Измеритель скорости вращения вала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ ХРЕСПУБЛИН б 0 4 С 01 Р 3/3 ГОСУДАРСТВЕННЬИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АН ЗОБРЕТЬНИЯ(71) Казанский ордена Трудовог ного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) А.В.Маханько и М,Ю.Щ лов (53) 531.776 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 705340, кл. С 01 Р 3/36, 1979.Вульвет Дж, Датчики в цифровых системах. М,: Энергоиздат, 1981 с. 59 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения знакопеременных угловых скоростей валов, Целью изобретения является повышение точности и расширение рабочего диапазона в сто - рону низких скоростей, Устройство содержит цилиндрический барабан (Б) 1, связанный с исследуемым валом. о Крас ег К АВТОРСКОМУ На Б 1 размещены две одинаковые цилиндрические растровые решетки (РР)и 5, образованные параллельными штрихами, направленными по обраэуюшей Б . Над образующей Б 1 расположен диск 2 с кольцевой РР в виде радиальных штрихов, ось вращения которого перпендикулярна оси вращения Б 1. Световой поток от неподвижно закрепленных внутри Б 1 осветителей 6 и 7, пройдя двумя каналами через цилиндрические 4 и 5 и кольцевую РР и маски 8 и 9, поступает на фотоприемники 1 О и 11, подключенные к устройству обработки сигналов, При вращении Б 1 движение полос цилиндрической и кольцевой РР будет однонаправленным в одном канале и разнонаправленным в другом канале, что приводит к различным частотам пульсаций светового потока в каналах, разность которых пропорциональна измеряемой скорости. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения энакопере"менных угловых скоростей валов(до 5,210с ),Цель изобретения - повышение точности и расширение рабочего диапазоны в сторону низких скоростей,На фиг.1 изображена оптико-механическая часть устройства; на Фиг.2структурная схема устройства обработки сигналов от Фотоприемников,Устройство содержит цилиндрический барабан 1, связанный с исследуемым валом, диск 2 с кольцевой раст-. роной решеткой, образованной радиальными растровыми штрихами, расположенный непосредственно над образующей барабана 1 так, что ось вращения диска 2 перпендикулярна оси вращения барабана 1 и пересекает ее. Диск 2 приводится во вращение вспомогательным двигателем 3. На барабане 1 напротин диаметральных участков кольцевой растровой решетки диска 2 раэмещены две одинаковые цилиндрические растровые решетки 4 и 5, образованные параллельными штрйхами, направленными по образующей барабана Внутри барабана 1 напротив цилиндрических растровых решеток 4 и 5 установлены два неподвижных осветителя 6 и 7, световой поток от которых проходит через цилинцрические растровые решетки 4 и 5, кольцевую растровую решетку диска 2 и маски 8 и 9 и поступает на фотоприемники 10 и 11. Устройство работает следующим образом.Свет от осветителей 6 и 7 последовательно проходит черезвцилиндрические растровые решетки 4 н 5, диаМетрально противоположные участки кольцевой растровой решетки диска 2, маски 8 и 9 и попадает на Фотоприемники 10 и 11. Элементы 6,4,2,8, 10 и 7,5,2,9,11 образуют два самостоятельйых канала формирования сигналов,Поскольку диск 2 вращается с постоянной скоростью, световой поток, достигакщий фотоприемников 10 н 11, будет пульсирующим. При неподвижном барабане 1 частота пульсаций светового потока в обоих каналах одинакова и равна7 оаво ф 9694 Эгде 3 - период штрихов цилиндрических растровых решеток 4 и 5и кольцевой растровой решетки диска 2;5 скорость движения полосдкольцевой растровой решеткидиска 2 относительно цилиндрической растровой решетки4 или 5 в зоне, ограничен О ной маской 8 или 9,(3о 2где И - величина угловой скоростидиска 2;15Й - средний диаметр кольцевойрастровой решетки диска 2в пределах прорези в маске8 или 9.20 Тогда Й = -ц,с2 фСигналы с фотоприемников 10 и 11,имеющие постоянную и переменную составляющую одинаковой частоты Е ио25разной амплитуды (из-эа неидентичности параметров осветителей и фотоприемников), усиливаются двумя отдельными усилителями 2 и 13 низкойчастоты. Электронный коммутатор 14,управляемый опорным генератором 15,пропускает на свой выход поочередносигнал с усилителя 2 либо с усилителя 13 с частотой Г, задаваемойопорным генератором 5. Пороговыйэлемент б из переменного напряженияс изменяющейся ступенчато амплитудойи постоянной частотой формирует переменное напряжение прямоугольной формы той же частоты и постоянной амплитуды, После полосоввго Фильтра 17получают синусоидальный сигнал постоянной амплитуды и постоянной частоты. Этот сигнал поступает на частотный детектор 18, на выходе которого получают в данном случае постоян 45ное по амплитуде напряжение, Амплитудный детектор 19 выделяет огибающую сигнала, поступившего с частотного детектора 18, которая имеетпостоянную величину. В этом случаена выходе усилителя 20 низкой частоты будет нулевой сигнал. На выходесинхронного детектора 21 также будетполучен сигнал нулевой амплитуды,а на выходе фильтра низкой частоты -постоянное напряжение, равное О.