Бесконтактный профилометр для контроля микрогеометрии коллекторов электрических машин

(5 1 В 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВв,ивышениячет обе СФ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ П 1 НТ СССР,(61) 1163136(71) Омский институт инженеров жнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССР 1163136, кл. С 01 В 7/12, 1984(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРОФИЛОМЕТР ДЛЯКОНТРОЛЯ МИКРОГЕОМЕТРИИ КОЛЛЕКТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН(57) Изобретение относится к измтельной технике. С целью подостоверности контроля за с июЯОа) 153 0 5 печения измерения неравномерности .распределения ламелей по коллекторув тангенциальном направлении в профилометр введены регистратор 12, преобразователь 13 частота - напряжение,модулятор 14, интегратор 15, инвертор16, конденсатор 17, переключатель 18и формирователь 19 прямоугольных импульсов. При измерении неравномерности распределения ламелей по коллектору входы ключей 4, 5 соединяютсяпереключателем 18 к выходам интегратора 15 и инвертора 16. Регистратор12 фиксирует значения отклонений ширины каждой ламели коллектора отсредней величины, а регистратор 11максимальное значение этого отклонения, 2 ил.50 Изобретение относится к измерительной технике, может быть использованодля контроля микрогеометрии коллекторов электрических машин и являетсяусовершенствованием изобретения поавт. св. У 1163136.Цель изобретения - повышение дос-товерности контроля за счет обеспечения измерения неравномерности распределения ламелей по коллектору втангенциальном направлении.На фиг. 1 представлена блок-схемабесконтактного профилометра; наФиг. 2 - временная диаграмма его работы.Устройство содержит первичный преобразователь 1, измерительную схему2, блок 3 управления ключами, ключи4 и 5, элементы 6 и 7 памяти, блок 8определения модуля разности сигналов,пиковый детектор 9, блок 10 управления, регистраторы 11 и 12, преобразователь 13 частота - напряжение, модулятор 14, интегратор 15, инвертор 2516, конденсатор 17, переключатель 18, формирователь 19 прямоугольных импульсов, содержащий фильтр 20 низкой частоты, конденсатор 21 и компаратор 22.ЗОПервичный преобразователь 1 перемещений, например вихретоковый, установлен над коллектором испытуемой машины и подключен к входу измерительной схемы 2, выход которой соединен через нормально замкнутые контакты переключателя 18 с входами ключей 4 и 5, а также с входами блока 3 управления ключами и компаратора 19. Выход блока 3 подключен к управляющим входам ключей 4 и 5, выходы которых подключены к входам элементов 6 и 7 памяти, Выходы элементов 6 и 7 памяти подключены к входам блока 8 определения модуля разности сигналов, вы-ход которого соединен с входом пикового детектора 9 и входом регистратора 12, а управляющие входы детектора 9 и элементов 6 и 7 памяти соединены с блоком 10 управленияВыход формирователя 19 прямоугольных импульсов подключен к входам преоб- . разователя 13 частота - напряжение и модулятора 14, а также через разделительный конденсатор 17 - к входу инвертора 16, Выход преобразо 55 вателя 13 соединен с вторым входом , модулятора 14, выход которого подключен к интегратору 15. Выходы ин 60 о 1 1 Р, ширина 1-й коллекторнойпластины;диаметр коллектора;частота вращения якоря. ркив тегратора 15 и инвертора 16 подключены к нормально разомкнутым контактам переключателя 18. Формирователь 9 прямоугольных импульсов состоит из аналогового компаратора 11 и фильтра 20, входы которых подключены к выходу измерительной схемы 2. Выход фильтра 20 подключен через разделительный конденсатор 21 к второму входу компаратора 22, выход которого подключен к входам преобразователя 13, модулятора 14 и через разделительный конденсатор 17 - к входу инвертора 16.Профилометр работает следующим образом.Выходной сигнал первичного преобразователя 1 перемещений пропорциональный расстоянию между первичным преобразователем и контролируемой по. верхностью вращающегося коллектора, вьщеляется измерительной схемой 2, . усиливается ею и в виде последова-. тельности импульсов от коллекторных пластин (фиг. 2 а) поступает через нормально замкнутые контакты переключателя 18 на входы ключей 4 и 5 и на вход блока 3 управления ключами. Причем форма этих импульсов вследствие краевого эффекта преобразователя 1 отличается от прямоугольной. Блок 3 формирует из последовательности импульсов измерительного сигнала узкие импульсы и поочередно подает их на управляющие входы ключей. Кроме того, сигнал с выхода измерительной схемы 2 поступает на входы формирователя 19. Фильтр 20 низкой частоты вьщеляет огибающую этого сигнала, а разделительный конденсатор 21 срезает постоянную составляющую (фиг,2 б). Компаратор 22 сравнивает по амплитуде сигнал с выхода измерительной схемы с его огибающей, В результате . на выходе компаратора 22 формируютсяпрямоугольные импульсы (фиг. 2 в) постоянной амплитуды П , длительности которых 8. соответствуют времени прохождения коллекторных пластин под первичным преобразователем 15 153При этом за счет сравнения с огибающей сигнала, соответствующей профилю коллектора, устраняется влияние профиля на длительность сформированных импульсов. Величина постоянного напряжения БЕ на выходе преобразователя 13 частота - напряжение пропорциональна частоте импульсов, пос; тупающих на его вход, Г а следовательно, ичастоте вращения якоря и; где С - средняя длительность импульсов;Т - средний период;К - коэффициент пропорциональности.