RU5026U1

RU5026U1 - TORQUE METER

Info

Publication number: RU5026U1
Application number: RU96109835/20U
Authority: RU
Inventors: Б.А. Перминов; В.Б. Перминов; И.П. Христич
Original assignee: Ухтинский индустриальный институт
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1997-09-16

Abstract

1. Измеритель крутящего момента, содержащий чувствительный элемент, систему установки начального отсчета, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде двух зеркальных меток, нанесенных на вал, и двух отражательных оптронов, подключенных к формирователям импульсов, при этом первый отражательный оптрон подключен через схему временной задержки, а выходы формирователей импульсов подключены к триггеру, выход которого подключен к первому входу схемы совпадения, к второму входу которой подключен генератор счетных импульсов, ее выход схемы совпадения соединен с входом цифрового индикатора.2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что выход первого формирователя импульсов подключен к входу преобразователя частота - напряжение, на выходе которого подключена лампа накаливания оптрона, а фоторезистор этого оптрона включен во времязадающую цепь генератора счетных импульсов.1. A torque meter containing a sensing element, an initial reference system, characterized in that the sensing element is made in the form of two mirror marks deposited on the shaft, and two reflective optocouplers connected to pulse shapers, while the first reflective optocoupler is connected through a circuit time delay, and the outputs of the pulse shapers are connected to a trigger, the output of which is connected to the first input of the matching circuit, the second input of which is connected to the generator of counting pulses, e e output of the matching circuit is connected to the input of a digital indicator. 2. The meter according to claim 1, characterized in that the output of the first pulse shaper is connected to the input of the frequency-to-voltage converter, the output of which is connected to an incandescent lamp of the optocoupler, and the photoresistor of this optocoupler is included in the timing circuit of the counter pulse generator.

Description

Измеритель крутящего молюнтаTorque meter

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности для измерения момента . валу привода буровых установок.The utility model relates to the field of instrumentation, in particular for measuring moment. drilling drive shaft.

Известно устройство для измерения момента на валу,содержащее корпус, два закрепленш х по концам вала измерительных диска с равномерными метками на периферии,датчики считывания меток,цифровой фазометр и системе/ стабилизации скорости вращения измерительных дисков относительно датчиков считывания меток,состоящую из измерительной СХЗАШ и двигателя,не обеспечивает требуемой точности и обладает сложной механической конструкцией (А.с. СССР M0909G м.кл COIL 3/12, 1974).A device for measuring the moment on the shaft, comprising a housing, two fixed on the ends of the shaft measuring discs with uniform marks on the periphery, mark reading sensors, a digital phase meter and a system / stabilization of the speed of the measuring discs relative to the mark reading sensors, consisting of measuring SHZHASH and engine , does not provide the required accuracy and has a complex mechanical design (AS USSR M0909G m.cl COIL 3/12, 1974).

Кроме того,известно устройство с повышенной точностью измерения момента,содержащее чувствительный элемент с посадочным местом и опорным узлом,систему уравновешивания с электромагнитным компенсатором и систек у установки нулевого значения с датчиком неко лпенсации (прототип А.с. СССР :р 678351 М.Кл С-OIL 3/00, 979). то устройствотак же неIn addition, it is known a device with increased accuracy of measuring the moment, containing a sensing element with a seat and a reference node, a balancing system with an electromagnetic compensator and a system at a zero value with a sensor of some compensation (prototype A.S. USSR: p 678351 M. C -OIL 3/00, 979). then devices

обеспечивает требуемой то-шости,быстродействия Ni EHaciB f Лprovides the required speed, performance Ni EHaciB f L

при измерении крутящего момент-, вследствие наличия большого количества подвижных мехашг еских узлов измерения и малой возможности компенсации изменения измеряемой величины при йзмёнении скорости вращения вала. when measuring torque - due to the presence of a large number of movable mechanical measuring units and the small possibility of compensating for changes in the measured value when changing the shaft rotation speed.

Техническим результатом при использовании полезной модели является повышение точности измерен-ия,надежности и быстродействия при упрощении устройства в целом. В описываемом измерителе крутящего момента это достигается введением узкихThe technical result when using the utility model is to increase the accuracy of measurement, reliability and speed while simplifying the device as a whole. In the described torque meter, this is achieved by introducing narrow

- -. , зеркальных меток к вял;/ п:)чзод ,оптроннкх Д тчиков сьема информации,узла коррекции начального временного сдвига измерения,схемы автокоррекпии частоты генератора счетных И1 шульсов,схек1ы совпадения, и цифрового индикатора. - -. , mirrored marks to sluggish; / p:) zod, optronic D sensors for information acquisition, node for correction of initial time shift of measurement, scheme of auto-correction of frequency of generator of counted I1 pulses, coincidences, and digital indicator.

