SU1023212A1

SU1023212A1 - Dynamometer

Info

Publication number: SU1023212A1
Application number: SU813239308A
Authority: SU
Inventors: Сергей Евгеньевич Быков; Валентин Дмитриевич Ломакин; Василий Николаевич Собко; Александр Николаевич Петренко
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1983-06-15

Abstract

1.ДИНАМОМЕТР,содержаший уп ругую подвеску , цепь компенсации е$ жесткости, усилитель, ко входу которого подключен датчик смещени подвески, св занный с подвеской элект1Ьомеханический : , преобразова тель и регистрирующий прибор, о тличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени при измен ющихс внешних услови х, в него введены генератор опорных сигналов,Фазовый детектор, усилитель -ппео 1Г1азовател ь , фильтр нижни частот, контур адаптации, состо щий из генератора пробных сигналов, второго электромеханического преобразовател , св занного с подвеской, : электронной модели динамометра, двух фильтров, схемы сравнени и усилительно-преобразовательного устройства , при этом усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усилени , его выход через последовательную цепочку из фазового детектора и усилител -преобразовател соединен с первым электромеханическим преобразователем и входом первого фильтра, выход которого подключен к первому входу схемы сравнени , генератор проб ных сигналов подключен ко второму электромеханическому преобразователю и через последовательную цепочку из электронной модели динамометра и второго фильтра - ко второму входу схемы сравнени , выход которой через усилительно-преобразовательное устройство подключен к управл ющему входу усилител , а регистрирунжций прибор через фильтр нижних частот подключен к выходу усилител -преобразовател .1. A DYNOMOMETER containing an elastic suspension, a compensation circuit e $ stiffness, an amplifier, to the input of which a suspension displacement sensor connected to the electrical suspension is connected: varying ambient conditions, a reference signal generator, a phase detector, a 1G1power amplifier, a low-pass filter, an adaptation circuit consisting of a test signal generator, a second electromechanical transducer connected to the suspension: an electronic model of a dynamometer, two filters, a comparison circuit and an amplifier-converter device; the amplifier is designed with an adjustable gain; the input of the first filter, the output of which is connected to the first input of the comparison circuit, the generator of test signals is connected to the second electromechanical transducer and es series circuit of an electronic model of the dynamometer and the second filter - to the second input of the comparison circuit, the output of which through intensive-conversion device is connected to the control input of the amplifier, and registrirunzhtsy device through a low-pass filter connected to the output of amplifier -preobrazovatel.

Description

2, Динамометр по п. 1, отличающий с тем, что в него введена система автоматической установки нул , состо ща из исполнительного механизма возврата подвески и св занного с ним переключател нагрузки , который подключен к выходу усилител -преобразовател .2, the dynamometer according to claim 1, characterized in that it introduced an automatic zero-setting system consisting of an actuator for returning the suspension and a load switch associated with it, which is connected to the output of the converter-converter.

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть исполь зовано дл измерени микроуоилий в среде с сушественно мен ющимис внешними услови ми, в частностей при измерении т ги микродвигателей в том числе электрореактивных.The invention relates to a measuring technique and can be used to measure microwheels in a medium with a changing environmental conditions, in particular when measuring the thrust of micromotors, including electrojet.

Известны динамометры, содержащие упругую подвеску, преобразователь деформации упругой подвески и регистрирующий прибор. Упруга подвеска должна обладать минимальной механической жесткостью, что . позвол ет получать достаточно большие перемещени подвески при действии измер емых усилий. Одним из способов уменьшени .механической жесткости уцоугой подвески вл етс введение отрицательной жесткости CllDynamometers are known that contain an elastic suspension, a strain transducer of the elastic suspension, and a recording instrument. Elastic suspension should have a minimum mechanical stiffness that. allows to obtain sufficiently large movements of the suspension under the action of measurable forces. One way to reduce mechanical stiffness with anchored suspension is to introduce negative stiffness Cll

Однако при изменении внешних условий нестабильность сум арной жесткости приводит к снижению точности измерений.However, when the external conditions change, instability of the total rigidity leads to a decrease in the measurement accuracy.

Наиболее близким по технической суьдности к изобретению вл етс динамометр , содержащий упругую подвеску , цепь компенсации ее жесткости, усилитель ко входу которого подключен датчик смегаени подвески, св занный с подвеской электромеханический преобразователь и регистрирующий прибор С21сThe closest in technical terms to the invention is a dynamometer containing an elastic suspension, a circuit for compensating its stiffness, an amplifier to the input of which is connected a suspension samogen sensor connected to the suspension by an electromechanical transducer and a recording instrument C21c

ОсновнЕлм недостатком этого динамометра вл етс снижение точности измерений , обусловленное нестабильностью суммарной жесткости при изменении внешних условий и параметров компенсации.The main disadvantage of this dynamometer is a decrease in measurement accuracy due to the instability of the total stiffness when the external conditions and compensation parameters change.

