Устройство для питания вращающихся тензорезистивных цепей

(19 601 Й 31 00 КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТ роповавиацидзе тво СССР979,во СССР980(71) Уфимский ордена Ленинаонный институт им. Орджоники(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ, .ВРАЩАЮЩИХСЯ ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕсодержащее усилитель постоянноготока, первый входной зажим и первыйвыходной зажим которого соединеныс общим выводом устройства, бесконтактный токосъемник трансформаторного типа, включающий соединенныепоследовательно и встречно первуюи вторую статорные обмотки, расположенные на статоре бесконтактноготокосъемника, а также,роторную обмотку, расположенную на роторе бесконтактного токосъемника, выводыкоторой являются выходом устройства и предназначены для подключения тензорезистивных цепей, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности формирования питающего напряжения, в устройство введены источник постоянной ЭДС, первый и второй коммутирующие элементы, соединенные последовательно и встречно третья и четвертая статорные обмотки, расположенные на статоре бесконтактного токосъемника, причем начало первой и конец вто,рой статорных обмоток бесконтактного токосъемника соединены соответственно с первым и вторым входами. первого коммутирующего элемента, выход которого соединен с вторым зажимом усилителя постоянного, тока, второй выходной зажим которого соединен сДодним из выводов источника постоянной ЭДС, другой вывод которого соединен с началом второй и концом четвертой статорных обмоток токосъемника, начало четвертой и конец третьей статорных обмоток токосъемни" ка соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутирующего элемента, выход которого ,соединен с общим выводом устройства.1 1081567Изобретение относится к контроль"но-измерительной технике и можетбыть использовано для питания вращающихся тензорезистнвных цепейпри измерении динамических параметров деформаций, давлений, крутящего момента и т.п.) деталей роторовразличных машин с помощью бесконтактных токосъемников трансформаторноготипа и резистивных преобразователей, 10расположенных на контролируемых деталях ротора.Известно устройство для измерениядинамических параметров вращакнцихсяФобъектов, в которые питание вращаю-щихся тензорезистивных цепей осуществляется напряжением низкой частоты прямоугольной Формы посредством передающих бесконтактных токосъемников,трансформаторного типа. Устройство 2 Осодержит усилитель, генератор пря"моугольного напряжения и,бесконтактный токосъемник трансформаторноготипа с вращающейся обмоткой, нагруженной на тензорезистивную цепь, и 25двумя неподвижными обмотками, водной из которых усилителем создается линейно изменяющийся ток в течение времени, определяемого генератором. Эти устройства работают напринципе сравнения на входе усилителя напряжений генератора и обмоткиобратной связи, в результате чеговырабатывается разностный сигнал,управляющий усилителем Я . 35 цепи. Недостатки устройства заключаются в трудности обеспечения устойчивости усилителя, имеющего большой коэффициент усиления по напряжению, и низкой точности формирования вершины прямоугольного питающего напря" жения.Наиболее близким по технической сущности к предложенйому устройству является устройство для измерения динамических параметров вращающихся объектов, содержащее генератор прямоугольных импульсов напряжения, усилитель постоянного тока (УПТ), тензометрический мост, регистрирующий блок, питающий бесконтактный токосъемник трансформаторного типа, включающий в себя последовательно соединенную обмотку обратной связи и первичную неподвижную обмотку, расположенные на статоре указанного токосъемника, на роторе токосъемника размещена первая подвижная обмот 2ка, подключенная к одной из диагоналей тензометрического моста, другая диагональ которого подключена к второй подвижной обмотке передающего бесконтактного токосъемника трансформаторного типа, также расположенной на роторе укаэанного токосъемника. Общий вывод обмотки обратной связи токосъемника и первичной неподвижной обмотки соединен с одним иэ зажимов генератора прямоугольных импульсов напряжения, другой вывод которого соединен с первым выходным зажимом УПТ, первый входной зажим которого через первый резистор соединен с одним из выводов обмотки обратной связи бесконтактного токосъемника. Второй входной зажим и второй выходной зажим УПТ соединены с общим выводом устройства. Один из выводов первичной неподвижной обмотки бесконтактного токосъемника через второй резистор соединен с общим выводомустройства, На статоре передающегд токосъемника размещена вторая неподвижная обмотка, подключенная к регистрирующему блоку 121.