SU1516809A1 - Цифровой измеритель крут щего момента и мощности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  крут щего момента и мощности различных двигательных установок, на морском и речном транспорте и в других отрасл х народного хоз йства. Цель изобретени  - повышение точности. Под действием крут щего момента, передаваемого упругим валом 1, происходит взаимный угловой разворот измерительных дисков 2, 3. При этом импульсные сигналы с датчиков 4, 5 имеют фазовый сдвиг, пропорциональный передаваемому крут щемус  моменту. Этот фазовый сдвиг преобразуетс  схемой 8 совпадени  во временной интервал, который заполн етс  счетными импульсами от генератора 10, которые пересчитываютс  счетчиком 13 за один оборот вала и результат счета в течение оборота хранитс  в регистре 14 и умножаетс  на частоту вращени  вала в умножителе 15 частоты, импульсы с выхода которого в течение интервала времени измерени  вырабатываемого задатчиком 11, пересчитываютс  счетчиком 16, а результаты счета через регистр 17 и коммутатор 18 подаютс  на первый вход цифрового индикатора 20 и индицируетс  в виде значени  величины крут щего момента. В сумматоре 19 производитс  вычитание из величины измеренного фазового сдвига, хран щегос  в регистре 17 величины фазового сдвига, обусловленного неточностью начальной установки измерительных дисков 2, 3 (котора  предварительно вводитс  в регистр 21). Результат коррекции величины фазового сдвига хранитс  в регистре 22 и перемножаетс  на частоту вращени  вала в умножителе 23 частоты, импульсы с выхода которого пересчитываютс  счетчиком 24 в течение интервала времени измерени , а результат счета в виде цифрового кода, соответствующего мощности передаваемой валом, индицируетс  цифровым индикатором 20. Ил.2

Description

в

(Л

СП

а

00

о со

Фиг.

момента, передаваемого упругим валом 1 , происходит взаимный угловой разворот измерительных дисков 2, 3. При этом импульсные сигналы с датчиков , 5 имеют фазовый сдвиг, пропорциональный передаваемому крут щему моменту. Этот фазовый сдвиг преобразуетс  схемой 8 совпадени  во временной интервал , который заполн етс  счетными импульсами от генератора 10, которые пересчитываютс  сметчиком 13 за один оборот вала и результат счета в течение оборота хранитс  в регистре I и умножаетс  на частоту вращени  вала в умножителе 15 частоты, импульсы с выхода которого в течение интервала времени измерени , вырабатываемого задатчиком 11, пересчитываютс  счетчиком 1б, а результаты счета через регистр 17 и коммутатор 18 подаютс 

Изобретение относитс  к силоизме- рительной технике и может использоватьс  дл  измерени  крут щего момент и мощности различных двигательных ус- тановок на морском и речном транспорте и в других отрасл х народного хоз йства .

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг.1 показана структурна  схема измерител ; на фиг.2 - диаграммы, по сн ющие его работу.

Цифровой измеритель крут щего момента (фиг.1) содержит упругий вал 1, на концах которого расположены измерительные диски 2 и 3,  вл ющиес  подвижной системой импульсных датчиков k и 5. Выходы импульсных датчиков k и через усилители-ограничители 6 и 7 соединены с первой схемой 8 совпадени , выход которой подключен к первому входу второй схемы 9 совпадени , второй вход которой соединен с выходом генератора 10 счетных импульсов и входом задатчика 11 времени измерени , выход которого соединен с блоком 12 управлени .

Выход схемы 9 совпадени  соединен с первым входом счетчика 13 импульсов выход которого соединен с первым входом регистра 1 t. На выходе регистра 1 в конце каждого цикла формируетс  код числа импульсов, пропорциональнона первый вход цифрового индикатора 20 и индицируетс  в виде значени  величины крут щего момента. В сумматоре 19 производитс  вычитание из величины измеренного фазового сдвига, хран щегос  в регистре 17 величины фазового сдвига, обусловленного неточностью начальной установки измерительных дисков 2, 3 (котора  предварительно вводитс  в регистр 21). Результат коррекции величины фазового сдвига хранитс  в регистре 22 и перемножаетс  на частоту вращени  вала в умножителе 23 частоты, импульсы с выхода которого пересчитываютс  счетчиком 2 в течение интервала времени измерени , а результат счета в виде цифрового кода, соответствующего мощности, передаваемой валом, индицируетс  цифровым индикатором 20. 2 ил.

