Устройство для измерения разности угловых скоростей вращающихся валов

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК Р 3/5 51) ЕН ТВ тся к и зобрете ых возм 3 уста Янос расширение функциональавиацион- тей, Магнитные узлы 1ваются на измеряемые в(7 мметрич ьных о чувств Применен но относите 72 клю ого иро нтовемы 3 6 т прямоуг чии кот оянство мощ ке 6,2 об- автоколеба- постоянной 15 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ САНИЕ ИЗ 3959957/24-1004,10.8507,06.87, Бюл. У 21Ленинградский институтприборостроенияА.Ю, Заозерский, А.И. СкалВасильев и К.Н. Явленский531. 767: 621. 317. 39 1088. 8)Авторское свидетельство С978, кл, С 01 Р 3/60, 197торское свидетельство ССС5018, 18,07.84,4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯУГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ВРАЩАЮЩИХВ,ЯО 13159 57) Изобретение отн елькой технике. Цел х 8 и стабилизиров а 10 тока позволяет ф бмотке 6,2 обратной с ые импульсы тока, при ых обеспечивается пос ости, выделяемое в об атной связи, а значит ия поворотной системь мплитудой и частотой,15907 2 зовано для измерения разности угловыхскоростей вращающихся валов.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей.На фиг, 1 представлена конструктивная и функциональная схема предлагаемого устройства на Фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства.Устройство содержит первый магнитный узел 1, закрепленныйна одном валу, первый чувствительный элемент 2,второй магнитный узел 3, закрепленныйна другом валу, и второй чувствитель.ный элемент 4. Устройство содержитповоротную систему 5, состоящую изоси 5.1, помещенной в опоры 5,2 искрепленной с первым 2 и вторым 4чувствительными элементами, 2Устройство включает компенсирующий преоразователь 6, образованныйпостоянным магнитом 6.1, закрепленнымна оси 5.1, и неподвижной обмотки6.2 обратной связи, Датчик 7 положения состоит из двух пар излучателей7.1 и 7,2 и фотоприемников 7,3 и 7,4и заслонки 7,5, которая закрепленана оси 5.1 и имеет возможность перемещения в зазорах между излучателями7.1 и 7.2 и Фотоприемниками 7,3 и7,4. Обмотка 6,2 обратной связи подключена к первому и второму выходамключевой схемы 8, Выходы Фотоприемников 7,3 и 7.4 подключены к входам компаратора 9, выход которого подключенк второму входу ключевой схемы 8, соединенной первым входом со стабилизированным источником 10 тока,Устройство также содержит последовательно соединенные одновибратор11, схемы ИЛИ-НЕ 12, преобразователь13 длительность - код и блок 14 индикации, а также схему И 15, выход которой подключен к второму входу блока 14 индикации. Вход одновибратора11 соединен с первым выходом ключевой схемы 8 и с вторым входом схемыИЛИ-НЕ 12, выход которой подключен кпервому входу схемы И 15, второй входкоторой соединен с выходом одновибратора 11.Первый 1 и второй 3 магнитные узлы могут быть выполнены, например, ввиде пар постоянных магнитов с осевой намагниченностью и зазором междуразноименными полюсами. Первый 2 ивторой 4 чувствительные элементы могут быть выполнены в виде алюминие 13Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольвых дисков, закрепленных на оси 5.1, Датчик 7 положения может быть выполнен с применением в качестве излучателей 7.1 и 7,2 светодиодов АЛ 107 А, а в качестве фотоприемников 7.3 и 7., - фототранзисторов ФТ,Предлагаемое, устройство работает следующим образом. Первый 1 и второй 3 магнитные узлы устанавливаются на измеряемые валы симметрично относительно чувствительных элементов 2 и 4, В исходномсостоянии заслонка 7.5 перекрываетпоток излучения одного из излучателей, например, 7.1. При этои второйизлучатель 7.2 открыт, в результатена выходе Фотоприемника 7.4.появляется сигнал, который подается на вход компаратора 9 и переключает его. Выходное напряжение компаратора 9 управляет ключевой схемой 8, котораяподключает стабилизированный источник 10 тока к обмотке 6,2 обратнойсвязи. Магнитное поле тока, протекающего в неподвижной обмотке 6,2, взаимодействуя с полем постоянного магнита 6.1, поворачивает его и, следовательно, заслонку 7.5 так, что онаперекрывает поток излучения излучателя 7,2 и открывает поток излучателя7.1. На выходе Фотоприемника 7,4 появляется сигнал, который переключает компаратор 9 в другое устойчивоесостояние. При этом ключевая схема8 подключает стабилизированный источник 10 тока к обмотке 6.2 обратной связи так, что по ней течет токпротивоположного направления, В результате постоянный магнит 6,1 также изменяет направление вращения на про,тивоположное. Далее процесс переключения повторяется и, следовательно,ось 5. 