SU896438A1 - Измерительное устройство к балансировочному станку - Google Patents

Description

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в высокоточных балансировочных станках.

Известно измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее датчики дисбаланса, связанный с ними решающий блок, два измерительных канала., каждый из которых содержит последовательно соединенные усилитель, блок измерения величины и угла дисбаланса и регистратор, и генератор опорных валов, выход которого связан со вторыми входами блока измерения величины и угла дисбаланса [1] .

Блоки измерения величины и угла дисбаланса выполнены в виде последовательно соединенных ключей и интегрирующих усилителей.

Недостатком устройства является низкая точность измерения дисбаланса, связанная с применением ключей, управляемых прямоугольными импульсами генератора опорных сигналов.

Напряжение на их выходах является суммой активных компонент гармоник, причем полезную информацию о 5 дисбалансе несет только первая гармоника, остальные же являются помехами .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является изΌ мерительное устройство к балансировочному станку, содержащее датчики дисбаланса, связанный с ними решающий блок, два измерительных канала, выполненных каждый в виде усилителя и связанных входами с его выходом, блоков измерения величины и угла дисбаланса, коммутирующий блок, связанный с ним регистратор н последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных напряжений, выходы которого соединены соответственно со вторыми и третьими входами блоков измерения угла дисбаланса, а выходы блоков измерения величины дисбалан са связаны со входами коммутирующего блока. Блок измерения угла дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных ключей, усилителей и •преобразователей аналог-код [2] , Недостатком устройства является необходимость многократного преобразования сигнала, в том числе преобразования аналог-код. В целом это ' приводит к снижению точности балансировки.

Цель изобретения - повышение точности балансировки.

Поставленная цель достигается тем, что каждый блок измерения угла дисбаланса в устройстве выполнен в виде двух цепей, каждая из которых снабжена последовательно соединенными схемой умножения, фильтром и¹схемой деления, второй вход последней связан с выходом фильтра соседней цепи, а выход - с входом коммутирующего блока.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Измерительное устройство к балансировочному станку содержит датчики 1 и 2 дисбаланса, связанный- с ними решающий блок 3, два измерительных канала 4 и 5, выполненных каждый соответственно в виде усилителя 6 и 7, блока 8 и 9 измерения величины дисбаланса и блока 10 и 11 измерения угла дисбаланса, выполненного в виде двух цепей, каждая из которых снабжена последовательно соединенными схемами 12-15 умножения, фильтром 16 и 17, 18 и 19 и схемами 20 и 21, 22 и 23 деления, κοι-мутирующий блок 24, связанный с ним регистратор 25 и последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных напряжений, каждый блок 8 и 9 измерения величины дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных схемы 28 и 29 умножения и фильтра 30 и 31.

Выход усилителя 6 и 7 связан с первыми входами схем 12 и 13, 14 и 15 умножения, и входами схем 28 и 29 умножения, выходы формирователя 27 ортогональных напряжений соответртвенно со вторыми входами схем 12 и 14, 13 и 15 умножения, выходы схем 20, 21, 22, 23 деления и фильтры 30 и 31 связаны со входами коммутирующего блока 24, а выходы фильтгде ω <9t 20

896438 4 ров 16-19 связаны соответственно со вторыми входами схем 21-22 деления .

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора 32 под воздействием дисбаланса в датчике 1 и 2 дисбаланса наводится ЭДС, которую можно представить ¹⁰ Э = Acs in(u) t + φ,. ), (1) амплитуда сигнала, характеризующая величину дисбаланса в плоскости коррекции i=l,2, угловая скорость вращения ротора, угол сдвига фаз между меткой на роторе, характеризующей начало отсчета, и сигналом с датчика дисбаланса в плоскости коррекции.

Сигнал с датчиков 1 и 2 дисбаланса подается на решающий блок 3, сиг25 налы на выходе которого пропорциональны величинам дисбалансов в двух плоскостях коррекции. ТЬлее сигналы через усилители 6 и 7 поступают на входы схем 28 и 29 умножения, в ко₃₀ торых происходит перемножение сигнала с датчика 1 и 2 дисбаланса самого на себя. Напряжение Иц. на выходе схем 28 и 29 -умножения принимает вид

Um - Al Si + <yi) = = +2φί) . (2)

Б выражении (2) содержится посто⁴⁰ янная составляющая, пропорциональная квадрату амплитуды сигнала дисбаланса.

Этот сигнал подается на фильтры 30 и 31, на выходе которых принима45 ет вид

At = VW (з) и через коммутирующий блок 24 поступает на регистратор 25, где фик50 сируется величина дисбаланса.

Для измерения угла дисбаланса снимается сигнал с датчика 26 опорного сигнала и посредством формирования 27 ортогональных синусоидаль55 ных опорных напряжений преобразуется в два сигнала, изменяющихся соответственно по синусоидальному и косинусоидальному .законам.