Недостатком этого устройства явля" ется низкая точность формирования вершины прямоугольного питающего напряжения и как следствие, снижение чувствительности тензорезистивного преобразователя к воздействующему фактору ХН,) в течение каждого полупериода.Этот недостаток обусловлен наличием выходного сопротивления генератора прямоугольного напряжения, которое включено последовательно с активным сопротивлением заземленной статорной обмотки, через которую протекает линейно изменяющийся ток. При этом выходное сопротивление генератора не входит в контур компенса.", ции, образованный последовательно соединенными статорными обмотками и входным сопротивлением усилителя постоянного тока. Так как через выходное сопротивление генератора протекает весь ток первичной цепи бесконтактного токосъемника; то падение напряжения на нем вычитается из напряжения, приложенного к первичной статорной обмотке. Это обстоятельство приводит к снижению приложенного напряжения и, как результат, к спаду вершины прямоугольного напряжения питания тензорезистивной567 4ную обмотку 7. Конец первой 3, начало второй 4, начало третьейиконец четвертой 6 статорных обмоток объединены между собой и подключены кодному из выводов источника 8 постоянной ЭДС, один из выводов которогосоединен с вторым выходным зажимомусилителя 1, второй входной зажимкоторого соединен с выходом первогокоммутирующего элемента 9, первый ивторой входы которого соединены соответственно с началом первой 3 иконцом второй 4 статорных обмотоктокосъемника 2.Начало четвертой 6 и конецтретьей 5 статорных обмоток, токосъемника 2 соединены соответственнос первым и вторым входами второгокоммутирующего. элемента 10, выход которого соединен с общим выводомустройства, Выводы роторной об .отки7 токосъемника 2 являются выходамиустройства и предназначены дляподключения тензорезистивных цепей,содержащих соответствующие тензорезистивные элементы 11. Эта цель достигается тем, что в5устройство для питания вращающихсятензорезистивных цепей, содержащее.усилитель постоянного тока, первый .входной зажим и первый выходной зажимкоторого соединены с общим выводомустройства, бесконтактный токосъемник трансформаторного типа, включающий соединенные последовательнои встречно первую и вторую статорные обмотки, расположенные на ста- .15торе бесконтактного токосъемника,а также роторную обмотку, расположенную на роторе бескоитактного токосъемника, выводы которой являютсявыходом устройства и предназначены20для подключения тензорезистивныхцепей, введены источник постояннойЭДС, первый и второй коммутирующиеэлементы, соединенные последовательно и встречно третья и четвертая25статорные обмотки, расположенныена статоре бесконтактного токосъемника, причем начало первой и конецвторой статорных обмоток бесконтактного токосъемника соединены соответ 30ственно с первым и вторым входамипервого коммутирующего элемента,выход которого соединен с вторымвходным зажимом усилителя постоянного тока, второй выходной зажимкоторого соединен с одним из выводовисточника постоянной ЭДС, другойвывод которого соединен с началомвторой и концом четвертой статорныхобмоток токосъемника, начало четвертой и конец третьей статорных обмоток токосъемника соединены соответственно с первым и вторым входамивторого коммутирующего элемента,выход которого соединен с общим выводом устройства,45 На чертеже представлена структурная схема устроства.Устройство содержит усилитель 1 постоянного тока, первый входной 50 зажим и первый выходной зажим которого соединены с общим выводом устройства, бесконтактный токосъемник 2 трансформаторного типа, содержащий: расположенные на статоре первую 3, 55 ,вторую 4, третью 5 и четвертую 6 статорные обмотки с одинаковым количеством витков, а на роторе - роторз 1081Целью изобретения является повышение точности формирования питающего напряжения. Устройство работает следующим образом.