Устройство для измерения неравномерности вращения вала

/ ТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ анного генератор излучают сигнал ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 23.07.86, Бюл. В 27 (7 1) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.М.Ромачевский, А.И.Скалон, А.А.Кутищев, Г.В.Нежданов,В.М.Менчиков, В.А.Антонов и К.Н,Явленский (53) 531.768 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 940229, кл. С 11 В 27/10, 1982.Ромачевский В,М., Белоусов А.А. и Смусь В.С, Устройство для измерения неравномерности вращения валов микроэлектродвигателей. Сб. Расчеты деталей приборов и механизмов: Сб, Под ред. проф. В.М.Шанникова, Вып.119, Л.: ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина), 1977, с. 146-149. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕРАВ НОМЕРНОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить информационность путем получения информаций о средней скорости вращения и ее нестабильности и про" изводительности измерений. При включении источника 33 постоянного токанапряжение питания поступает на источник 23 светового излучения. Световой поток, попадая на фотоэлектрический преобразователь 15, освещает кристаллы, которые преобразуютсветовую энергию в электрическую,и обеспечивает подачу напряжения постоянного тока на параметрическийстабилизатор 16 напряжения. Плоскиеспиральные секции 9 и 10 катушкииндуктивности являются составной астью контура частотно-модулиров окружающее пространство, принимаемый катушкой индуктивности 25 неподвижной части соединительного узла. Принятый сигнал устанавливаетсяв усилителе 34 высокой частоты, ограничивается по амплитуде в Усилителе35 и поступает на частотный дискриминатор 36, где выделяется сигнал,пропорциональный величине угловогоотклонения вала от его положения.при равномерном вращении. 4 ил.12460Изобретцие Отцо ит;я к приборостроению и может быте исп Неэ она нодля исследования неравномерностивращения вала малогабаритных прецизионцых механизмов, применяемых, например, в аппаратах магнитной записи, в которых предъявляются нонышее 1 ные требования к стабиленостипараметров движения носителя информации и вращающихся элементов механизма транспортирования.Цель изобретения - повышение информативности путем получения информаций О средней скорости вращения и ее нестабильности и производительности измерений.На фиг. 1 препстанлена конструктинная схема высокочастотного индуктинного датчика и соединительного узла, на фиг. 2 - высокочастотный20 индуктивный датчик, вид со стороны снятой крышки; на фиг, 3 - электрическая принципиальная схема соединительного узла с катушками индуктивности, на Фиг. 4 - блок-схемапееецлагаемого устройства. Устройство состоит из высокочастотного индуктивного датчика, содержащего установочную цангу 1 крышку 2 подвижного корпуса датчика, корпус 3 датчика, подшипники 4 и 5, н которых установлен цилиндрический инерционный элемент 6 с электропроводными немагнитными якорями 7 и 8, закрепленными в пазах цилиндрического инерционного элемента б и расположенных против плоских спиральных секций 9 и 10 излучающей катушки индуктивности, приклеенных к изоляторам 11 и 12, расположенных соосно в гнездах на боковой поверхности корпуса 3, Секции 9 и 10 излучающей катушки индуктинности соединены последовательно и подключены в цепь высокочастотного генератора 13, установленного на подвижном корпусе 3 под текстолитовой крышкой 14 фотоэлектри, ческого преобразователя 15, который через стабилизатор 16 напряжения электрически соединен с высокочастотным генератором 13. Высокочастотный генератор 13 и стабилизатор напряжения 16 выполнены в виде интегральной микросхемы, а Фотоэлектрический преобразователь выполнен на основе кремниевых кристаллов 17, закрепленных на текстолитоной крышке 14 и соединенных последовательно (фиг, 3) 10 2 11 псскнс .