го временному сдвигу сигналов от импульсных датчиков и 5. Вход регистра lA соединен с одним входом умножител  l5 частоты, другой вход которого соединен с выходом усилител -ограничител  7, а выход - с первым входом счетчика 1б импульсов, выход которого соединен с первым входом регистра 17. Выход регистра 17 соединен через коммутатор 18 с первым входом сумматора 19 и первым входом цифрового индикатора 20. Второй вход сумматора 19 соединен с выходом регистра 21, а выход - с первым входом регистра 22, выход которого соединен с вторым входом цифрового индикатора 20 и с управл ющим входом умножител  23 частоты , первый вход которого соединен с выходом усилител -ограничител  7- Выход умножител  23 частоты соединен с первым входом счетчика импульсов , выход которого соединен с третьим входом цифрового индикатора 20. Выход переключател  25 соединен с входом 21 регистра. Первый выход блока 12 управлени  соединен с установочными входами счетчиков 1б и 2 импульсов, а второй выход с управл ющими входами регистров 17 и 22, установочный вход счетчика 13 импульсов и управл ющий вход регистра соединены с выходом усилител -ограничител  7.

515

Измерительные диски 2 и 3 служат дл  линейного преобразовани  угла закручивани  упругого вала 1 в угловой сдвиг между метками на дисках, причем диск 2 установлен на валу со стороны двигател , диск 3 - со стороны нагрузки.

Импульсные датчики и 5 предназначены дл  формировани  импульсных сигналов при прохождении меток дисков мимо датчиков. Усилители-ограничители 6 и 7 предназначены дл  формировани  импульсов заданного уровн  и пол рности .

Схема 8 совпадени  формирует на выходе сигнал, равный по длительности временному сдвигу импульсов Д t от датчика 5 относительно импульса от датчика .

Схема 9 совпадени  совместно с генератором 10 счетных импульсов служит дл  формировани  пачки счетных импульсов, - исло которых в пачке пропорционально , временному сдвигу ut импульсов от датчиков k и S. Счетчик 13 импульсов и регистр 14 предназначены дл  счета и регистрации числа импульсов N в пачке счетных импульсов в течение одного оборота вала, а также дл  выдачи кода соответствующего числа N импульсов на управл ющий вход умножител  15 частоты.

Умножитель 15 частоты служит дл  формировани  импульсов, частота следовани  которых пропорциональна произведению частоты вращени  вала f на временной сдвиг ut, т.е. фазовому сдвигу LP импульсных сигналов от дат - иков 4 и 5. На выходе умножител  частота .следовани  импульсов .

Счетчик 1б импульсов и регистр 17 предназначены дл  счета и регистрации числа импульсов с выхода умножител  15 частоты в течение интервала времени измерени .

Коммутатор 18 служит дл  приема цифрового кода с регистра 17 и передачи на первые входы сумматора 19 и цифрового индикатора 20.

Переключатель 25 и регистр 21 предназначены дл  формировани  и выдачи цифрового кода на второй вход сумматора 19, который служит дл  выполнени  арифметической операции вычитани  кода с выхода регистра 17 из кода с выхода регистра 21. Совместное использование переключател  25, регистров 17 и 21, счетчика 16 импульсов.

6809

сумматора 19 обеспечивает компенсацию начального фазового сдвига Лф„ , вызванного неточностью начальной установки датчиков t и 5, причем на любой частоте вращени  вала двигател .

Регистр 22 служит дл  регистрации и передачи цифрового кода с сумматора 19 на управл ющий вход умножител  23

0

5

0

5

частоты. Умножитель 23 частоты предназначен дл  формировани  импульсов, частота следовани  которых пропорциональна произведению частоты вращени  f 2. чэ угол закручивани  вала ц , т.е.

C мощности двигател .

Счетчик 24 импульсов предназначен дл  подсчета импульсов с выхода умножител  23 частоты, число которых на заданном интервале времени измерени 

0 пропорционально средней мощности,

развиваемой двигателем в течение указанного интервала времени.

Цифровой индикатор 20 предназначен дл  индикации значений крут щего мо5 мента и мощности, а также дл  обеспечени  коррекции погрешности начальной установки датчиков.

Генератор 10 счетных импульсов служит дл  измерени  временного сдвиQ га между сигналами от датчиков, а

также дл  запуска задатчика 11 времени измерени .

Блок 12 управлени  предназначен дл  формировани  управл ющих сигналов и синхронизации работы элементов устройства .

Измеритель работает следующим образом .

При отсутствии М крут щего момента на валу импульсные сигналы с выходов датчиков 4 и 5 могут иметь взаимный фазовый сдвиг вследствие неточной начальной установки датчиков (фиг.2 , ,Ь). Путем перемножени  сигналов с выходов схемы В совпадени  (фиг.2i) и генератора 10 счетных импульсов (фиг.24) схема 9 совпадени  формирует пачки счетных импульсов (фиг.2е), число которых в пачке .-.At, где fp - частота следовани  импульсов генератора 10. Эти пачки счетных импульсов поступают на счетчик 13, с выхода которого соответствующий цифровой код заноситс  на регистр 14 по переднему фронту сигнала с усилител -ограничител  7, поступающего на управл ющий вход регистра 14. После записи кода в регистр l4 счетчик 13 импульсов устанавливаетс  в нулевое

состо ние по заднему фронту сигнала с усилител -ограничител  7- Таким образом происходит подготовка к приему новой информации о фазовом сдвиге в очередном цикле измерений.

