с возможностью закрепления в концевых втулках, установленных с возможностью вращения в корпусе торсиометра и с возможностью скрепления с обращенными к ним участками вала, при этом на ребрах пластины, у ее концов, закреплены первое и второе зеркало, при этом на корпусе, с возможностью оптического взаимодействия с соответствующим зеркалом, установлены первые светодиод и фотоэлемент и вторые светодиод и фотоэлемент, ориентированные на зеркала перпендикулярно оси вращения измерительного вала.Полезная модель позволяет достичь высокой точности измерения угла закручивания при вращении вала с относительно большой скоростью, которая достигается использованием измерения не интенсивности освещения, а времени задержки между отраженными от зеркал оптическими сигналами, которые закреплены на концах рабочей пластины, скручиваемой при подведении крутящего момента (или мощности). 3ил.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике, предназначена для измерения крутящего момента при передаче мощности через вал.
Известен фотоэлектрический торсиометр, принцип действия которого основан на измерении интенсивности светового потока, идущего от источника к фотоэлементу (см. Фролов Л.Б. Измерение крутящего момента. М.: «Энергия», 1967. -31 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://techlib.org/books/frolov-izmerenie-krutyashhego-momenta/). Интенсивность пучка света, попадающего на приемник, зависит от угла скручивания вала и крутящего момента.
Известен также фотоэлектрический торсиометр, содержащий измерительный вал, выполненный с возможностью отражения света, источник освещения и фотоприемник отраженного сигнала, средство снятия отсчета (см. авт. св-во № 111752, МПК G01L 3/12, 1958).
Недостатком известных фотоэлектрических торсиометров, применяемых для определения крутящего момента вала, является чувствительность прибора к изменению интенсивности излучения источника света вследствие изменения напряжения источника питания, а также влияние на результаты измерения светового потока теней, полутеней и подсвета, которые изменяются при увеличении скорости вращения вала.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является возможность измерения угла закручивания торсиометра и соответственно, крутящего момента и передаваемой мощности при вращении вала с относительно большой скоростью.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в высокой точности измерения угла закручивания при вращении вала с относительно большой скоростью.
Поставленная задача решается тем, что фотоэлектрический торсиометр, содержащий измерительный вал, выполненный с возможностью отражения света, источник освещения и фотоприемник отраженного сигнала, средство снятия отсчета, отличается тем, что измерительный вал выполнен в виде пластины прямоугольного сечения, концы которой выполнены с возможностью закрепления в концевых втулках, установленных с возможностью вращения в корпусе торсиометра и с возможностью скрепления с обращенными к ним участками вала, при этом на ребрах пластины, у ее концов, закреплены первое и второе зеркало, при этом на корпусе, с возможностью оптического взаимодействия с соответствующим зеркалом, установлены первые светодиод и фотоэлемент и вторые светодиод и фотоэлемент, ориентированные на зеркала перпендикулярно оси вращения измерительного вала.
Сопоставительный анализ существенных признаков аналогов и прототипа с существенным признаками предлагаемого технического решения свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом совокупность отличительных признаков формулы полезной модели позволяет достичь высокой точности измерения угла закручивания при вращении вала с относительно большой скоростью, которая достигается использованием измерения не интенсивности освещения, а времени задержки между отраженными от зеркал оптическими сигналами, которые закреплены на концах рабочей пластины, скручиваемой при подведении крутящего момента (или мощности).
На фиг.1 представлена схема общего вида торсиометра; на фиг. 2 показана зависимость времени задержки от скорости вращения и угла закручивания вала длиной l = 0,25 м; на фиг. 3 - зависимость мощности от угла закручивания вала длиной l = 0,25 м и скорости его вращения.
На фиг.1 показаны измерительный вал 1, втулки 2 входного 3 и выходного 4 валов, подшипники 5, корпус 6, заглушки 7, первое 8 и второе 9 зеркала, первые светодиод 10 и фотоэлемент 11 и вторые светодиод 12 и фотоэлемент 13.
На фиг. 2 время задержки от скорости вращения представлено для угла закручивания вала I - θ = 1°; II - θ = 2°; III - θ = 3°; IV - θ = 4°.
На фиг.3 мощность от угла закручивания вала представлена для скоростей вращения А - ω = 41,8 с-1; B - 62,8 с-1; C - 83,7 с-1; D - 104,6 с-1.
