SU901860A1 - Цифровой измеритель мощности на валу - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА ВАЛУ

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано  п  измерени  мощности, передаваемой вращающимис  валаалм,

известен цифровой измеритель моад-. ности, содержащий фазовый измеритель деформации, блок синхронизации и схему управлени , св занные посредством элементов И со входами счетчика измерени  деформации, и устройства возведени  в квадрат, выходы которых через свои анализаторы нул  соединены с соответствующими командными входами схемы управлени  1.

Однако такой измеритель мощности не обеспечивает требуемой точности измерени .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  цифровой измеритель мощнос ,ти на валу, содержащий фазовый измеритель деформации, блок синхронизации , схему управлени , счетчики деформации, угловой скорости и результата измерени , св заннь1е через, свои анализаторы нул  с соответствующими командными входами схемы управлени , логические схемы И и ИЛИ, посредством которых вычитающий вход счетчика деформации и входы, счетчиков результата измерени  и угловой

скорости соединены с соответствую1ЦИМИ режимными выходами схеьсл управлени  и выходс1ми блока синхронизации , и входной блок счетчика деформации и с элементами И первые и вторые входы которых св заны соответственно с блоком синхронизации и соответствующим режимным выходом схемы управлени  2.

10

Недостатком известного измерител   вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  вли нием нестабильности скорости вращени  вала в процессе измерени .

15

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Указанна  цель достигаетс  за счет того, что во входной блок счетчи .ка-деформации введены делители на

20 три, триггер и два элемента .ИЛИ, при этом вход триггера св зан через делитель с измерителем деформации, первый разр дный выход делител  соединен с управл ющим вводом схемы

