Устройство для измерения угла поворота вала

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 801264340 М 1 24 1 26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ угла попус, пео ом воротнуюискриминаычисл и им- ретья он д и из ереМоменйшкал Ж рую шкалу вой и втор ы переключени пределяются с лы, штрихи рас первой и вто ка- чем омошью третьеа которой ширй шкал. 2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин, М.-Л.: Энергия, 1966, с. 59.Авторское свидетельство СССР В 1023196, кл, С 01 В 11/26, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА(57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения углов поворота. Целью изоб ретения является повышение точности и надежности устройства. Для этого в устройство для измеренияворота вала, содержащее корвую шкалу, модулятор с прив ддва импульсных датчика, повтулку, вал, амплитудный дтор, блок усреднения, блок вния, регистратор, введены трпульсных датчика, вторая и тшкалы, коммутатор, блок синхрции, диск. Поставленная цельстигается путем исключения неленных ситуаций, возникающихмерении на первой шкале, путемключения измерительного каналпервой шкалы на вто1264340 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измеренияуглов поворота.Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства для измерения углаповорота. вала, на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит корпус 1, модулятор 2, привод 3, импульсные датчики 4-8, шкалу 9 в виде штриховогорастра, поворотную втулку 10, вал1, шкалу 12 в виде и-штрихового растра, шкалу 13 в виде 2-штриховогорастра, штрих 14, соответствующий начальному отсчету шкал 12 и 13, амплитудный дискриминатор 15, коммутатор 16, блок 17 измерения временно"го интервала, блок.18 усреднения,блок 19 вычисления, регистратор 20,блок 21 синхронизации и диск 22.Устройство работает следующим образом.Подают питание на привод 3 и приводят модулятор 2 во вращение с постоянной скоростью. 111 трихи шкал 12и 13 возбуждают импульсы тока на выходе импульсных датчиков 4-7, Импулв.сы от всех штрихов шкал 12 и 13 заисключением тех, которые возбужденымаркированным штрихом 14, одинаковыпо своим параметрам. Такие импульсыотличаются от остальных, например,по амплитуде.За один оборот модулятора 2 возникают четыре маркированных импульса, соответствующие штриху 14: двас датчиков 4 и 5, и два с датчиков6 и 7.На фиг. 2 приведены диаграммы импульсов, поступающих с датчиков 4-7соответственно.На временных диаграммах обозначены; Т - период оборота модулятора 2,С1- временной интервал междудвумя соседними импульсами, поступающими с одного из датчиков 5-7;,д,С(СС й ) - временные интервалы между импульсами, поочередно поступающими с неподвижного датчика 4 (6) и подвижного датчика 5 7); Т - временной интервалмежду двумя маркированными импульсами, соответствующий действительномуизмеряемому углу о;- маркированный импульс,Так как измерительные оси непод вижных(и связанных с валом) датчиков4-7 согласованы между собой, то временной интервал Т , возбуждаемый маркированным штрихом, - один и тот жепри измерений по шкалам 12 и 13.Основным режимом работы принимаютизмерение угла поворота вала с помощью шкалы 12 и сопряженных с ней 10 датчиков 4 и 5. В этом случае импульсы с датчикови 5 поступают на входкоммутатора 16, который подключен камплитудному дискриминатору 15. Последний выдает на блок 17 измерения 15 два потока импульсов: первый содержит все импульсы без исключения, авторой только маркированные импульсы,Блок 17 производит измерение времен-ных интервалов между двумя соседни ми импульсами, поочередно поступающими с датчиков 4 и 5, а также определение числа щ путем подсчета числа импульсов, поступающих с одногоиэ датчиков (4 или 5) на интервалевремени между двумя последовательными маркированными импульсами (нафиг. 2 а, б эти счетные импульсы пронумерованы).Блок 18 усреднения выполняет опе рацию по формуле: ь1(п) и,1 и выдает результат на блок 19 вычисления, на второй вход которого поступает сигнал, соответствующий значению в.В блоке 19 результат измерения(искомый уголМ ) определяется по 40 формуле о =о( Р 1+КЙ.оЬ), 1(ь) фгде о,- угол, соответствующий величине периода шкалы 12360Ь. -)Р(фъ 1 иш - число углов Ы 1, уклады вающихся в измеряемом угле д.;С. - среднее арифметическое иэи последовательных временных интервалов 1 . междуимпульсами, поочереднопоступающими.с датчиков 4и 5;К. - коэффициент преобразования ед. Угла/ед. времени.Результат измерения отображается регистратором 20.В случае, когда измеряемь 1 й уголпопадает в окрестность значений,кратных величине периода шкалы 12,и возникает опасность сбоя, штрихна шкале 9 занимает такое положение, 5при котором срабатывает датчик 8 ивыдает сигнал тревоги на блок 21.