нир;ыи ные секции 9 и 1 Оизлучающей катушки индуктиннОсти и фотоэлектрический преобразователь 15 относятся к подеЗижной части бескоее - тактного соединительного узла, На корпусе датчика укреплен кронштейн 18 (фиг. 2) с магнитомягкими пластинами 19 и 20, которые расположены соосно с постоянными магнитами 21 и 22, установленными в гнездах на торцовой плоскости инерционного элемента 6. В частном случае возможно использование торсиона.Неподвижная часть бесконтактногосоединительного узла выполнена в виде источника 23 светового излучения (Фиг. 1), построенного, например, на базе лампы типа А 12-21, закрепленной в патроне неподвижного кронштейна 24 над Фотоэлектрическим преобразователем 15 и соосно с ним, а катушка 25 индуктивности установлена на кольцевом каркасе 26, охватывающем корпус высокочастотногоиндуктивного датчика, и закрепленакоаксиально с ним также на неподвижном кронштейне 24.Стабилизатор напряжения выполненна базе резистора 27 и бескорпусныхтранзисторов 28 - 31 (фиг. 3). Генератор построен го схеме емкостнойтрехточки на базе бескорпусного транзистора 32 в коллекторную цепь которогэ включены плоские спиральцыесекции 9 и 10 катушки индуктинности.Блок преобразования и измерениясигнала датчика состоит из источниока 33 питания постоянного тока(Фиг, 4), соединенных последовательно усилителя 34 высокой частоты,усилителя-ограничителя 35, частотного дискриминатора 36, схемы 37согласования и измерительного прибора (не показан). Источник 23 светового из.пучения электрически связан с источником 33 питания постоянного тока, а катушка 25 индуктивностч соединеца с усилителем 34 высокой частоты. Усилитель 34 высокойчастсты, усилитель-ограничитель 35,частстный дискриминатор 36 и схема 37 согласования смонтированы наплате 38, установленной на кронштейе.е 24 под кожухом 39.Ус.тройство для измерения неравномерности вращения вала работаетследующим образом,Высокочастотный индуктивный датчик с помощью установочной цанги 1246010 4 40 45 50 55 3 1закрепляется на исследуемый вал.Неподвижный кронштейн 24 с помощьюлюбого известного способа, напримерреечной. передачи, подводится к высокочастотному индуктивному датчикуи устанавливается относительно него,как показано на фиг. 1, Это обеспечивает фиксированное положениеисточника 23 светового излученияи кольцевого в .аркаса 26 с катушкой25 индуктивности и платой 38 блокапреобразования и измерения под кожухом 39 относительно высокочастотного индуктивного датчика,При включении источника 33 постоянного тока напряжение питания поступает на источник 23 светового излучения. Световой поток, попадая нафотоэлектрический преобразователь15, освещает кристаллы 17, которыепреобразуют световую энергию в элек.трическую и обеспечивают подачу напряжения постоянного тока П = 2 Вна параметрический стабилизатор 16напряжения. При равномерном вращении исследуемого вала инерционный элемент 6 с электропроводными немагнитными якорями 7 и 8 занимает определенное положение относительно соединительного узла. Это положение определяется условием статического равновесия инерционного элемента 6, которое определяется взаимодействием магнитомягких пластин 19 и 20 с постоянными магнитами 21 и 22 (фиг. 2), При статическом равновесии индуктивность секций 9 и 10 катушки индуктивности, включенной в коллекторную цепь транзистора 32 высокочастотного генератора 13, остается постоянной, и частота сигнала высокочастотного генератора 13 имеет значение 5 МГц. Поскольку четыре кристалла 17. фот ,риемников расположены по окружности радиуса К, например,очере , то при вращении корпуса датчика имеет место амплитудная модуляция напряжения питания высокочастотного генератора 13, что приводит к амплитудной модуляции выходного сигнала генератора 13. Сиг" нал, пропорциональный огибающей амплитудно-модулированных колебаний, выделяется в усилителе 34 высокой частоты за счет того, что транзистор каскада усиления работает в режиме АВ (с отсечкой). Необходимый 10 15 20 25 30 35 режим работы транзистора обеспечивается установкой определенного напряжения смещения на базе транзистора усилителя 34 высокой частоты.