Этли плтельн зЗ га призн, полезной модели являются введение электри еской коррекции на-.льного временного сдвига и автокоррекции частотт - гене-оатор : импульсов, что позволяет исключить механи еские узлу н:1С: ройки,а ,слецовательно,повысить надежнос ь устройства в целом и повысить точность измерения в результате полной компенсации изменения скорости вращения вала.This is a good example, a useful model is the introduction of electrical correction of the initial time shift and auto-correction of the frequencies - generator: pulses, which eliminates the mechanical nodes n: 1C: sweeping, and, consequently, improves the reliability of the device in overall and improve measurement accuracy as a result of full compensation for changes in shaft rotation speed.

На фигЛ. представлена схема описываемого устройства. На фиг.2. приведены вре /енные диагра шы,поясняющие работу моментомера. Двигатель I соединяется с нагрузкой 2 валом 3. Чувствительный элемент сос: оит из двух соосно расположенных зеркальных меток 4 и 5, питания светопиодов оптронов 3, узла временной задержки 9 и форшлрователей импульсов 7 и 8. Схема измерершя состоит из триггера 10,схемы совпадения II и, генератора счетных импульсов Т2,преобразовятеля частота-напряжение 13,цифрового индикатора 14 и устройства сброса 15.Схема автокоррекции содержит резис ивный оптрон ТЗ.Датщк содержит отражательные оптроны 17 и 13.In FIG. presents a diagram of the described device. In figure 2. temporary diagrams explaining the operation of the momentometer are shown. The motor I is connected to the load 2 by the shaft 3. The sensing element consists of two coaxially arranged mirror marks 4 and 5, a power supply for the optocouplers 3, a time delay unit 9, and pulse shapers 7 and 8. The measurement circuit consists of trigger 10, matching circuit II and, a generator of counting pulses T2, a frequency-voltage converter 13, a digital indicator 14, and a reset device 15. The auto-correction circuit contains a resistive optocoupler TZ. The sensor contains reflective optocouplers 17 and 13.

Зеркальные метки 4 и о выполняются в виде узких полосок на валу 3 привода 1,а расстояние между ними определяется упругостью вала 3 и вели-иной нагрузки вала 3.Mirror marks 4 and 0 are made in the form of narrow strips on the shaft 3 of the drive 1, and the distance between them is determined by the elasticity of the shaft 3 and the great load of the shaft 3.

Источник питания 5 подключен к изл;;/ ающим диодам оптронов 17 и 18,а фотодиоды этих оптронов подклю- ены к формирователям импульсов 7 и 8. Выход формирователя 7 подключен к схеме временной задержки 9,а её выход,в свою очередь подключенThe power source 5 is connected to the emitting diodes of the optocouplers 17 and 18, and the photodiodes of these optocouplers are connected to the pulse shapers 7 and 8. The output of the shaper 7 is connected to the time delay circuit 9, and its output, in turn, is connected

к триггеру 10, преобразователю Р1апряжение- цастота 13 и устройству сброса 15. Выход преобразователя частота - напряжерше 13 через оптрон 16 подкльо -тен к RC- генератору 12, а его выход подключен к схеме совпадения II, на второй вход которой подключен выход триггера 10. Выход схемы совпадения 11 подключен на счетный вход цифрового индикатора 14,а на шину его сброса подклю -и-ен выход схе.мы сброса 15.to trigger 10, converter P1 voltage – frequency 13 and reset device 15. The output of the frequency converter is voltage higher than 13 through optocoupler 16 is connected to RC generator 12, and its output is connected to match circuit II, to the second input of which trigger 10 is connected. The output of the matching circuit 11 is connected to the counting input of the digital indicator 14, and to the reset bus I connect the output of the reset circuit 15.

Измеритель работает след;/1ощим образом. Перед началом измерений при отсутствии нагрузки производится регулировка узла задержки 9 до пол /чения н:,-левых показаний на цифровом индикаторе 14, ием добиваютс т полной соосности отраженных оптических сигналов.The meter works a trace; / 1 in a good way. Before the start of measurements, when there is no load, the delay unit 9 is adjusted to half / second n:, - the left readings on the digital indicator 14, and then they achieve the full alignment of the reflected optical signals.

