SU1456766A1

SU1456766A1 - Non-contact device for measuring parameters of rotating object

Info

Publication number: SU1456766A1
Application number: SU874269941A
Authority: SU
Inventors: Николай Константинович Таригин; Александр Иванович Романенко; Олег Александрович Поляков
Original assignee: Кубанский научно-исследовательский институт по испытанию тракторов и сельскохозяйственных машин
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1989-02-07

Abstract

Устройство относитс к тензо- метрическим устройствам дл измере- ,ни параметров вращающихс объектов, может быть использовано дл измерени резистивным датчиком деформации, крут щего момента, углового ускорени и т.п. Цель изобретени - повышение точности за счет компенсации вли ни на коэффициент передачи токосъемника углового положени подвижной обмотки 2 относительно неподвижной обмотки 6, что достигаетс введением предназначенного дл установки на вращающемс объекте кодирующего диска 3 с двум дорожками, на одной из которых 2 оптических С 5The device relates to strain gauge devices for measuring parameters of rotating objects, can be used to measure a resistive strain sensor, torque, angular acceleration, etc. The purpose of the invention is to improve the accuracy by compensating for the current-collector transfer coefficient of the angular position of the movable winding 2 relative to the fixed winding 6, which is achieved by introducing a two-track encoding disk 3 to be installed on a rotating object, one of which has 2 optical C 5

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к тензо- метрическда устройствам дл измере- ни физических параметров вращающих- с объектов, и может быть использовано дл изме15ени на таких объектах резистивным датчиком деформации, крут щего момента, углового ускорени и т.п. The invention relates to a measurement technique, namely, strain gauge devices for measuring the physical parameters of rotating objects, and can be used to measure a resistive strain sensor, torque, angular acceleration sensor, etc. on such objects.

Цель изобретени - повьш1ение точности за счет компенсации вли ни на коэффициент передачи токосъемника углового положени подвижной обмотки относительно неподвижной.The purpose of the invention is to improve the accuracy by compensating for the effect on the coefficient of transfer of the current collector to the angular position of the moving winding relative to the fixed one.

Поставленна цель достигаетс введением предназначенного дл установки на вращающемс объекте кодирующего ди.ска с двум концентричными .The goal is achieved by the introduction of a two-concentric encoding disk for mounting on a rotating object.

дорожками, на одной из которых 2tracks, on one of which 2

оптических меток выполнены с равномерным шагом по окр5 жности, а на другой выполнена одна метка, углова координата которой совпадает с угловой координатой одной из меток пер- вой дорожки, двух излучателей и сопр женных с ними фотоэлектрических приемников, предназначенных дл установки против соответствующих дорожек диска, двух формирователей им- пульсов, каждый из которых своим входом соединен с одним из фотоэлектрических приемников, двоичного счетчика на п разр дов, счетный вход ко Optical marks are made with a uniform pitch around the circle, and the other has one mark, the angular coordinate of which coincides with the angular coordinate of one of the marks of the first track, two emitters and associated photoelectric receivers designed to be installed against the respective tracks of the disc, two pulse shapers, each with its input connected to one of the photoelectric receivers, a binary counter for n bits, the counting input to

торого соединен с формирователем импульсов с приемника первой дорожки, а установочный вход - с формирователем импульсов с приемника второй дорожки диска, п инверторов, каждый из которых соединен с выходом одного из разр дов счетчика, п переключателей с двум неподвижньл и и одним подвижным контактом, дешифратора на п входов и 2 выходов, 2 цепей коррекции , кажда из которых своим входом соединена с одним их выходов дешифратора , и сумматора на () входов, соединенных соответственно с выходами измерител амплитуды и цепей коррекции , причем неподвижные контакты каждого переключател соединены соответственно с входом и выходом инвертора одного из разр дов счетчика , а подвижные контакты механически соединены между собой и подключены к соответствующим входам дешифратора.second, connected to the pulse driver from the receiver of the first track, and the setup input to the pulse driver from the receiver of the second track of the disk, n inverters, each of which is connected to the output of one of the bits of the counter, n switches with two fixed and one moving contact, the decoder on p inputs and 2 outputs, 2 correction circuits, each of which with its input is connected to one of the decoder outputs, and an adder to () inputs connected respectively to the outputs of an amplitude meter and correction circuits, and epodvizhnye contacts of each switch are connected respectively to the input and output of the inverter of one of the bit rows of the counter, and the movable contacts mechanically interconnected and are connected to corresponding inputs of the decoder.

На чертеже представлена схема бесконтактного устройства дл измерени параметров вращающегос объекта .The drawing shows a diagram of a contactless device for measuring parameters of a rotating object.