25 управлени  и третьими входами первого и третьего злементов И, второй разр дный выход - с третьими, входами- второго и четвертого элементов И, а единичный и нулевой выходы тригге30 ра св заны соответственно с четверTi .JMH входами первого, четвертого и второго, третьего элементов И, причем выходы первого, второго и третьего , четвертого элементов И соединены через соответствующие элемен ты ИЛИ с суммирующим и вычитающим входами счетчика деформации. На фиг.1 представлена функциональна  схема предлагаемого измерител ; на фиг.2 - временна  диаграмма работы основных узлов измерител  Цифровой измеритель (мощности на валу содержит фазовый измеритель 1 деформации, индукторы 2 и 3, чувствительный элемент 4, формирователь импульсов, высокочастотный кварцевы задающий генератор 6, делитель 7 ча тоты, схему 8 управлени , входной блок 9 счетчика деформации, делитель 10 на три, триггер 11, эле менты И 12 - 15, логические схемы 16 - 18, элементы ИЛИ 19 и 20, логи ческие схемы ИЛИ 21 и 22, реверсивный счетчик 23 деформации/ счетчик результата измерени , счетчик 25 уг ловой скорости, регистр 26 и анал заторы 27 - 29 нул . фазовый измеритель деформации 1 содержит размещенные на валу индукторы 2 и 3, чувствительный элемент выход которого соединен со входом формировател  5 импульсов. ,Одни то цы цилиндрических индукторов 2 и 3 жестко закреплены в контрольных сеч ни х вала, а другие снабжены дискам с зубь ми и пазами и опираютс  на подц,гипники. Зубь  одного индуктора расположены в пазах другого с периметрическим зазором и поочередно взаимодействуют.с чувствительным эл ментом 4. Выход формировател  5 импульсов св зан с первым входом схемы И 18 и со входом делител  10 на три, вход щего в состав входного блока 9 счетчика деформации, куда вход т также триггер 11, элементы И 12 - 15, элементы ИЛИ 19.и 20. Вы ход делител  10 св зан со счетным входом триггера 11, единичный и нулевой выходы которого соединены с четвертыми входами,соответственно элементов И 12 - 15 и элементов И 13 и 14. Первый и второй разр дные выходы делител  10 соединены с третьими входами соответственно элемен тов И 12 и 14 и элементов И 13 и 15 причем первый разр дный выход делител  10 св зан также с управл ющим входом схемы 8 управлени , первый режимный выход которой подключен ко вторым входам элементов И 12 - 15, к первому входу схемы И 17 и ко вто входу схемы И 18. Второй режим ный выход схемы 8 управлени  соединен с первым входом схемы И 16. Выход задающего генератора 6 св зан с первыми входами элементов и 12 - 1 со вторым входом схемы И 17, с синх ронизирующим входом схемы -8 управлени  и через делитель 7 частоты - со вторым входом схемы И 16. Выходы элементов И 12 и 13, а также элементов И 14 и 15 и логической схемы И 16 соответственно через элементы ИЛИ 19 и 20 подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 23 деформации, выход которого через анализатор 27 нул  св зан с первым командным входом схемы 8 управлени . Выход схемы И 17 и информационный выход схемы 8 управлени  через схему ИЛИ 21 подключены ко входу счетчика 24 результата, выход которого через анализатор 28 нул  св зан со вторым командным входом схемы 8 управлени , первый и второй командные выходы которой соединены соответственно со входом переписи информации из счетчика 24 в регистр 26 и со входом переписи информации из регистра 26 в счетчик 25. Разр дные выходы счетчика 24 через регистр 26 св заны с разр дными входами счетчика 25. Выход схемы И 18 И такти  рующий выход схемы 8 управлени  через схему ИЛИ 22 подключены ко входу счетчика 25, выход которого через анали-затор 29 нул  св зан с третьим командным входом схемы 8 управлени  (цепи начальной, установки счетчиков 23 - 25 не показаны). Принцип снижени  погрешности измерени , положенный в .основу измерител , заключаетс  в том, что процесс обработки информации об угле скручивани  вала (вычисление разности временных интервалов, сформированных при прохождении под чувствительным элементом двух соседних пар зубьев индукторов) реализован по алгоритму, при котсэром формируемые фазовым измерителем 1 деформации интервалы времени разбиваютс  на триады ( oCjt/ cCj,, ) ; ( jjj, PI , pj ) ; . . . и т .д. (фиг.2),. а результат вычисл етс  суммированием следующих разностей ((j,) + ( f,i- р,) + .... Измеритель ..работает следующим образом . При вращении вала зубь  индукторов 2 и 3 взаимодействуют поочередно с чувствительным элементом 4 (например, катушкой индуктивности с сердечником из посто нного магнита). Временной сдвиг между соседними импульсами на выходе формировател  5 пропорционален геометрическому углу сдвига между соответствующими зубь ми индукторов (фиг,2а). Начальна  установка индукторов 2 и 3 на валу выполн етс  так, что при всех BOS-можных значени х крут щего момента М,(р удовлетвор етс  условие (оС fof-t) , (oCjvfe) и т.д. При наличии и возникновении угла скручивани  вала, взаимное расположение индукторов 2 И 3 мен етс  и происходит относител нов смещение импульсов, генерирузмых одним и вторым индуктором. При этом изменение разности (t-aCi) однозначно характеризует величину угла скручивани  (деформацию) вала. Импульсы с выхода чувствительног элемента 4 через формирователь 5 по ступают на вход делител  10 на три, на первом (фиг.26) и втором (фиг.2в разр дных выходах которого формирую с  сигналы состо ни . Так как счетный выход делител  10 св зан со сче ным входом триггера 11, то состо ни триггера 11 (фиг.2г - единичный выход , фиг.2д - нулевой выход) мен ет с  через каждый три импульса, посту пающих от фазового измерител  1 деформации . Процесс определени  мощности измерителем состоит из двух режимов: измерение и вычисление. В режиме Измерение в.