Аналитическое выражение имеет вид Ua = Bsinujt, /. ч

U₃ = Ceos wt, ' где В, С - амлпитуды сигналов с формирователя 27.

Таким образом, в результате умножения двух указанных сигналов на сигналы дисбалансов на выходах схем 12 и 14, 13 и 15 умножения получается постоянное напряжение, пропорциональное углу сдвига фаз между опорным сигналом и сигналом дисбаланса и амплитудам сигналов ΑνВ и AfC

Щс = Ua O = В cot· Al Sin (tot =J-AcB[Cbs^-Cos^ot-cpO] (5)

U-5^ 3 -C Cobcot· Al 8*n(G)t + cpC) = ~ -g-AlCLSin <p_L+ (б) где Unt - сигнал на выходах схем 12, умножения,

U&i. - сигнал на выходах схем 13, умножения.

Сигналы с выходов схем 12-15 умножения поступают на входы фильтров 16-19, где происходит выделение постоянных составляющих, имеющих вид = -4“ AiBcosipi (у) UixpL = — Al с s i η

Эти сигналы подаются на схемы 20-23 деления, на выходе которых получаем напряжения, пропорциональные тангенсу или контангенсу угла сдвига фаз ус

- ⁽⁸>

Учитывая, что амплитуды сигналов с формирователя 27 ортогональных опорных напряжений могут быть выбраны равными В=С

U₆t = etg φύ , ’ U_7l = tg ι (10) или = arctgUei,= arcctgU5_t (11)

Таким образом, на выходе схем 20-23 деления получаем сигналы, пропорциональные тангенсу или котангенсу угла сдвига фаз, т.е. одному Ϊ из искомых параметров уравновеиивае мого ротора.