Цель изобретени - повышение точности измерени при измен ющихс внешних услови х.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy under changing external conditions.

Поставленна цель достигаетс тем, что в динамометр введены генератор опорных сигналов, фазовый детектор , усилитель-преобразователь, фильтр нижних частот, контур адаптации , состо щий из генератора пробных сигналов, второго электромеханического преобразовател , св занного с подвеской, электронной модели динамометра , двух фильтров, схемы сравнени и усилительно-преобразовательного устройства, при этом усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усилени ; его выход через посагедовательную цепочку из фазовогоThe goal is achieved by introducing a reference signal generator, a phase detector, an amplifier-converter, a low-pass filter, an adaptation circuit consisting of a test signal generator, a second electromechanical converter connected to a suspension, an electronic model of a dynamometer, two filters, comparison circuits and an amplifier-converter device, while the amplifier is made with adjustable gain; its output through a posedased chain from the phase

детектора и усилител -преобразовател соединен,с первым электромеханическим преобразователем и входом первого фильтра, выход которого подключен к первому входу схемы сравнени , генератор пробных сигналов подключен ко второму электромеханическому преобразователю и через последовательную цепочку из электронной моделиdetector and amplifier converter is connected, with the first electromechanical converter and the input of the first filter, the output of which is connected to the first input of the comparison circuit, the generator of test signals is connected to the second electromechanical converter and through a serial chain from the electronic model

О динамометра и второго фильтра - ко-второму входу схемы сравнени , выход .которой через усилительно-преобразовательное устройство подключен к управл ющему входу усилител , а регистC рирующий прибор через фильтр нижних частот подключен к выходу усилител преобразовател . Кроме того, введена система автоматической установки нул , состо ща из исполнительного механизма возврата подвескиThe dynamometer and the second filter are connected to the second input of the comparison circuit, the output of which is connected to the control input of the amplifier through an amplifier-converter device, and the recording device is connected to the output of the converter amplifier through a low-pass filter. In addition, an automatic zero-setting system has been introduced, consisting of a suspension return actuator

0 и св занного с ним переключател нагрузки, который подключен к выходу усилител -преобразовател .0 and a load switch connected to it, which is connected to the output of the converter converter.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого динамометра.The drawing shows the block diagram of the proposed dynamometer.

5 Динамометр состоит из упругой5 Dynamometer consists of elastic

I подвески 1, датчика смещени подвески 2, св занного с подвеской первого электромеханического преобразовател 3, усилител 4, фазового детектора 5, генератора опорного сигнала б, усилител -преобразовател 7, фильтра нижних частот 8, регистрирующего прибора 9.I suspension 1, suspension displacement sensor 2, associated with the suspension of the first electromechanical transducer 3, amplifier 4, phase detector 5, reference signal generator b, amplifier converter 7, low pass filter 8, recording device 9.

Контур адаптации включает генера5 .тор пробных сигналов 10, электронную модель динамометра 11, второй электромеханический преобразователь 12, фильтры 13 и 14, схему сравнени 15, усилительно-преобразовательное устройство 16.The adaptation circuit includes a generator of a test signal generator 10, an electronic model of a dynamometer 11, a second electromechanical converter 12, filters 13 and 14, a comparison circuit 15, an amplifier-converter device 16.

в динамометре с помощью переключател 17 н повторно-кратковременном режиме подключаетс исполнительное: , устройство 18 системы автоматической установки нул .in the dynamometer with the help of the switch 17 in the intermittent mode, the actuator is connected: device 18 of the automatic zero setting system.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Приложение внешней-силы F вызывает смещение упругой подвески 1 от нулевого положени . Это смещение с помощью датчика смеиени 2 преобразуетс в электрический сигнал, представл ющий собой высокочастотные модулированные колебани . Этот сигнал усиливаетс усилителем 4 и поступс1етThe application of an external force F causes a displacement of the elastic suspension 1 from the zero position. This displacement using a shift sensor 2 is converted into an electrical signal, which is a high-frequency modulated oscillation. This signal is amplified by amplifier 4 and received.