На фиг.1 представлена схема общего вида фотоэлектрического торсиометра. Предлагаемый торсиометр содержит измерительный вал 1, выполненный в виде пластины прямоугольного сечения, концы которой выполнены с возможностью закрепления в концевых втулках 2 входного 3 и выходного 4 валов, которые с помощью подшипников 5 устанавливают в корпусе 6. Корпус 6 закрыт с торцов заглушками 7. На ребрах пластины (измерительного вала 1), у ее концов, на расстоянии l, закреплены первое 8 и второе 9 зеркала. На корпусе 6, с возможностью оптического взаимодействия с соответствующим зеркалом, установлены источники оптического излучения и фотоприемники отраженного сигнала - первые светодиод 10 и фотоэлемент 11 и вторые светодиод 12 и фотоэлемент 13, ориентированные на зеркала 8 и 9 перпендикулярно оси вращения измерительного вала 1.
При подведении крутящего момента к валу происходит его закручивание, угол закручивания вала α определяется по формуле
где τ1 и τ2 – время фиксации сигналов от фотоприемников первого и второго датчиков; Т - время полного оборота вала вокруг своей оси.
При подведении к вращающемуся выходному валу 3 крутящего момента Мкр происходит пропорциональное скручивание измерительного вала 1 на величину угла закручивания . При направлении светового пучка от светодиодов 10 и 12 на зеркальные поверхности 8 и 9 отраженные лучи попадают на фотоэлементы 11 и 13. В связи с закручиванием измерительного вала 1, отраженный от зеркала 8 луч попадает на фотоэлемент 11 с запозданием по времени (время задержки), которое зависит от угла закручивания , скорости вращения вала ω и его длины l. Результаты расчета зависимости этого времени задержки представлены на фиг.2.
Электронная схема торсиометра также позволяет определять скорость вращения вала по измерению частоты пульсации отраженного оптического сигнала от одного из датчиков.
Результаты расчета мощности, передаваемой через предлагаемый светодиодный торсиометр с размерами сечения плоского вала 5×20 мм и его длиной 0,25 м из материала - стали рессорно-пружинной 50ХФА в зависимости от времени задержки и скорости вращения вала представлены на фиг.3.
Достоинством данного метода является высокая точность измерения угла закручивания, т.к. электронный сигнал представлен не в аналоговом, а цифровом виде. Эта точность определяется только точностью засечки времени оптического сигнала фотоэлементом.
Относительную погрешность можно рассчитать по зависимости
где N - количество импульсов, прошедших за время запаздывания сигнала;
Δτ = τ1 - τ2 от второго датчика относительно первого.
Так при времени дискретизации дτд = 10 мкс и скорости вращения вала ω = 10 Гц = 62,8 рад/с и, соответственно, времени 1 оборота вала τо = 0,1 с количество импульсов составит
За минимальное время запаздывания сигнала от второго датчика относительно первого ΔτЗ = 0,2 мсек (рис. 4) количество импульсов
Тогда погрешность измерения скорости вращения
а максимальная погрешность измерения времени запаздывания сигнала
При максимальном времени запаздывания сигнала ΔτЗ = 1,2 мсек (рис. 4) количество импульсов
и минимальная погрешность этого измерения составит
Точность измерения можно повысить за счет уменьшения времени дискретизации сигнала Δτд.
Достоинством данного метода является высокая точность измерения угла закручивания, т.к. электронный сигнал представлен не в аналоговом, а цифровом виде. Эта точность определяется только точностью засечки времени оптического сигнала фотоэлементом.
Относительную погрешность можно рассчитать по зависимости
5 = Vn,100% (2);
где N - количество импульсов, прошедших за время запаздывания сигнала;
Лт = Ti - 12 от второго датчика относительно первого.
Так при времени дискретизации Лтд = 10 мкс и скорости вращения вала со = 10 Гц = 62,8 рад/с и, соответственно, времени 1 оборота вала т0 = 0,1 с количество импульсов составит
No = Т%тд = 0д/10-5 = Ю4 (3).
За минимальное время запаздывания сигнала от второго датчика относительно первого Дт3 =0,2 мсек количество импульсов
Ni = T7at, = °'2'10~710-5 = 20 (4).
Тогда погрешность измерения скорости вращения
50-1/io4"100% = 0'01% (5)'
а максимальная погрешность измерения времени запаздывания сигнала
531 = V20 ' 100% = 5 % (б) •
При максимальном времени запаздывания сигнала Лт3 = 1,2 мсек количество импульсов
N2 = t3/atfl = 1'2"10"3/10-5 = 120 (7)
и минимальная погрешность этого измерения составит
532 = Vl20 " 100% = °'85 % (8) •
Точность измерения можно повысить за счет уменьшения времени дискретизации сигнала Атд.
