Устройство для измерения параметров на вращающемся валу

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(088.8) Государственный комитет Опубликовано 07.09.82. Бюллетень33Дата опубликования описания 07.09.82 йо делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НА ВРАЩАЮЩЕМСЯ ВАЛУИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических величин на вращаюшемся валу, например деформаций, температуры, давления и т. д.Известно устройство, в котором от стационарного источника энергии питание передается через врашаюшийся трансформатор, вторичная обмотка которого связана последовательно с выпрямителем и стабилизатором. Цепи питания стабилизатора обеспечивают работу последовательно соединенных электронных блоков: генератора трансформаторной мостовой цепи, усилителя и преобразователя напряжение-частота, причем с выхода последнего через вращающийся конденсатор передается сигнал об измеряемом параметре на неподвижную часть аппаратуры 1.Недостатком этого устройства является невозможность измерения нескольких параметров на вращающемся валу.Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором осуществляется измерение двух параметров врчщаюшегося вала. Устройство содержит формирователь прямоугольных импульсов, генератор, триггер,источник питания и связанную с ним первичную обмотку трансформатора, а такжеустановленные на вращающейся части второй генератор, два образцовых резистора,состоящие из двух последовательно соединенных преобразователей ветви мостовойцепи в каждом канале измерения, вторичнуюобмотку трансформатора и последовательно10 соединенные с ней выпрямитель и стабилизатор 2.Недостатком известного устройства является малочисленность измеряемых параметров врашаюшегося вала.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства засчет увеличения числа измеряемых параметров,Поставленная цель достигается тем, чтов устройство введены второй триггер, эле 2 о мент ИЛИ, светодиод и фотодиод, а в каждый измерительный канал введены резисторуравновешивания, компаратор напряжения,элемент И, ждуший мультивибратор, синхродетектор, при этом образцовые резисторык нослеловательнои цепочке из ждущих мульУстройство состоит из стационарного источника 1 питания, первичной 2 и вторичной 3 обмоток вращаю 1 цегося трансформатора, выпрямителя 4, стабилизатора 5, второго триггера 6, делителя из двух образцовых резисторов 7, ветвей мостовых цепей 8 - 1, , 8 - 18 - М с измерительными преобразователями, второго генератора 9. резисторов 10 - 1, , 10 - 1, , 10 - М уравновешивания, компараторов 11 - 1, , 11 - 1,1 - Я напряжения, схемы ИЛИ 12 на 4045 Х входов, светолиода 13, первого триггера 14, первого генератора 15, ждущих мультивибраторов 16 - 1, , 16 - 1, , 16 - Х, схем И 17 - 1; , 17 - 1, , 17 - Я, формирователя 50 прямоугольных импульсов 18, фотодиода 19. Целое число Х больше двух определяет число измеряемых параметров. В состав устройства входят синхродетекторы 20 - 1,55 201, ., 20 - М.Устройство работает следующим образом.Стационарный источник 1 питания пере- н образуют делитель, генераторы выполнены в виде генераторов линейно изменяющегося напряжения, триггеры - в виде триггеров Шмидта, первый из которых подключен вхолом к первичной обмотке трансформатора, а выходом к входу первого генератора ин тивибраторов, выходы которых дополнительно подсоединены к первым входам элементов И из одноименных измерительных каналов, вторые входы всех элементов И подключены через формирователь прямоугольных импульсов к фотодиоду, а выходы элементов И подключены к первым входам синхродетекторов из одноименных измерительных каналов, вторые входы всех синхролетекторов подключены к выходу первого генератора, второй триггер подключен входом к вторичной обмотке трансформатора, а выходом к входу второго генератора, к одному нз полюсов делителя и к одноименным полксам всех мостовых ветвей, противоположные полюса которых связаны с нулевой шиной стабилизатора, к средней точке мостовой цепи каждого измерительного канала подключен первый вход соответствующего ком. паратора напряжения и через соответствую,ций резистор уравновешивается выход второго генератора, вторые входы всех компараторов напряжения полкл 1 очены к средней точке делителя, а выходы через элемент ИЛИ -- к светодиоду, при этом второй триггер, элемент ИЛИ, резисторы уравновешивания, компараторы напряжения и светодиод установлены на вращающейся части, а формирователь прямоугольных импульсов, фотодиод, элементы И, ждущие мультивибраторы и синхродетекторы установлены на невращающейся части.