Устройство для преобразования параметров вращающегося объекта в электрический сигнал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК 01 Р 13/ООПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ институт(56) Авторско1104358, кл.Авторское112500, кл,Иартяшин ов апин, А.И.В.И. Чернец88.8)е свидетельство СССС 01 К 7/ОС, 1982свидетельство СССРС 01 К 13/08, 1982 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯПАРАИЕТРОВ ВРАЩАЮЦЕГОСЯ ОБЪЕКТА ВЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ(57) Изобретение относится к измерительной технике, к устройствам, измеряющим температуру, крутящий момент, осевые биения и изгиб валавращающегося объекта. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, которое содер.801290099 А 1 жит формирователь 1 опорного воздействия, опорный элемент 2, операционный усилитель 3, датчик крутящего момента, выполненный в виде катушки 6 индуктивности, намотанной на ферромагнитный сердечник, резистивный датчик 7 изгибающего усилия, дифференциатор 8, интегратор 9, блоки 10, 11, 12 и 13 памяти, весовые сумматоры 14 и 15, квадраторы 16 и 17, делители 18, 19, 20 и 21 напряжения, блок 22 вычитания и формирователь 23 импульсовВведение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет одноС временно измерять температуру, крутя- э щий момент, осевой изгиб и биение вала объекта. По изменению значения вращающихся емкостных токосъемников 4 и 5 судят об осевых биениях .вала, а по активному сопротивлению катуш-Я ки 6 индуктивности - о температуре. 1 ил.Ю( ) где С текущий момент времени;значение индуктивности датчика крутящего момента; 40С - суммарная емкость двух токоС, Ссъемников С = ,СС +СС - емкость каждого токосъемника; 45К - сопротивление резистора 2;К - сопротивление тензорезистора 7.Для момента с = 0 выражение (1) имеет вид: ния тензорезистора 2, а следовательно, и осевому изгибу вала.Выходной сигнал операционного усилителя 3 в момент 1: = Т +С,З(5-6) х тК + Кх( " ), т.е. практически после(4) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, измеряющим температуру, крутящий момент, осевые биения и изгиб вала вращающегося объекта. 5Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения температуры, крутящего момента, осевого изгиба и биений вала объекта.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит Формирователь 1 опорного воздействия, опорный элемент 2, в качестве которого используется образцовый резистор с сопротивлением Кроперационный усилитель (ОУ) 3, два вращающихся емкостных токосъемника в виде конденсаторов, емкость которых зависит от осевых биений вала, на котором установлены токосъемники, датчик крутящего момента, выполненный в виде катушки 6 индуктивности, намотанной на ферромагнитный сердечник, магнитные свойства которого зависят от приложенного усилия, с активным сопротивлением провода К, зависящим от температуры, резистивный датчик 7 изгибающего усилия (тензорезистор), наклеенныйЗО вдоль оси вала, дифференциатор 8,-в+йЭто напряжение по переднему фронту импульса с Формирователя 1 опорного воздействия Фиксируется в блоке 10 памяти. Таким образом, на выходе блока 10 памяти присутствует напряжение, пропорциональное значению сопротивлеинтегратор 9, четыре блока 10, 11,12 и 13 памяти, два весовых сумматора 14 и 15, два квадратора 16 и 17,четыре делителя 18, 19, 20 и 21 напряжения, блок 22 вычитания и формирователь 23 импульсов.Датчик крутящего момента можетбыть выполнен в виде катушки индуктивности, намотанной непосредственнона вал вращающегося объекта. Для повышения чувствительности к температуре последовательно с катушкой индуктивности может быть включен дополнительный терморезистивный датчиктемпературы, например пленочный терморезистор,Устройство работает следующим образом.По команде Пуск (в момент С,)на выходе Формирователя опорного воздействия формируется скачок напряжения Б = +М(с) например, положительный. Это напряжение поступает черезрезистор, 2 на инвертирующий входоперационного усилителя 3, в цепьотрицательной обратной связи которого через емкостные токосъемники 4 и 5включены параллельно соединенные катушка индуктивности и тензорезистор.Напряжение на выходе усилителя 3 описывается выражением/ окончания переходного процесса,описывается выражением: Выходной сигнал усилителя дифференцируется дифференциатором 8 с учетом знака и в момент С +пор О заднему Фронту импульса длительно+К -.6стыоТ 66 в о в ) с формирователяа 1,импульсов Фиксируется в блоке 13 памяти.