Claims (1)
- Фотоэлектрический торсиометр, содержащий измерительный вал, выполненный с возможностью отражения света, источник освещения и фотоприемник отраженного сигнала, средство снятия отсчета, отличающийся тем, что измерительный вал выполнен в виде пластины прямоугольного сечения, концы которой выполнены с возможностью закрепления в концевых втулках, установленных с возможностью вращения в корпусе торсиометра и с возможностью скрепления с обращенными к ним участками вала, при этом на ребрах пластины, у ее концов, закреплены первое и второе зеркало, при этом на корпусе, с возможностью оптического взаимодействия с соответствующим зеркалом, установлены первые светодиод и фотоэлемент и вторые светодиод и фотоэлемент, ориентированные на зеркала перпендикулярно оси вращения измерительного вала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116353U RU192609U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Фотоэлектрический торсиометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116353U RU192609U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Фотоэлектрический торсиометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU192609U1 true RU192609U1 (ru) | 2019-09-23 |
Family
ID=68064209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019116353U RU192609U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Фотоэлектрический торсиометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU192609U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU111752A2 (ru) * | 1955-02-06 | 1957-11-30 | А.А. Дубровский | Однорастровый отражательный фотоэлектрический датчик крут щего момента |
EP0578422A2 (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-12 | Lucas Industries Public Limited Company | Apparatus for measuring torque |
CN104198098A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-12-10 | 西安理工大学 | 基于光电码盘信号相位差的转矩测量传感器及测量方法 |
US20160187211A1 (en) * | 2014-01-22 | 2016-06-30 | China University Of Mining And Technology | Hoist main shaft torque monitoring device based on angle measurement |
-
2019
- 2019-05-28 RU RU2019116353U patent/RU192609U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU111752A2 (ru) * | 1955-02-06 | 1957-11-30 | А.А. Дубровский | Однорастровый отражательный фотоэлектрический датчик крут щего момента |
EP0578422A2 (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-12 | Lucas Industries Public Limited Company | Apparatus for measuring torque |
US20160187211A1 (en) * | 2014-01-22 | 2016-06-30 | China University Of Mining And Technology | Hoist main shaft torque monitoring device based on angle measurement |
CN104198098A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-12-10 | 西安理工大学 | 基于光电码盘信号相位差的转矩测量传感器及测量方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK0783675T3 (da) | Apparat til måling af drejningsmoment på roterende aksler | |
HUP0104326A2 (hu) | Eljárás és rendszer forgógépek teljesítményének mérésére | |
RU192609U1 (ru) | Фотоэлектрический торсиометр | |
US4536708A (en) | Apparatus for obtaining an information on the motion of a moving element, preferably for rotational speed of a rotating element in an automobile | |
FR2562657A1 (fr) | Dispositif de mesure des longueurs | |
JP2003050181A5 (ru) | ||
JPH0718767B2 (ja) | トルク検出器 | |
JP3053442B2 (ja) | 水道メータ用パイロット回転検出器 | |
ATE438082T1 (de) | Vorrichtung zum messen des drehwinkels | |
CN206695898U (zh) | 一种基于舞动试验机的分布式光纤测振装置 | |
DE502005000359D1 (de) | Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung | |
JPS5786056A (en) | Revolving speed detector | |
RU2007101009A (ru) | Способ измерения раскрутки и амплитуды крутильной составляющей колебаний лопаток турбомашин и устройство для его осуществления | |
JP2000193484A (ja) | 走行スリット式太陽センサ | |
RU2652174C1 (ru) | Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора | |
RU47528U1 (ru) | Компьютерный скоростемер | |
Wekesa et al. | Calibrated data logging instrumentation system for wind speed and direction measurements | |
Morris | The Effects of Stellar Magnetic Activity and Variability on Observations of Exoplanets | |
SU1454055A1 (ru) | Волоконно-оптическа система измерени давлени | |
JPS59116023A (ja) | トルク検出装置 | |
UA129753U (uk) | Пристрій для вимірювання деформацій елементів конструкцій великих розмірів | |
SU842464A1 (ru) | Устройство дл измерени скоростиРАСпРОСТРАНЕНи ТРЕщиН | |
RU63928U1 (ru) | Волоконно-оптический датчик для дистанционного измерения | |
SU1316086A1 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь перемещени в код | |
RU55968U1 (ru) | Водосчетчик с оптическим съемом информации |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200529 |