На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства. дает напряжение питания с инусоидальнои 10 15 20 25 30 35 формы через первичную 2 и вторичную 3 обмотки трансформатора, которое выпрямляется в выпрямителе 4, фильтруется и стаоилизируется на выходе стабилизатора 5, предназначенного для питания электронных блоков. Второй триггер 6 путем срабатывания при нулевом входном сигнале формирует из сигнала гармонической формы прямоугольные импульсы, частота следования которых равна частоте напряжения питания, а длительность - половине периода напряжения питания. При этом в мостовых цепях, образованных образцовым делителем 7 и ветвями мостовых цепей с измерительными преобразователями 81, , 8 - -1, , 8 - М, образуются напряжения разбаланса, пропорциональные или функционально связанные с измеряемыми физическими величинами. Эти напряжения разбаланса, деиствуя на входы компараторов 11 - 1, , 11- - 1, 11 - М напряжения, удерживают их в одинаковых состояниях, например в нулевом, Во время действия импульса с выхода второго триггера 6 во втором генераторе 9 происходит формирование линейно изменяющегося напряжения, которое через резисторы 10 - 1, , 10 - 1, , О - Х уравновешивания поступает в ветви мостовых цепей 8 - 1, , 8 - 1,8 - Х, выравнивая при этом выхолные напряжения ветвей мостовых цепей с выходным напряжением делителя из двух образцовых резисторов 7. Значения сопротивлений резисторов 10 - 1, , 10 - 1, 10 в уравновешивания различны и обеспечивают уравновешивание во время импульса сначала первой мостовой цепи, состоящей из делитсля 7 и ветви мостовой цепи 8 - 1, затем второй мостовой цепи; состоящей из делителяи ветви мостовой цепи 8 - 2. В момент уравновешивания каждой из мостовых цепей происходит срабатывание соответствующего компаратора напряжения, формирующего короткий по времени импульс, что приводит к срабатыванию схемы ИЛИ 12 и кратковременной вспышке светодиода 13. В рассматриваемом случае сначала срабатывает первая схема 11 - 1 сравнения, затем вторая - 11 - 2 и т. д. Порядок срабатывания схем 11 - 1, , 11 - 1, , 11 - М сравнения неизменен, момент срабатывания определяется значением измеряемой величины, к которой чувствителен измерительный преобразователь каждой из ветвей мостовой цепи. Таким образом, временные интервалы между началом импульса с выхода второго триггера 6 и каждой вспышкой светодиода 13 функционально связаны с измеряемыми величинами на вращающемся валу, а очередность вспышек определяется номером ветви мостовой цепи с измерительным преобразователем.На стационарной части аппаратуры первый триггер 14 из синусоидального сигнала формирует прямоугольные импульсы, син5хронные и синфазные с импульсами второго триггера 6. Эти импульсы запускают первый генератор 15 и первый ждущий мультивибратор 16 - 1. Выходной импульс ждущего мультивибратора 16 - 1 имеет длительность, соответствующую максимальному времени уравновешивания мостовой цепи из делителя 7 и ветви мостовой цепи 8 - 1. В момент появления вспышки светодиода 13 фотодиод 19, находящийся в зоне излучения светодиода 13, формирует электрический сигнал, который на выходе формирователя 18 прямоугольных импульсов создает короткий импульс, приводящий к появлению импульса на выходе первой схемы И 17 - 1. Под действием этого импульса происходит срабатывание ключей синхродетектора 20 - 1 и на его выходе фиксируется напряжение, связанное с первым измеряемым параметром. После окончания импульса первого ждущего мультивибратора 16 - 1, на выходе второго ждущего мультивибратора возникает импульс, подготавливающий срабатывание второй схемы И - 17 - 2. Длительность импульса второго ждущего мультивибратора 16 - 2 соответствует изменению временного интервала времени уравновешивания мостовой цепи, образованной делителем 7 и ветвью мостовой цепи 8 - 2, а его появление соответствует моменту появления второй вспышки светодиода 13. При .