на фазовый детектор 5. Необходи1| ый дл работы фазового детектора опорный сигнал залаетс генератором опорного сигнала 6. Фазовый детектор 5 выдел ет из высокочастотного модулированного сигнала низкочастотный сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине смещени упругой подвески, а фаза - направлению смещени . Этот низкочастотный сигнал подаетс на усилитель-преобразователь 7 где происходит усиление по мощности. Усиленный сигнал через Лильтр низких частот 8 поступает на регистрирующий прибор 9, проградуированный в единицах измер емых усилий. Одновременно сигнал с усилител преобразовател 7 через первый электромеханический преобразователь 3 воздействует на упругую подвеску 1 в виде сигнала положительной обратной св зи. Действие положительной обратной св зи аналогично приложению к упругой подвеске 1 дополнительной силы, пропорциональной смещению и действующей в направлении смещени подвески. Это означает ЧТО в систему вводитс отрицательна жесткость и таким образом реализуетс цепь компенсации жесткости.on the phase detector 5. Necessarily | The reference signal provided for the operation of the phase detector is generated by the reference signal generator 6. Phase detector 5 separates from the high-frequency modulated signal a low-frequency signal whose amplitude is proportional to the magnitude of the bias of the elastic suspension and the phase to the bias direction. This low frequency signal is provided to the amplifier 7 where power amplification occurs. The amplified signal through Liltre 8 low frequencies is fed to the recording device 9, calibrated in units of measured effort. At the same time, the signal from the amplifier of the converter 7 through the first electromechanical converter 3 acts on the elastic suspension 1 in the form of a positive feedback signal. The effect of positive feedback is analogous to the application to elastic suspension 1 of an additional force proportional to the displacement and acting in the direction of the displacement of the suspension. This means THAT negative stiffness is introduced into the system and thus the stiffness compensation circuit is implemented.

Действие контура адаптации осу ществл етс следующим образом. The adaptation loop operates as follows.

Сигнал с генератора пробных сигналов 10 подаетс на электронную модель динамометра 11, собранную из стабильных элементов и имеющу.э заданные динамические свойства динамометра от первого электромеханического преобразовател 3 до фильтра нижних частот8, и одновременно через .второй электромеханический преобразователь 12 на вход динамометра. Реакции модели и динамометра на пробный сигнал через фильтры 13 и 14 поступают на схему сравнени 15, а |с нее - на усилительно-преобразовательное устройство 16, которое измен ет коэффициент передачи усилител 4 таким образом, чтобы сигнал на выходе схемы сравнени 15 стал рав- нш нулю. Таким образом, суммарнгш жесткость устанавливаетс на уровне стабилизируемой величины и устран ютс погрешности измерени , вносикые нестабильностью параметров динамометра , т.е. повышаетс точность из ,мерени .The signal from the probe generator 10 is fed to an electronic model of the dynamometer 11, assembled from stable elements and having the specified dynamic properties of the dynamometer from the first electromechanical converter 3 to the low-pass filter8, and at the same time through the second electromechanical converter 12 to the input of the dynamometer. The reactions of the model and dynamometer to the test signal through the filters 13 and 14 are fed to the comparison circuit 15, and from it to the amplifying converter 16, which changes the transmission coefficient of the amplifier 4 so that the signal at the output of the comparison circuit 15 becomes equal to ns zero. Thus, the total stiffness is established at the level of the quantity being stabilized and the measurement errors introduced by the instability of the parameters of the dynamometer, i.e. accuracy of measurement is improved.

Дл устранени ухода нул введена система автоматической установки нул , котора работает в повторнократковременном режиме, дл чего с помощью переключател 17 отключаетс измер емое усилие с одновременным подключением исполнительного устройства 18, возвращающего датчик перемещени в нулевое положение.To eliminate zero care, an automatic zero adjustment system has been introduced, which operates in a repetitive mode, for which the measured force is switched off by means of a switch 17 and simultaneously connected to an actuator 18, which returns the motion sensor to the zero position.

Предлагаемый динамометр может иметь любую желаемую суммарную жесткость , что позвол ет повысить точность измерений по с завнению с прототипом , в широком диапазоне внешних условий, когда последние существенно вли ют на жесткость упругой подвески динамометра.The proposed dynamometer can have any desired total stiffness, which makes it possible to increase the accuracy of measurements with a prototype, in a wide range of external conditions, when the latter significantly affect the stiffness of the elastic suspension of the dynamometer.

Claims

1. A DYNAMOMETER containing an elastic suspension, a compensation circuit of 'e $ stiffness, an amplifier, to the input of which a suspension displacement sensor connected to the suspension is electromechanical: conditions, a reference signal generator, a phase detector, an amplifier amplifier, a low-pass filter, an adaptation circuit consisting of a probe signal generator, a second electromechanical converter, related to the suspension, ·: an electronic model of a dynamometer, two filters, a comparison circuit and an amplifier-converter, the amplifier is made with an adjustable gain, its output through a series circuit from a phase detector and an amplifier-converter is connected to the first electromechanical converter and the input of the first filter, the output of which is connected to the first input of the comparison circuit, the probe signal generator is connected to the second electromechanical converter and, through a chain from the electronic model of the dynamometer and the second filter to the second input of the comparison circuit, the output of which is connected to the control input of the amplifier through an amplifier-converter device, and the recording device is connected to the output of the amplifier-converter through a low-pass filter.

10232: .2

2. Dynamometer in π. 1, distinguished by the fact that an automatic zeroing system is introduced into it, consisting of an executive mechanism for returning the suspension and the associated load switch, which is connected to the output of the amplifier-converter.