1 поворотной системы 5 вместе с первым 2 и вторым 4 чувствительными элементами совершает автоколебания, Применение ключевой схемы 8 и стабилизированного источника 10 тока позволяет формировать в обмотке 6.2 обратной связи прямоугольные импульсы тока, при наличии которых обеспечивается постоянство мощности, выделяемое в обмотке 6.2 обратной связи, азначит и автоколебания поворотнойсистемы 5 с постоянной амплитудой ичастотой, При этом на первом выходеключевой схемы 8 имеет место последовательность импульсов одинаковойдлительности (Фиг. 2 а ),159074 5 10 М К сд то ь Ъ 71 2 1 то 7 сГ2 2 2 5 Мвх 2 Кд 2Суммарный момент, действующий наось 5.1 поворотной системы 5, опреде ляется Этот момент уравновешивается компенсирующим преобразователем 6, создающим момент(2) КО КП Ор х 30 где 1 - среднее значение тока в обмотке.6.2 обратной связи;К - коэффициент преобразованияКокомпенсирующего преобразователя 6,35При прямоугольных импульсах тока в обмотке 6,2 обратной связи средний ток можно определить как 3 13При вращении первого магнитного узла 1 с угловой скоростью ю на поворотную систему 5 действует крутящий момент где К - коэффициент преобразованияпервого 2 и второго 4 чувствительных элементов, определяемый конструктивными характеристиками,При вращении второго магнитного узла 3 со скоростью м 2 в противоположную сторону на поворотную систему 5 действует и момент схемы 8 пропорциональна величине разности угловых скоростей исследуемых валов.При вращении первого 1 и второго 3 магнитных узлов с разными угловыми скоростями о и ы 2 на поворотную Систему действует суммарный крутящий момент МО, который согласно формуле (4) вызывает изменение длительности импульсови(фиг. 2 о ), При этом выполняется условие Импульсы Г с первого выхода ключевой схемы 8 своим передним фронтом запускает одновибратор 11, на выходе которого формируется стабильный импульс с длительностью С, равной длительностии 2 при невращающихся магнитных узлах 1 и 3 (фиг, 2 в),При поступлении импульсовс выхода одновибратора 11 и первого выхода ключевой схемы 8 на схему ИЛИНЕ 12 на ее выходе образуютсяимпульсы с длительностью2 (фиг, 2 т ). Эти импульсы с длительностью, пропорциональной разности угловых скоростей ы, - ы 2, поступают на преобразователь 13 длительность - код, с выхода которого двоичный код поступает на первый вход блока 14 индикации.Поскольку длительность импульсов(4)55 где ККко 10 Таким образом, разность длительностей выходных импульсов ключевой где 1 - ток стабилизированного исоточника 10 тока;и 7 - длительность импульсов пря 1 "2мого и обратного тока; 45 Т=Т +- период автоколебаний поворотной системы 5Поскольку в режиме динамического равновесия М = Мто из соотношений (1) - (3) следует, что50К Тоц 2)К кд 1 о об абсолютной величине разности угловых скоростей, то для определения знака разности служит схема И 15.Если Т, 7(фиг2 б), а это равносильно тому, что с 7 С, то на выходе схемы ИЛИ-НЕ 12 образуются импульсы ь такие, что передний фронт совпадает с задним фронтом импульсов(фиг, 2 ъ). А если сЯфиг, 2 3), то ь с . и на выходе схемы ИЛИ-НЕ 12 будут импульсы 7, задний фронт ко-торых совпадает с задним фронтом импульсов г. с выхода одновибратсра 11.При поступлении импульсови С соответственно на первый и второй вход схемы И 15 в первом случае с 72 на ее выходе логический "О", а во втором случаес 72 импульсы с длительностью(фиг. 2 е)Таким образом, если ы,73 ( С 7 72 ) наОбработка сигнала идет в блокаханалогичным образом, а устройствопри этом измеряет мгновенную угловуюскорость ж ьва Иберйяд Й 12 .Зл 15 7 7 Составитель Ю, Мручко Редактор И. Шулла Техред Л.Олийнык Корректор В. БутягаЗаказ 2355/47 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 513159втором входе блока 14 индикации логический "О", а если Ш ( м ( с ( с ),то на второй вход поступают импульсы Собеспечивающие индикацию знака разности угловых скоростей ы,-м,Величина разности й,- 03 , поступающая на первый вход, также отображается на блоке 14 индикации,При неподвижном, одном из магнитных узлов, например втором магнитном 10узле 3, ы= О, на поворотную систему 5 действует крутящий момент только со стороны вращающегося первогомагнитного узла 1, а формула (4) имеет вид 15 Формула изобретения25Устройство для измерения разностиугловых скоростей вращающихся валов,содержащее первый магнитный узел,07 6жестко скрепленные первый чувствительный элемент и поворотную систему,компенсирующий преобразователь, датчик положения, последовательно соединенные стабилизированный источник тока и ключевую схему, а также компаратор, схему И блок индикации, при этом1выходы фотоприемников датчика положения подключены через компаратор квторому входу ключевой схемы, соединенной первым и вторым выходами с обмоткой обратной связи компенсирующего преобразователя, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены второй магнитный узел и второйчувствительный элемент, скрепленныйс осью поворотной системы, последовательно соединенные одновибратор,схема ИЛИ-НЕ и преобразователь длительности кода, при этом вход одновибратора и второй вход схемы ИЛИ-НЕподключены к первому выходу ключевойсхемы, а схема И первым входом связана с выходом схемы ИЛИ-НЕ, вторымвходом - с выходом одновибратора, авыходом - с вторым входом блока индикации,