этом фото- диод 19 формирует кратковременный электрический сигнал, по которому формирователь прямоугольных импульсов 18 своим выходным импульсом переводит вторую схему И 17 - 2 из одного состояния в другое, а выходной импульс второй схемы И 17 - 2 открывает ключи синхродетектора 20 - 2, на выходе которого фиксируется напряжение второго генератора 15, функционально связанное со вторым измеряемым параметром вращающейся детали.Аналогичным образом происходит формирование выходных напряжений по оставшимся измеряемым параметрам,После окончания импульса, с выходов триггеров 6 и 14 происходит снятие напряжения питания мостовых цепей и установка начальных напряжений на выходе генераторов 9 и 15. При повторном появлении импульсов с выходов триггеров 14 и 6 процессы уравновешивания и демодуляции повторяются, с той лишь разницей, что моменты появления вспышек светодиода определены новыми значениями измеряемыхвеличин.Число измеряемых величин, по сравнениюс известным техническим решением, можетбыть существенно увеличено.Формула изобретенияУстройство для измерения параметров на вращающемся валу, содержащее фор мирователь прямоугольных импульсов, генератор, триггер, источник питания и связанную с ним первичную обмотку трансформатора, а также установленные на вращающейся части второй генератор, два образцовых резистора, состоящие из двух последовательно соединенных преобразователейветви мостовой цени в каждом канале измерения, вторичную обмотку трансформатораи последовательно соединенные с ней выпрямитель и стабилизатор, отличающееся1 в тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа измеряемых параметров, внего введены второй триггер, элемент ИЛИ,светодиод и фотодиод, а в каждый изме 15рительный канал введены резистор уравновешивания, компаратор напряжения, элемент И, ждущий мультивибратор, синхродетектор, при этом образцовые резисторыобразуют делитель, генераторы выполненыв виде генераторов линейно изменяющегося2 в напряжения, триггеры - в виде триггеровШмидта, первый из которых подключен входом к первичной обмотке трансформатора,а выходом к входу первого генератора ик последовательной цепочке из ждущих мультивибраторов, выходы которых дополнительно подсоединены к первым входам элементовИ из одноименных измерительных каналов,вторые входы всех элементов И подключенычерез формирователь прямоугольных импульсов к фотодиоду, а выходы элементов И, подключены к первым входам синхродетекторов из одноименных измерительных каналов, вторые входы всех синхродетекторовподключены к выходу первого генератора,второй триггер подключен входом к вторичной обмотке трансформатора, а выходомзь к входу второго генератора, к одному изполюсов делителя и к одноименным полюсамвсех мостовых ветвей, противоположныеполюса которых связаны с нулевой шинойстабилизатора, к средней точке мостовойцепи каждого измерительного канала подключен первый вход соответствующего компаратора напряжения и через соответствующий резистор уравновешивания выход второго генератора, вторые входы всех компараторов напряжения подключены к средней45 точке делителя, а выходы через элементИЛИ - к светодиоду, при этом вфой триггер, элемент ИЛИ, резисторы уравновешивания, компараторы напряжения и светодиод установлены на вращающейся части,а формирователь прямоугольных импульсов,о фотодиод, элементы И, ждущие мультивибраторы и синхродетекторы установленына невращающейся части.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР673873, кл. б 01 1. 3/24, 977.2. Авторское свидетельство СССР717576, кл. б 01 1, 3/24, 1978 (прототип).Составитель А. Техред А. Бойкас Тираж 887 Государственного ком ам изобретений и ва, Ж - 35, Раушска Патент, г. Ужгород, едактор С. Патрушевааказ 6583/28ВНИИПИпо дел13035, МоеФилиал ПППАмахановКорректор Н. КороПодписноеитета СССРо 1 крытийя на 6., д. 4/ул. Проектна, 4