Устройство содержит предназначенные дл размещени на вращающемс объекте рез истивный измерительный преобразователь 1 параметра объекта, подвижную обмотку 2 индуктивного токосъемника, соединенную с резистивным преобразователем 1, и коди5 . The device comprises a resistive measuring transducer 1 of an object parameter, a movable winding 2 of an inductive current collector connected to a resistive transducer 1, and code 5, which are intended to be placed on a rotating object.

рующий диск 3 с двум концентричными дорожками, на одной из которых с равномерным шагом по окружности выполнены 2 оптических меток 4, например прорезей, а на другой выполнена одна метка 5, углова координата которой совпадает с угловой ко- ординатой одной из меток 4 первой дорожки, а также предназначенные дл стационарного размещени непод- вижнуто обмотку 6 индуктивного токосъемника , соединенные с ней генератор 7 переменного тока и измеритель 8 амплитуды переменного напр жени , два излучател 9 и 10 и два сопр женных с ними фотоэлектрических приемника 11 и 12, предназначенные дл установки против соответствующих дорожек диска 3, два формировател 13 и 14 импульсов, каждый из которых своим входом соединен с одним из фотоэлектрических приемников 11 или 12 двоичный счетчик 15 на п разр дов, счетный вход которого соединен с- формирователем 13 импульсов с приемника 11 первой дорожки, а установоч- ньш вход - с формирователем 14 импульсов с приемника 12 второй дорожки диска 3, п инверторов 16, каждый из которых соединен с выходом одного из разр дов счетчика 15, п переключателей 17 с двум неподвижными и одним подвижным контактом, дешифратор 18 на п входов и 2 выходов, 2 цепей 19 коррекции, кажда из кото- рых соединена своим входом с одним из выходов дешифратора 18, и сумматор 20 на () входов, соединенных соответственно с выходами измерител 8 амплитуды и цепей 19 коррекции. Неподвижные контакты каждого переключател 17 соединены соответственно с входом и выходом инвертора 16 одного из разр дов счетчика 15, а подвижные контакты механически соединены между собой и подключены к соответствующим входам дешифратора 18a driving disk 3 with two concentric tracks, one of which with a uniform pitch along the circumference has 2 optical marks 4, for example, slits, and the other has one mark 5, the angular coordinate of which coincides with the corner coordinate of one of the marks 4 of the first track, as well as for stationary placement of an immobile winding 6 of an inductive current collector, an alternating current generator 7 and an alternating voltage amplitude meter 8 connected to it, two radiators 9 and 10, and two photoelectrically associated with them two receivers 13 and 14 pulses, each with its input connected to one of the photoelectric receivers 11 or 12, a binary counter 15 for n bits, the counting input of which is connected to the shaper 13 pulses from the receiver 11 of the first track, and the setup input — with the shaper 14 pulses from the receiver 12 of the second track of the disk 3, n inverters 16, each of which is connected to the output of one of the bits of the counter 15, n switches 17 with two One and one moving contact, a decoder 18 for p inputs and 2 outputs, 2 correction circuits 19, each connected by its input to one of the outputs of the decoder 18, and an adder 20 for () the inputs connected respectively to the outputs of the 8 amplitude meter and chains 19 correction. The fixed contacts of each switch 17 are connected respectively to the input and output of the inverter 16 of one of the bits of the counter 15, and the moving contacts are mechanically interconnected and connected to the corresponding inputs of the decoder 18

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Перед измерением резистивный измерительный преобразователь 1, например тензорезистор, соединенную с ним подвижную обмотку 2 индуктивного токосъемника и кодирующий диск 3 устанавливают на вращающемс объекте, например на валу 21. Против до рожёк кодирующего диска 3 закрепл ют излу567666Before measuring, a resistive measuring transducer 1, for example, a strain gauge, a movable winding 2 of an inductive current collector and a coding disk 3 connected to it, are mounted on a rotating object, for example, shaft 21. Against the horn of the coding disk 3 is fixed