Следовательно, амплитуда отрицательной части импульсов на входе инвертора 16 и амплитуда положительной части сигнала на его выходе не зависят от частоты вращения якоря н определяются только средней шириной коллекторньк пластин Ь. Коэффициент преобразования К, преобразователя 13где К, - коэффициент преобразования;К - число коллекторных пластин.Сигнал с выхода преобразователя 13 определяет амплитуду импульсов на выходе модулятора 14, на второй вход которого поступает сигнал с выхода формирователя 19, Таким образом,на выходе модулятора формируются прямоугольные импульсы (фиг.2 д), длительность которых равна времени прохождения ламелей коллектора под преобразователем 1, а амплитуда зависит от частоты вращения якоря, Эти импульсы поступают на интегратор 15, напряжение на выходе которого определяется по формуле где КС - постоянная интегрирования;й - время интегрирования.Следовательно, пилообразные им" пульсы на выходе интегратора 15 (фиг. 2 е) имеют амплитуду Б, пропорциональную ширине коллекторных пластин и независящую от частоты вращения якоря испытуемой машины П= -ь,= - ; - -Ь =КЪ Пе, л КС 1 СЧгде К- коэффициент пропорциональ- .ности.Прямоугольные импульсы с выхода формирователя 19 также поступают на вход инвертора 16 через разделительный конденсатор 17. При этом импульсы на входе инвертора (фиг. 2 г) смещаются относительно нулевой линии таким образом, что амплитуда отрицательной части сигнала становится равной . Ц К11 1 в 11 м" х 1. Р Ь К ЬЬ 25 30 35 40 45 55 частота - напряжение и постоянную интегрирования интегратора 15 необходимо установить такими, чтобы выяснилось равенство К= Кз, т,е. Б, = = К,/КС.При измерении максимальных нерепадов между соседними коллекторными пластинами сигнал с вькода измерительной схемы 2 через нормально замкнутыеконтакты двухполюсного переключателя18 подается на входы ключей 4 и 5.Узкие импульсы с выходов ключей, амплитуда которых равна амплитуде импульсов измерительного сигнала поступают на входы элементов 6 и 7 памяти. Элементы 6 и 7 памяти запоминают амплитудные значения импульсовна время от каждого предыдущего докаждого последующего импульса и формируют, таким образом, два ступенчатых сигнала, Эти сигналы с вькодовэлементов 6 и 7 памяти поступают навходы блока 8, который определяетабсолютную величину их разности, фор.мируя сигнал, пропорциональный величине относительных перепадов между соседними пластинами. Указанный сигнал подается на регистратор 11 и пиковый детектор 9, который запоминает его максимальное значение, соот-l, ветствующее максимальному перепаду между соседними пластинами коллектора. Регистратор 11 фиксирует значения относительных перепадов между соседними пластинами и максимальную величину этих перепадов.При оценке неравномерности распределения ламелей по коллектору входы ключей 4 и 5 подключаются двухполюсным переключателем 18 к вькодам интегратора 15 и инвертора 16. Узкие импульсы с выхода ключа 4, амплитуда которых пропорциональна ширине коллекторных пластин, поступают на злемент 6,памяти, а сигнал с выходаключа 5, амплитуда каторога соответ" ствует средней ширине ламелей коллекторов, - на элемент 7 памяти. Элементы памяти запоминают амплитудные зна 5 чения сигналов, а блок 8 определяет величину отклонения ширины каждой коллекторной пластины от среднего, значения. пиковый детектор 9 запоминает максимальное значение этого отклонения. Регистратор 12 фиксирует значения отклонений ширины каждой ламели коллектора от средней величины а регистратор 11 - максимальное значение этого отклонения, что позволяет производить оценку неравномерности распределения ламелеи по коллектору.Блок 10 управления сбрасывает сигналы элементов 6 и 7 памяти и пиково- рО го детектора 9 после окончания измерения, подготавливая тем самым бесконтактный профилометр к новому изме ению.Р25 Формула из обретенияБесконтактный профилометр для -.контроля микрогеометрии коллекторов электрических машин по авт. св,В 1163136, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности. контроля за счет обеспечения измерения неравномерности распределения ламелей по коллектору в тан-генциальном направлении, в него введены переключатель с двумя контактйьй 4 М группами, фильтр низкой частоты,два конденсатора, преобразовательчастота - напряжение, модулятор, интегратор, инвертор, дополнительныйрегистратор и компаратор, выход которого через преобразователь частотанапряжение подключен к первому входумодулятора, выход которого через интегратор подключен к нормально разомкнутому входу первой контактной группы переключателя, выход измерительной схемы подключен к нормально замк"нутым входам первой и второй контактных групп переключателя, первомувходу компаратора и через последовательно включенные фильтр низкой частоты и первый конденсатор - к второму входу компаратора, выход которогоподключен к второму входу модулятора и через последовательно включенныевторой конденсатор и инвертор к нормально разомкнутому входу второйконтактной группы переключателя, вы-ходы первой и второй контактных группкоторого подключены ксигнальнымвходам соответственно первого и второго ключей, выход блока определениямодуля разности сигналов подключенк входу дополнительного регистратора.1538035 г. в ол Корректор В.Кабаций едактор В. Бугренкова 1 к ВНИИПИ изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 163Госу СоставителТехред М.Дид Тираж 493венного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушская Подписноеи открытиям при ГКНТ СССРб., д. 4/5