Коммутирующие элементы 9 и 10 одновременно подключают связанные с ними одноименные концы статорных обмоток к входу усилителя 1 постоянного тока и к общему выводу. При этом между соответствующей статорной обмоткой, соединенной с общим проводом через низкое выходное сопротивление усилителя 1 постоянного тока и внутреннее сопротивление ком" мутационного элемента 1 О с общим выводом, и статорной обмоткой, соединенной через коммутирующий элемент 9 с входом усилителя 1 постоянного тока, возникает ЭДС взаимной индукции. Значение ЭДС взаимной индукции отличается от приложенного напряжения на величину падения напряжения на активном сопротивлении статорной обмоткисоединенной с общим выводом, и внутренним сопротивлением коммутирующего элемента 10. Рассматриваемые статорные обмотки включены встречно по отношению к входу усилителя 1 постоянного тока, а коэффициент связи между ними Ксв = 1 (что практически достигается бифилярной намоткой статорных обмоток) . ЭДС взаимной индукции и самоиндукции взаимно компенсируется в контуре, образованном включен-ными статорными обмотками, их распределенными сопротивлениями и внутренними сопротивлениями коммутирующих элементов. На вход усилителя 1поступает напряжение с выхода комму"тирующего элемента 9. Благодаря при. сменению усилителя постоянного токас высоким входным сопротивлениемток, протекающий через его входную 10цепь, коммутирующий элемент 9.и коммутируемую им статорнуй обмотку,пренебрежимо мал и практически несоздает падения напряжения на еераспределенном активном сопротивлении и внутреннем сопротивлении коммутирующего элемента 9. Таким образом, на вход усилителя 1 постоянного тока воздействует только напряжение, равное по величине сумме 20падений напряжений на внутреннемсопротйвлении коммутирующего элемента 10 и на распределенном активномсопротивлении коммутируемой им соответствующей статорной обмотки, Это 25напряжение передаетСя усилителем1 постоянного тока с коэффициентомусиления по;напряжению К = 1в первичную цепь бескойтактного токосъемника 2, где оно суммируется 30с напряжением источника 8 постоянной ЭДС и увеличивает напряжение,приложенное к статорной обмотке, соединенной с общим выводом, на величину падения напряжения на ее распределенном активном сопротивлении,и внутреннем сопротивлении коммутирующего элемента 10. Таким образом,усилитель 1 постоянного тока выпол-,няет функцию управляемого источника 4 Онапряжения, который компенсирует падение напряжения на паразитных параметрах первичной цепи бесконтактного токосъемника 2 трансформаторноготипа. Это обстоятельство позволяет 45исключить влияние паразитных параметров первичной цепи трансформаторногопрербразователя и передать во вторичную цепь (вращающуюся роторную обмотку 7) напряжение, точно соответ бствующее приложенному, т,е. напряжению источника 8 постоянной ЭДС.В связи с тем, что выходной ток усилителя 1 постоянного тока линейно нарастает, а следовательно, увеличи,вается и его выходное напряжение,процесс формирования первичноготока ограничен во времени. Ограниче-ние наступает в момент достиженияпредельного значения тока (при допустимом предельном напряжении), протекающего через выходную цепь усилителя 1 постоянного тока. В этот момент времени коммутирующие элементысинхронно переключают статорныеобмотки бескоитактного токосъемника,Статорные обмотки включены такимобразом, чтобы токи, протекающие вних, были направлены встречно относительно одноименных выводов позто",му магнитный поток, создаваемыйпервичным током, в магнитопроводебесконтактного токосъемника .2, меняет свое направление при переключениисоответствующих статорных обмоток;Направление магнитного потока вмагнитопроводе бесконтактного токосъемника 2 меняется при переключении соответствующих статорных обмоток.Таким образом, во вращающейсяобмотке 7 бесконтактного токосъемника2 индуктируется прямоугольное разно-полярное напряжение, длительностьпериода которого определяется моментами переключения коммутирующихэлементов 10 и 9.Существенное отличие предлагаемо"го устройства от известного состоитв замене генератора прямоугольногонапряжения низкой частоты источником 8 постоянной ЭДС, внутреннеесопротивление которого легко можетбыть сведено к пренебрежимо малойвеличине (К 91 = 10" - 10 40 м).При этом формирование прямоугольного напряжения во вращающейся обмотке осуществляется за счет поочередного переключения соответствующихстаторных обмоток посредством коммутирующих элементов 9 и 10.Данное устройство повышает точность формирования питающего тензометрические, цепи напряжения и,как следствие, повышает точностьизмерения контролируемых механических напряжений во вращающихся деталях машин,,Патрушев ректор Мефароши да Заказ 1543 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн Тираж 711 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, ЖПодписноеного комитета СССРений и открытий5, Раушская наб., д. 4/5