Таким образом, при неподвижномбарабане 1 сигнал на выходе измерительного преобразователя равен нулю,3 12Пусть барабан 1 вращается с угло вой скоростью Ед. За счет конструк- . ции измерителя в одном канале движение полос цилиндрической растровой решетки (например, решетки 4) и кольцевой растровой решетки диска 2 будет однонаправленным, а в другом - разнонаправленным. При этом частота пульсаций светового потока на фотоприемнике 10 равнаЧ(Е( ( Х где х - период полос цилиндрических растровых решеток 4 и 5;Ч - относительная скоростькольцевой растровой решетки диска 2 и барабана 1 в зоне, воспринимаемой фотоприемником 1 О.Частота пульсаций светового потока на фотоприемнике 11 равнаЧгг где Ч - относительная скорость кольгцевой растровой решетки диска 2 и барабана 1 в зоне,воспринимаемой фотоприемни- З 0ком 11,Величины скоростей Ч( и Ч определяются выражениями( РЧ =я - +и02 х 2 фс 1 Р35Ч =у -- ы2 х 2 э где юх - измеряемая угловая скорость вала;Р - диаметр барабана 1 по раст ровым решеткам 4 и 5;е - величина угловой скоростидиска 2;Й - средний диаметр кольцевойрастровой решетки диска 2в пределах прорези в маске8 или 9 м,При положительной величине Участота Е, больШе Е , а частота Ег - 50офменьше Е . При смене направления вращения барабана 1 (Я 40) частота Е, меньше Е , а частота Е больше Е .Частоты Е, и Е отличаются на величину 55 т.е, разность частот пропорциональна измеряемой скорости н не зависитот егСигналы с фотоприемников 1 О и 11,имеющие частоты соответственно Е иЕ и в общем случае разную амплитуду,после усилителей 12 и 3 низкой частоты коммутируются на вход порогового элемента 16 электронным коммутатором 14, управляемым опорным генератором 15 с частотой Е, которая напорядок ниже наименьшей из частот Е 1и Е . Этот сигнал прговым элементом16 преобразуется в чередующиеся пакеты колебагеий прямоугольной формыпостоянной амплитуды с частотой соответственно Е, и Е . Полосовой фильтр17 из сигнала каждого пакета. выделяетосновную гармонику, имеющую частотыЕ 1 или Ег. Это напряжение поступаетна вход частотного детектора 18 слинейной амплитудно-частотной характеристикой во всем диапазоне изменения частот Е, и Е . На выходе частотного детектора 18 сигнал приобретаетамплитудную модуляцию на частотес глубиной модуляции, пропорциональной разности частот ЬЕ. Этот сигналпоступает на вход амплитудного детектора 19, который выделяет огибающуюс амплитудой, пропорциональной ЬЕ Через усилитель 20 низкой частотынапряжение частотой Е с амплитудой,пропорциональной ьЕ, поступает напервый вход синхронного детектора 21,на второй вход которого подается сигеал частотой Е с опорного генератора 15. В результате после фильтра22 низкой частоты получим сигнал ввиде постоянного напряжения, пропорциональный величине скорости вращения барабана 1, по знаку соответ,ствующий направлению вращения. Засчет относительного положения барабана с двумя цилиндрическими раст"ровыми решетками и диска с кольцевойрастровой решеткой формируются двасигнала, разность частот которыхопределяется измеряемой угловой скоростью и не зависит от скорости вращения вала вспомогательного двигателя. Формула изобретения Измеритель скорости вращения вала, содержащий диск с кольцевой растровой решеткой, цилиндрический барабан, соосно связанный с валом,229694 Составитель Ю.ВласовРедактор А.Козориз Техред Л,Олейник Корректор Л.Патай заказ 2446/45 Тираж 778 ПодписноеВНЙИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1 вспомогательный двигатель, два осветителя, попарно согласованные с двумя фотоприемниками, подключенными выходами к устройству обработки сигналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения рабочего диапазона в сторону низких скоростей, осветители и фотоприемники выполнены неподвижными, барабан выполнен с двумя цилиндрическими растровыми решетками, диск с кольцевой растровойрешеткой закреплен на валу вспомогательного двигателя, ось вращениякоторого перпендикулярна оси вращения барабана и пересекает ее, приэтом с двумя фотоприемниками дваосветителя согласованы попарно через кольцевую растровую решетку и 10 две цилиндрические растровые решетки.