чатели 9 и 10 и сопр женные с ними фотоэлектрические приемники 11 и 12. Подвижные контакты переключателей 17 g устанавливают в одно из двух положений , соответствующее выбранному направлению вращени вала 21. При изменении направлени вращени переключатели 17 перевод т в противополож- 10 ное состо ние механическим перемещением всех подвижных контактов. В процессе испытаний объекта резистивный измерительный преобразователь 1 измен ет свою величину, что приводит 15 к изменению тока в подвижной обмотке 2; индуктивно го токосъемника, воз- бужд&емого генератором 7 переменного тока. Напр жение на неподвижной обмотке 6 индуктивного токосъемника 20 при этом также измен етс , и измери- ;. тель 8 фиксирует новое значение амплитуды напр жени , которое передаетс на выход этого измерител и поступает в сумматор 20. Одновременно 25 при прохождении метки 5 на втордй ; сД°РО ке счетчик 15 устанавливаете . : в исходное состо ние, например, ф- . ; ртветствующее нулевым уровн м напр - |(ени на выходах всех его двоичных 30 разр дов. При этом дещифратор 18 подключает к цепи сумматора 20 первую цепь 19 коррекции, и на выходе сумматора 20 по вл етс -.игнад, в котором отсутствует скомпенсирован- 25 на цепью 19 погрещность от вли ни углового положени подвижной обмотки 2 относительно неподвижной обмотки 6 в данном положении кодирующего диска 3. При прохождении следующей 40 метки 4 счетчик переходит в следующее состо ние, дещифратор 18 подключает к сумматору 20 следующую цепь 19 коррекции, и на новое угловое положение подвижной обмотки 2 вводит- 45 с нова величина коррекции- ЭтотThe sensors 9 and 10 and their associated photoelectric receivers 11 and 12. The movable contacts of the switches 17 g are set in one of two positions, corresponding to the chosen direction of rotation of the shaft 21. When the direction of rotation changes, the switches 17 are switched to the opposite mechanical state. moving all moving contacts. In the process of testing the object, the resistive measuring transducer 1 changes its value, which leads 15 to a change in the current in the moving winding 2; an inductive current collector excited by an alternating current generator 7. The voltage on the fixed winding 6 of the inductive current collector 20 also changes, and the measured; Tel 8 fixes a new value of the voltage amplitude, which is transmitted to the output of this meter and enters the adder 20. At the same time 25 when passing the mark 5 to the second; With the CD ° RO, you install the counter 15. : to the initial state, for example, f-. ; Corresponding to zero levels, for example, | (the output of all its binary 30 bits. In this case, the decryptor 18 connects to the circuit of the adder 20 the first correction circuit 19, and at the output of the adder 20 appears -.gnad, in which there is no compensated on circuit 19, the error is due to the influence of the angular position of the moving winding 2 relative to the fixed winding 6 in this position of the coding disk 3. With the passage of the next 40 mark 4, the counter changes to the next state, the decryptor 18 connects the next correction circuit 19 to the adder 20, and The new angular position of the movable winding 2 introduces a new correction value of 45 seconds. This

процесс повтор етс аналогично дл всех последующих меток 4 диска 3.the process is repeated in the same way for all subsequent labels 4 of disc 3.

При изменении направлени вращени вала 2 в дещифратор 18 поступа- g ют инверсные значени кода счетчика, и цепи 19 коррекции подключаютс к сумматору 20 в обратном пор дке, что обеспечивает соответствие между угловым положением подвижной обмотки 2 5 и величиной, необходимой дл этого коррекции при любом направлении вращени вала.When the direction of rotation of the shaft 2 is changed, invertor 18 receives the inverse values of the counter code, and the correction circuits 19 are connected to the adder 20 in reverse order, which ensures a correspondence between the angular position of the moving winding 2 5 and the value required for this correction for any the direction of rotation of the shaft.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить точностьThe use of the proposed device will improve the accuracy

измерени физического параметра на вращающемс объекте за счет снижени погрешности, св занной с нестабильностью в прбцессе вращени коэффи- 1(Ьента передачи индуктивного токосъемника , до уровн менее 0,15% при трех разр дах двоичного счетчика.measuring a physical parameter on a rotating object due to a decrease in the error associated with instability in the process of rotation of the coefficient-1 (Bent transfer of an inductive current collector to a level less than 0.15% with three bits of the binary counter.

Claims

Invention Formula

A contactless device for measuring the parameters of a rotating object, containing an inductive current collector with moving and stationary windings, a resistive measuring transducer of an object parameter connected to a moving winding, an alternator and an ac voltage amplitude meter, connected to a stationary winding, that, in order to increase accuracy by compensating for the current-transfer ratio of the current collector to the angular position of the moving winding relative to the fixed, it is equipped with an encoding disk with two concentric tracks, one on which 2 optical marks are made with a uniform pitch around the circumference, and the other one is made, the angular coordinate of which coincides with the angular coordinate of one of the marks of the first track two emitters and associated photoelectric receivers designed to be mounted against the respective tracks of the disk, two pulse makers, each of which has its own input oedinen with

O one of the photoelectric receivers, a binary counter for n bits, the counting input of which is connected to the driver of the pulses from the receiver of the first track, and the installation

5 input - with the pulse shaper from the receiver of the second track of the disk, n inverters, each of KOTOI, IX is connected to the output of one of the counter bits, n switches with two fixed and one movable contacts, a decoder to n inputs and 2 outputs, 2 chains Corrections, each of which is connected by its input to one of the outputs of the decoder, and an adder to () the inputs connected respectively to the outputs of the amplitude meter and correction circuits, the fixed contacts of each switch are connected together with the input and output one of the bits of the counter, and the moving contacts are mechanically interconnected and connected to the corresponding inputs of the decoder.

0

five