Эти сигналы через коммутирующий блок 24 поступают на регистратор 25, где формируется угол дисбаланса. 1· Использование предлагаемого уст. ройства позволит повысить точность измерения в 1,5 раза, снизить трудоемкость балансировки при переходе на другой тип ротора на 70Z за U _счет работы в широком диапазоне частот балансировки.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к балансировочной технике и может быть испол зовано в высокоточных балансировочных станках. Известно измерительное устройство к балансировочному станку, содер жащее датчики дисбаланса, св занный с ними решающий блок, два измерительных канала., каждагй из которых содержит последовательно соединенные усилитель, блок измерени  величины и угла дисбаланса и регистрато и генератор опорных валов, выход которого св зан со вторыми входами блока измерени  величины и угла дис баланса 1 Блоки измерени  величины и угла дисбаланса выполнены в виде последовательно соединенных ключей и интегрирующих усилителей. Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерени  дисбаланса , св занна  с применением ключей, управл емых пр моугольными импульсами генератора опорных сигналов. Напр жение на их выходах  вл етс  суммой активных компонент гармоник , причем полезную информацию о дисбалансе несет только перва  гармоника , остальные же  вл ютс  помехами . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее датчики дисбаланса, св эанньм с ними решающий блок, два измерительных канала , выполненных каждый в виде усилител  и св занных входами с его выходом, блоков измерени  величины и угла дисбаланса, коммутирующий блок, св занный с ним регистратор и последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных напр жений, выходы которого соединены соответственно со вторыми и третьими входами блоков измерени  угла дисбаланса, а выходы блоков измерени  величины дисбаланса св заны со входами коммутирующего блока. Блок измерени  угла дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных ключей, усилителей и преобразователей аналог-код 2 . Недостатком устройства  вл етс  необходимость многократного преобразовани  сигнала, в том числе преобразовани  аналог-код. В целом это приводит к снижению точности балансировки . Цель изобретени  - повышение точности балансировки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что каждой блок измерени  угла дисбаланса в устройстве выполнен в виде двух цепей, кажда  из которых снабжена последовательно соединенны ми схемой умножени , фильтром исхе мой делени , второй вход последней св зан с выходом фильтра соседней цепи, а выход - с входЬм коммутирую щего блока. На чертеже приведена блок-схема устройства., Измерительное устройство к балан сировочному станку содержит датчики 1 и 2 дисбаланса, св занный с ними решающий блок 3, два измерительных канала 4 и 5, вьтолненных каждый со ответственно в виде усилител  6 и 7 блока 8 и 9 измерени  величины дисбаланса и блока 10 и 11 измерени  угла дисбаланса, вьтолненного в вид двух цепей, кажда  из которых снабжена последовательно соединенными схемами 12-15 умножени , фильтром 16 и 17, 18 и 19 и схемами 20 и 21, 22 и 23 делени , ко№1утирукнций блок 24, св занный с ним регистратор 25 и последовательно соединенные датчи 26опорного сигнала и формирователь 27ортогональных напр жений, каждый блок 8 и 9 измерени  величины дисба ланса выполнен в виде последователь но соединенных схемы 28 и 29 умноже ни  и фильтра 30 и 31. Выход.усилител  6 и 7 св зан с первыми входами схем 12 и 13, 14 и 15 умножени , и входами схем 28 и 29 умножени , выходы формировател  27 ортогональных напр жений соответственно со вторыми входами схем 12 и 14, 13 и 15 умножени , выходы схем 20, 21, 22, 23 делени  и фильт ры 30 и 31 св заны со входами комму тирующего блока 24, а выходы фильт4 ов 16-19 св заны соответственно о вторыми входами схем 21-22 деени  . Устройство работает следующим бразом. При вращении ротора 32 под воздейтвием дисбаланса в датчике 1 и 2 исбаланса наводитс  ЭДС, которую ожно представить Э Ai.sin(u)t + fi, ), де Ai. - амплитуда сигнала, характеризующа  величину дисбаланса в плоскости коррекции ,2, OJ - углова  скорость вращени  ротора, Фс - угол сдвига фаз между меткой на роторе, характеризующей начало отсчета, и сигналом с датчика дисбаланса в плоскости коррекции. Сигнал с датчиков I и 2 дисбаланса подаетс  на решающий блок 3, сигналы на выходе которого пропорциональны величинам дисбалансов в двух плоскост х коррекции. сигналы через усилители 6 и 7 поступают на входы схем 28 и 29 умножени , в которых происходит перемножение сигнала с датчика 1 и 2 дисбаланса самого на себ . Напр жение на выходе схем 28 и 29 -умножени  принимает вид Uii, - А (, Si (,) L(aut-b59,). Б вьфажении (2) содержитс  посто нна  составл юща , пропорциональна  квадрату амплитуды сигнала дисбаланса . Этот сигнал подаетс  на фильтры 30 и 31, на выходе которых принимает вид At r2UTi (3) и через коммутирующий блок 24 поступает на регистратор 25, где фиксируетс  величина дисбаланса. Дл  измерени  угла дисбаланса снимаетс  сигнал с датчика 26 опорного сигнала и посредством формировани  27 ортогональных синусоидальных опорных напр жений преобразуетс  в два сигнала, измен ющихс  соответственно по синусоидальному и косинусоидальному .законам. Аналитическое выражение имеет вид Ua Bsinolt,,.. Uj Ccos wt, где В, - амлпитуды сигналов с формировател  27. Таким образом, в результате умножени  двух указанных сигналов на сигналы дисбалансов на выходах схем 12 и 14, 13 и 15 умножени  получаетс  посто нное напр жение, пропорциональное углу сдвига фаз между опорным сигналом и сигналом дисбаланса и амплитудам сигналов АСВ и U ы1 Ас Sin .(cot 9.) J-Ai,B Cos fi-Cos t, (5) Use -Uj-a -CCoscot- Ai.eHn(cx)t + ) - -g-AlCLStn (9(.+ 5in(,, (6) где UHJ, - сигнал на выходах схем 12, 14умножени , Usi, - сигнал на выходах схем 13, 15умножени . Сигналы с выходов схем 12-15 умно жени  поступают на входы фильтров 16-19, где происходит выделение посто нных составл ющих, имеющих вид 1 - AiBcosvyi АС с S i п Ц) Эти сигналы подаютс  на схемы 20-23 делени , на выходе которых получаем напр жени , пропорциональные тангенсу или контангенсу угла сдвига фаз 1 Учитыва , что амплитуды сигналов с формировател  27 ортогональных опорных напр жений могут быть выбраны равными Uet ,. U7U tgvpt (10) arctg U6i, arcctg U,. (11) Таким образом, на выходе схем 20-23 делени  получаем сигналы, про порциональные тангенсу или котангенсу угла сдвига фаз, т.е. одному из искомых параметров уравнов.ешиваемого ротора. Эти сигналы через коммутирующий блок 24 поступают на регистратор 25, где формируетс  угол дисбаланса. Использование предлагаемого устройства позволит повысить точность измерени  в 1,5 раза, снизить трудоемкость балансировки при переходе на другой тип ротора на 70% за счет работы в широком диапазоне частот балансировки. Формула изобретени  Измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее датчики дисбаланса, св занный с ними решающий блок, два измерительных канала, выполненных каждый в виде усилител  и св занных входами с его выходом, блоков измерени  величины и угла дисбаланса, коммутирующий блок, св занный с ним регистратор и последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных опорных напр жений, выхода которого соединены соответственно со вторыми и третьими входами блоков измерени  угла дисбаланса , а выходы блоков измерени  величины дисбаланса св заны со входами коммутирующего блока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности балансировки, каждый RnoK измерени  угла дисбаланса выполнен в виде двух цепей,кажда  из которых снабжена последовательно соединенными схемой умножени , фильтром и схемой делени , второй вход последний св зен с выходом фильтра соседней цепи, а выход - с входом коммути, рующего блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №227710, кл. G 01 М 1/22, 1965. 2,; Авторское свидетельство СССР №593066, кл. G 01 М 1/22, 1976 (прототип ) .

   Г