Поскольку каждый из штрихов шкалы 9намного шире штрихов шкалы 12 и расположен симметрично относительно10своего нулевого положения, то и угловая зона срабатывания датчика 8симметрична относительно критичныхзначений измеряемого угла О, с2 д п)с(,15Блок 21, содержащий триггер иусилитель его выходного сигнала,срабатывает и выдает команду на коммутатор 16, блок 18 и блок 19,Коммутатор 16 размыкает связь 20датчиков 4 и 5 амплитудным дискриминатором 15 и подключает на его входдатчики 6 и 7, сопряженные со шкалой 13. Как и в первом режиме, амплитудный дискриминатор 15 формирует два потока импульсов, один изкоторых содержит все импульсы безисключения, а второй -только маркированные импульсы,Блок 17 выполняет измерения временных интервалов 1,( )между двумясоседними импульсами, поочередно поступающими с датчиков 6 и 7, а также определение числа и) путем подсчета числа импульсов, поступающих содного из датчиков 6 и 7 на интервале времени между двумя последователь"ными маркированными импульсами(на фиг. 2 в, г эти счетные импульсы пронумерованы). Все указанные временные интервалыоткрываются импульсами с неподвижного датчика 4 (6), а закрываются импульсами с подвижного датчика 5 7). 5По команде блока 21 блок 18 усреднения изменяет первоначальную программу и выполняет операцию по формуле:50Е, =-Е си) 7.=1Величина 1.( )поступает на первый вход блока 19, а значение (и, определенное в блоке 17, - на его второй вход, В блоке 19 искомый угол с 1- определяется по формупе: гдес( - угол соответствующий веО(2 )1личине периода шкалы 13Ь = - );36021 - число углов д , ),.укладыО(2) фвающихся в измеряемом угле о(;й - среднее арифметическое из1(г)7. последовательных временных интервалов Ф. между .импульсами, поочередно по.ступающими с датчиков 6и 7.Программа работы блока 19 остается прежней за исключением того, чтопо команде с блока 21 постоянныймножительЫ, заменяется на постоянный множи тель Ыо()Результат вычисления отображается регистратором 20.Устройство продолжает работатьРтаким образом, пока вал 11 не покинет опасную зону вблизи кратныхс(, значений угла, В этом случаештрих шкалы 9 выходит из рабочеи области датчика 8, сигнал на выходеэтого датчика пропадает. Блок 21возвращается в исходное положение,при этом командный сигнал, управляющий работой коммутатора 16, блоков18 и 19 снимается, они приходят висходное функциональное состояниес исходной программой работы, рассчитанной на обработку информации сдатчиков 4 и 5.Таким образом, при появлении опасности сбоя устройство автоматически перестраивает свою работу, включается вспомогательный канал измерения,Поскольку периоды растров шкал12 и 13 близки между собой, тоблизко к ( ), поэтому значения точного отсчета й; существенно отличны от 7 ), В связи с этим величина,характеризующая удаление измеряемого угла от опасного сбоями значения й. = й т,е, ь йо е ф ьо(1 )Ифиг. 2 а, б ), при переходе к измерению угла 7-каналом становится равной ь 7 = -С (,) (фиг, 2 в, г), существенно отличной от л , Это и позволяет при переходе с первого каналаизмерения на второй получить значение точного отсчета, заведомо отличное от первого и следовательно,более удаленное от опаснои зоны,что позволяет надежно исключить сбоив работе устройства, 1264340Формула изобретения Устройство для измерения угла поворота вала, содержащее корпус, внутри которого расположены модулятор с приводом, два импульсных датчика, первый импульсный датчик закреплен на корпусе, а второй импульсный датчик - на поворотной втулке, соединенной с валом, на модуляторе размещена первая шкала, выполненная в виде растра линий одной ширины.с первым шагом, первый и второй импульсные датчики расположены против первой шкалы, амплитудный дискриминатор, блок вычисления, блок усреднения, регистратор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цельк повышения точности и надежности устройства, в него введены коммутатор, блок измерения временного интервала блок синхронизации, третий, четвертый и пятый импульсные датчики, вторая шкала, выполненная в виде растра иэ линий другой ширины с вторым шагом, третья шкала, выполненная в виде растра иэ линий одной ширины с вторым шагом, диск, на боковой поверхности которого размещена вторая шкала, диск расположен на входном валу, третья шкала расположенана модуляторе так, что начала первой и третьей шкал совмещены, причем ширина начальных штрихов пер"вой и третьей шкал больше шириныостальных штрихов этих шкал, третийи пятый импульсные датчики расположены на корпусе, четвертый импульсный датчик - на поворотной втулке,1 О третий и четвертый импульсные датчики размещены против третьей шкалы, пятый импульсный датчик размешен против второй шкалы, выходы первого, второго, третьего и четверто 15 го импульсных датчиков соединены свходами коммутатора, выход которогосоединен через амплитудный дискриминатор с входом блока измерениявременного интервала, первый выход20 . которого соединен с информационным- входом блока усреднения, выход которого соединен с первым входом блока вычисления, второй вход которого соединен с вторым выходом блокаизмерения временного интервала, авыход - с входом регистратора, выходпятого импульсного датчика соединенчерез блок синхронизации с управляющими входами коммутатора, блока ус 30 реднения и блока вычисления,3035 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгоро роектна ираж 81 б Государственног елам изобретений осква, Ж., РаушПодписикомитета СССРи открытийская наб д. 4