счетчике 23 определ  етс  величина, пропорциональна  , а с помощью счетчиков 24, 25 и регистра 26 определ етс  величина, про порционсшьна  скорости враццени  вала Входным блоком 9 счетчика деформации обеспечиваетс  реализаци  вышеуказанного алгоритма измерени  Мцр В режиме Измерение на первом режимном выходе схемы 8 управлени  фор мируетс  разрешающий-потенциал (син хронизирюванный сигнгшом, поступающим на управл ющий вход схемы 8 управлени  с первого разр дного выхода делител  10 на три), который поступает на вторые входы элементов И 12 - 15.На первые входы указанных элементов поступают импульсы от.зад щего генератора 6 с периодом следов ни  Тр. В зависимости от состо ни  триггера 11 и разрешающих сигналов первом-и втором разр дных выходах де лител  10 импульсы от задающего гене ратора 6 поступают то на суммирующий то на вычитающий входы счетчика 23,, причем каждый третий интервал времёни не используетс  дл  счета. В интервалах времени оС и р, импульсы опорной частоты поступают на суглмирующий вход (фиг.2е),- а в интервалах Xj и f - на вычитагадий вход (фиг.2ж счетчика 23. Начальна  установка счетчика 23 соответствует дополнительному значению кода () при , что  вл етс  условным нулем отсчета. При наличии аС. увеличи ваетс , а oCj уменьшаетс  и разность ) характеризует реальную величину Muf (деформацию вала). Таким образом, в режиме Измерение счет чиком 23 регистрируетс  число пропорционсшьное Мкр h, К. Мкр., где Кл - коэффициент пропорциональности . Одновременно с этим в режиме Измерение определ етс  вели- чина, пропорциональна  скорости вращени  вала. Импульсы с выхода формировател  5, частота следовани  которых пропорциональна  скорости вращени  вала, поступают через схему И 18 {на втором входе которой имеетс  разрешающий потенциал от первого режимного выхода схемы 8 управлени ) и через схему ИЛИ 22 на вход счетчика 25. :Начальной установкой счетчика 25 его емкость выбираетс  такой, чтобы интервал времени его работы (до обнулени ) был меньше времени всего режима измерени . При обнулении счетчика 25 через анализатор 29 нул  поступает сигнал на третий команд ный вход схемы 8 управлени , на первом командном выходе которой формируетс  импульс, осуществл ющий пере- . пись- информации из счетчика 24 в регистр 26. К этому моменту в счетчике 24 содержитс  код текущего времени , регистрируемого импульсами опорной частоты с выхода задающего генератора 6 через схему И 17 (на первом входе которой имеетс  разрешающий потенциал от первого режимного .выхода схемы 8 управлени ) и через схему ИЛИ 21. Полученный таким образом в регистре 26 код обратно пропорционален скорости вращени  вала. „ Кг. г где Kj - коэффициент пропорциональности . Сигнал на окончание режима -Измерение поступает при переполнении счетчика 24 через анализатор 28 нул  на второй командный вход схемы 8 управлени . Этот сигнал не синхронизирован с входными импульсами формировател  5 и дл  исключени  низкочастотной составл ющей погрешности схемой 8 управлени  осуществл етс  удлинение режима Измерение, который заканчиваетс  при поступлении очередного сигнала на управл ющий вход схемьт .8 управлени  с первого разр дного выхода делител  10 на три,, обеспечива  отсчет целого числа триад . В этот момент осуществл етс  переход к режиму Вычисление, в котором реализуетс  подсчет в счетчике 24 результата числа импульсов, период следовани  которых обратно пропорционален угловой скорости л) , за интервал времени, пропорциональный крут щему моменту Мир. В режиме Вычисление разрешающий потенциал переключаетс  с первого на второй режимный выход схемы 8 управлени , В этом случае осуществл етс  подача на вычитающий вход счетчика 23 через схему И 16 и элемент ИЛИ 20 импульсов с выхода делител  7 частоты с периодом следовани  Kj Тд (Кз - коэффициент делени  делител  7). Длительность режима Bbjv числение определ етс  формируемым счетчиком 23 интервала времени, равным n . Kj Tjj. . Одновременно с помощью формируемых схемой 8 управлени  сигналов реализуютс  циклические действи , заключающиес  в том, что число п из регистра 26 по сигналу со .второго командного выхода схемы 8 управлени  пересылаетс  в счетчик 25 на вход которого с тактирующего выхода схемы 8 управлени  через схему ИЛИ 22 подаетс  сери  импульсов опорной частоты с периодом Тсс Отсчитав интервал времени , , счетгчик 25 обнул етс  и с выхода анализатора 29 нул  на третий командный вход схемы 8 управлени  поступит си-гнал, по которому на информационном выходе схемы 8 управлени  формируетс  импульс, поступаю1цнй через схему ИЛИ 21 на счетный вход счетчика 24 результата, Одновременно с этим, пересылкой числа п из регистра 26 в счетчик 25, начинаетс  следующий цикл, и описанные действи  циклически повтор ютс . Таким образом, на вход счетчика 24 результата поступают импульсы.с периодом п, Tff в течение времени, равного п., Т(. Режим Вычисление завершаетс  при поступлении на первый командный вход схемы 8 управлени  сигнала с выхода ангшизатора 27 Нул , свидетельствующего об обнулении счетчика 23. В результате этого число импульсов, зафиксированное счетчиком 24 результата, будет равно

Ку1 -эМкр-и)

и,. и,.Тсч

N

, Т., К,

г- сч- г.

Так как мощность N, передаваема  валом, равна произведению , то полученный,в счетчике 24 код будет пропорционален измер емой мощности .

Использование во входном блоке счетчика деформации делител  на три, триггера и двух элементов ИЛИ повышает точность измерени  мощности при нестабильности скорости вращени  вала .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

5

690339, кл. G 01 L 3/24, 21.09.77,

2.Авторское свидетельство СССР № 673874, кл, G 01 L 3/24, 19,05.77 (прототип) .