На выходе последнего (выход 2)(10) где К - постоянный коэффициент,Напряжения с выходов делителей 20 и 21 поступают на входы блока 22 вы 20 читания, на выходе которогоК, Б = --К 2 ю К М К 2 Ь11 - , К (К +К)2 Это напряжение однозначно связанос сопротивлением К, и, следовательно, по его величине можно судить о температуре объекта.Напряжение Н возводится в квадрат и далее поступает на вход делите- ЗО ля 19 напряжений, в котором напряжение с выхода делителя 18 делится на напряжение (Б )2, на выходе делителяй19 при К=1. 1Н. = - М15 1 1К( - + - )о К К 11 ф 9 МК:(12) 35 Напряжение Н . возводится в квад 1)рат в квадраторе 16 и далее поступает на вход первого делителя 18 напря-жения, где делится на напряжение Н . Тогда на выходе делителя 18 напряжения имеем Устройство для преобразования параметров вращающегося объекта в электрический сигнал, содержащее располсженные на вращающемся объекте парал/лельно соединенные резистивный датчик и датчик крутящего момента, включенные через два вращающихся емкостных токосъемника в цепь отрицательной обратной связи усилителя, вход которого через опорный элемент подключен к выходу формирователя опорного воздействия, соединенному с входом формирователя импульсов, а выход соединенсвходом первого блока памяти, интегратор, первый весовой сумматор, ,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с КоЬ 18 МК 2 и(9)66 Ко 55 где К - постоянный коэффициент.В четвертом делителе 21 напряжений происходит операция деления напряжения Бс выхода блока 10 памяти на где 1 - постоянная времени дифферен циатора. Это напряжение фиксируется в блоке 12 памяти, а в блоке 11 памяти фиксируется выходное напряжение усилителя 3.С блоков 11 и 12 памяти сигналы Б, (1 +Я и Б( ) подаются на входы весового сумматора 14, весовые коэффициенты суммирования которого соответственно равны,(- и +1.При этом на выходе весового сумматора 14 На входы второго весового сумматора 15 поступают напряжения с выходов блоков 11 и 13 памяти. Весовые коэффициенты сумматора 15 соответственно равны +1 и. Тогда на выходеэсумматора 15 В третьем делителе 20 напряжения происходит операция деления напряжения Н с выхода формирователя 1 опорного воздействия на напряжение Н в результате которой на его выходе фиксируется напряжение его изменению можно судить об осевых биениях вала,Выходной сигнал усилителя 3 интегрируется в интеграторе 9 и в установившемся режиме работы описывается с учетом знака выражением: напряжение Б, в результате которойна выходе делителя Напряжение Б однозначно связано9с индуктивностью Ь и, следовательно, пропорционально величине крутящего момента. Формула изобретения1290099 Составитель В. КуликовРедактор А. ЛежнинаТехред А.Кравчук Корректор С. Черни УЗаказ 1890/Зб Тираж 99 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Б, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул,Проектная, Ф целью расширения функциональных возможностей за счет одновременногоизмерения температуры, крутящего момента, осевого изгиба и биений валаобъекта, в него дополнительно введены 5четыре, делителя напряжения, блок вычитания, второй весовой сумматор,дваквадратора и три блока памяти, управляющие входы которых соединены с выходом формирователя импульсов, входы 10подключены соответственно к выходамусилителя, интегратора и дифференциатора, а,выходы соединены соответственно с первыми входами первого ивторого весовых сумматоров, вторым 15входом первого весового сумматораи вторым входом второго весовогосумматора, выход которого через первый квадратор подключен к первомувходу первого делителя напряжения,второй вход которого соединен с выходом первого весового сумматора, авыход подключен к первому входу второго делителя напряжения, второйвход которого через второй квадраторподключен к выходу блока вычитания,входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого делителей напряжения, первыевходы которых соединены с выходомформирователя опорного воздействия,а вторые входы подключены соответственно к выходам второго весовогосумматора и первого блока памяти,управляюший вход которого соединен с выходом формирователяопорного воздействия, при этомвыход усилителя подключен квходам интегратора и дифференциатора.