Цифровой код, записанный на регистре , одновременно поступает на управл ющий вход умножител  15 частоты , на счетный вход которого поступают импульсы с усилител -ограничител  7, частота следовани  которых равна С-j - частоте вращени  вала. При поступлении на управл ющий вход умножител  15 частоты цифрового кода происходит запуск умножител  и с его выхода импульсы частотой f, fg N поступают на первый вход счетчика 1б (фиг. 2,), счет импульсов в счетчике 1б происходит за врем  Т,,, задаваемого задатчиком 11 времени измерени . При истечении времени Т ,,д по сигналу с блока 12 управлени  (фиг.2,ы,к) происходит запись цифрового кода счетчика 1б в регистр 17. При этом в регистр 17 записываетс  число т

Ni-:,- т,

пропорциональное суммарному

фазовому сдвигу сигналов от датчиков i и 5 за врем  Т,„, или среднему значению фазового сдвига при однократном измepeниi1 (фиг.2л). С выхода регистра 17 цифровой код через коммутатор 18 поступает на первый вход цифрового индикатора 20 дл  индикации. Сброс счетчика l6 импульсов происходит по сигналу с блока 12 управлени  (фиг.2

к).

Перед рабочими измерени ми цифровой код, зафиксированный на индикаторе 20 , с помощью переключател  25 заноситс  в регистр 21. Компенсаци  фазового сдвига M-fn, вызванного неточностью установки датчиков t и 5, осуществл етс  путем вычитани  цифрового кода с регистра 21 из цифрового кода т с выхода коммутатора 18 в сумматоре 19. С выхода сумматора 19 цифровой код ,- Шц, пропорциональный углу закручивани  вала ц t| -дер, а следовательно , и крут щему моменту М, поступает на первый вход регистра 22 и заноситс  в регистр 22 по приходу сигнала на его управл ющий вход с блока 12 управлени . Код с выхода регистра 22 поступает одновременно на второй вход цифрового индикатора 20 и на управл ющий вход умножител  23 частоты, на счетный вход которого поступают импульсы с усилител -ограничител  7

с частотой следовани , равной частоте вращени  вала, происходит запуск умножител  23 частоты. Частота следовани  импульсов с выхода умножител  23 частоты fj fg т, т.е. пропорциональна мощности двигател  N (так как Ng М о)) . Импульсы с выхода умножител  23 частоты поступают на первый вход счетчика . По окончании времени Тц,;„ в счетчике импульсов записываетс  код ,,, f, пропорциональное мощности двигател  на частоте вращени  fg (фиг.2м). Цифровой код числа К с выхода счетчика импульсов поступает на третий вход цифрового индикатора 20, после чего по сигналу с выхода блока управлени  счетчик 2 импульсов после окончани  времени обнул етс  , а измеритель выполн ет следующий цикл измерений.

В каждом из циклов измерений величина крут щего момента М и эффективна  мощность двигател  определ ютс  из выражений

MK

2 |Г- С ш 1 Гт

I- г i И5М

0

5

0

5

0

5

2iT-C K

е

где С - крутильна  жесткость упругого участка вала;

m - пока зани  цифрового индикатора в режиме измерени  крут щего момента;

К - показани  цифрового индикатора в режиме измерени  мощности двигател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   «

   Цифровой измеритель крут щего момента и мощности, содержащий вал с упругим участком, по концам которого расположены два измерительных диска, св занные с импульсными датчиками, подключенными через соответствующие усилители-ограничители к входам первой схемы совпадени , выход которой подключен.к первому входу второй схемы совпадени , генератор импульсов, подключенный к входу задатчика времени и второму входу второй схемы совпадени , выход которой подключен к первому счетчику импульсов, отличающийс  тем, что, с цепью повышени  точности, в него введены второй и третий счетчики импульсов, четыре регистра, сумматор, коммутатор , цифровой индикатор и два умножител  частоты, первые входы которых подключены к одному из входов первой схемы совпадени , к управл ющему входу первого регистра и к установочному входу первого счетчика импульсов, выход которого через первый регистр подключен к второму входу первого умножител  частоты, выход которого пос- ледовательно через второй счетчик импульсов и второй регистр подключен к входу коммутатора, один выход которого подключен к первому входу цифровоAJL

   АЛ

   Л

   и.

   N

   Н

   J

   UiM

   и

   го индикатора, а другой - к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к третьему регистру, а выход через четвертый сумматор подключен к второму входу второго умножител  частоты, выход которого через третий счетчик импульсов подключен к второму входу цифрового индикатора, причем выход задатчика времени измерени  соединен с установочными входами второго и третьего счетчиков импульсов и управл ющими входами второго и четвертого регистров.

   А

   АЛ

   i

   -.

   л

   11

   - из/i-ан

   U