При наличии момента на вал:/ 3 отраженный оптический сигнал оптрона 18 будет иметь некоторый временный сдвиг по отношению к OTpameHHOh-iy сигнад оптрона 17,при этом величина этого сдвига пропорциональна величине крутящего момента. На фиг.2 этот временный сдвиг показан импульсами датчиков а и б, импульс Ид1 в момент времени t передним фронтом запускает триггер 10,а имп.ульс Ид2 второго датчика 18 ставит триггер в исходное состояние,в результате чего на выходе триггера 10 формируется сигнал И-т (фиг.2в), длительность которого пропогциор1альна величине крутящего момента.Импульс Ит поступает на схему совпадения 11, на второй вход которой поступают счетн1,е импульсы с генератора 12. На выходе схемы совпадения II (фиг.2г) появляется пакет импульсов, число импульсов в котором пропорционально кpyтящe Г, моменту. Это число импульсов фиксируется цифровым индикатором 14. При поступлении очередного отраженного импульс Р1д1 устройс во сброс ; 15 с-етиик цифрового индикатора 14 передним фронтом импульса сброса устанавливается в исходноеIf there is a moment on the shaft: / 3 the reflected optical signal of the optocoupler 18 will have a certain time shift with respect to the OTpameHHOh-iy signal of the optocoupler 17, while the magnitude of this shift is proportional to the magnitude of the torque. In figure 2, this time shift is shown by the pulses of the sensors a and b, the pulse Id1 at time t triggers the trigger 10 by the leading edge, and the pulse Id2 of the second sensor 18 sets the trigger to its original state, as a result of which the signal And is generated at the output of the trigger 10 -t (figv), the duration of which is proportional to the magnitude of the torque. Impulse It arrives at the coincidence circuit 11, the second input of which receives counting 1, e pulses from the generator 12. At the output of the coincidence circuit II (fig.2d) a pulse train appears the number of pulses in which proportion tionally kpytyasche D, point. This number of pulses is fixed by a digital indicator 14. When the next reflected pulse P1d1 arrives, it is reset; 15 s-indicator of digital indicator 14 leading edge of the reset pulse is set to the original

состояние и процесс повторяется.state and process repeats.

Компенсация скорости вращения вела реализуется следующим обр .зом. При уменьшении скорости вращения вала длительность импульса Ит триггер ; 10 .увели тивяется. Однако лшеньшение скорости вращения приводит к уменьлению частоты посылок импульсов напряжения с формирователя 9 на эход преобразователя частота - напряжение 13. Ото приведет к уменьшению напряжения на его выходе, т.е. лампе накаливания оптрона 13, -тто в свою очередь приведет к увеличению сопротивления фоторезистора этого оптрона. 5оторезистор оптрона 13 включен во время-задающую цепь КС-автогенератора 12. Следовательно,увеличеьгае сопротивления время-задащей цепи автогенератора 12 приведет к уменьшению астоты с етных импульсов. Подбирая коэффициент шунтирования фоторезистора линейным резистором можно добиться одного и того же числа счетных имщ/льсов в имщАльсе Ит триггера ТО при значительных изменениях скорости вращения вала и одном и том же зна ении крутщего момента.Compensation of the rotational speed of a bicycle is implemented as follows. With a decrease in the shaft rotation speed, the pulse duration is It trigger; 10. Led the way. However, a decrease in the rotation speed leads to a decrease in the frequency of sending voltage pulses from the driver 9 to the frequency inverter - voltage 13. This leads to a decrease in the voltage at its output, i.e. an incandescent light bulb of the optocoupler 13, which in turn will lead to an increase in the photoresistor resistance of this optocoupler. The 5 resistor of the optocoupler 13 is included in the timing-circuit of the CS-oscillator 12. Therefore, increasing the resistance of the timing-timing circuit of the oscillator 12 will lead to a decrease in the frequency from these pulses. By selecting the shunt coefficient of the photoresistor with a linear resistor, it is possible to achieve the same number of countable properties / meters in the IT trigger of the TO trigger with significant changes in the shaft rotation speed and the same torque value.

Таким образом можно повысить точность измерения крутящего момента при изменении скорости вращения вала без дополнительных механических устройств,что знаЧТтельно увеличивает надежность устройства : 1елом.Thus, it is possible to increase the accuracy of measuring torque when changing the speed of rotation of the shaft without additional mechanical devices, which significantly increases the reliability of the device: 1elom.

Claims

1. A torque meter containing a sensing element, an initial reference system, characterized in that the sensing element is made in the form of two mirror marks deposited on the shaft, and two reflective optocouplers connected to pulse shapers, while the first reflective optocoupler is connected through a circuit time delay, and the outputs of the pulse shapers are connected to a trigger, the output of which is connected to the first input of the matching circuit, the second input of which is connected to the generator of counting pulses, e The output of the matching circuit is connected to the input of a digital indicator.

2. The meter according to claim 1, characterized in that the output of the first pulse shaper is connected to the input of the frequency-to-voltage converter, the output of which is connected to an incandescent lamp of the optocoupler, and the photoresistor of this optocoupler is included in the timing circuit of the counter pulse generator.