При этом сигнал, пропорциональныйчастоте вращения вала, снимается сэмиттера транзистора усилителя 34высской частоты. В случае неравномерного вращения вала связанные с ним крышка 2 и корпус 3 датчика с изоляторами 11 и 12 и текстолитовой крышкой 14 воспринимают все угловые колебания этого вала и смещаются на соответствующий угол относительно инерционного элемента 6, который развязан с корпусом датчика через подшипники 4 и 5 и вращается с постоянной средней скоростью, Такое взаимное угловое смещение приводит к изменению начального угла перекрытия с секций 9 и 10 катушки индуктивности якорями 7 и 8, и, соответственно, к изменению величины их индуктивности, что приводит к изменению частоты высокочастотного генератора относительно центральной частоты 5 МГц.Плоские спиральные секции 9 и 10катушки индуктивности выполняют по сравнению с известным устройством свою новую функцию в предлагаемом устройстве. Являясь составной частью контура частотно-модулированного генератора, эти секции излучают частотно-модулированный =игнал в окружающее пространство, который принимается катушкой 25 индуктивности неподвижной части соединительного узла.,Принятый сигнал устанавливается в усилителе 34 высокой частоты, ограничивается по амплитуде в усилителе-ограничителе 35 и поступает на частотный дискриминатор 36, где.происходит выделение сигнала, пропорционального величине углового отклонения контролируемого вала от его положения при равномерном вращении. Далее сигнал поступает на схему 37 согласования и индикатор (не показан), Устройство имеет аналоговый выход для подключения аппаратуры гармонического анализа, при подключении аналогового выхода к аналогоцифровому преобразователю информация может обрабатываться с помощью ЭВМ.При прекращении возмущений со стороны исследуемого вала инерцион 5 1 ный элсмент 6 за счет тангенциальных сил Возникающ 11 х В мяге 1 итО 11 рутих элементях возвращается в исходи)е положение, обеспечивая начальное 11 ерекрытие якорями 7 и 8 пло ких сптт - ральных секций 9 и 10.формула изобретенияУстройство для измерения неравномерности вращения вала, содержащее высокочастотный индуктивный датчик, расположенный в подвижном корпусе, закрепленном с помощью цянги на контролируемом валу, блок преобразования и измерения сигнала датчи - ка и бесконтактные узел съема информации, выполне 1.ный в 11 и,це излу - чающей и приемной катушке, и узел электропитания, излучающая катушка расположена на подвижном корпусе и подключена к генератору высокочас - тотного индуктивного датчика, уста - новленного на торце подвижного корпуса, приемная катушка высокочастотного индуктивного датчика выполненная в виде цилиндрической рамки, закреплена на неподвижном корпусе и46010бнодк.тючена к блоку преобразованияи измерения сигнала датчика, инер 1;ионный элемент с злектролроводнымнемагнитным якорем установлен в под.5 шипникях пОдвижного корпуса и связанс ним через торсионы, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения информативности и производительности измерения, бесконтактный 10 узел электропитания выполнен в видеисточника светового излучения, установленного в неподвижном корпусе,и дискретного фотоэлектрическогопреобразователя с равномерно раст 5 положенньМи по окружности фотоэлементами, установленного на торцеподвижного корпуса, при этом одинфотогриемник установлен в центре пооси вращения корпуса, выходы фото С приемников соединены последовательно и подключены через стабилизаторнапряжения к генератору высокочас -тотного индуктивного датчика, излучающая катушка которого выполнена в 25 виде двух последовательно соединенных соосных спиральных секций, расположенных диаметрально на поверхности подвижного корпуса.124 б 010Составитель Ю.Мручко Редактор Н.Яцола Техред О.Сопко Корректор В.Синицкая Заказ 3994/38 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп. Проектная, 4