Устройство для измерения угла закручивания вращающегося вала

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАКРУЧИВАНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОС ус управл щие З чениИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угла закручивания вала в широком диапазоне частоты его вращения.Известно устройство для измерения угла закручивания вращающегося вала, в котором угол закручивания преобразуется в фазовый сдвиг между последомтельностями импульсов 1 13 .1Однако это устройство имеет сравнительно малое быстродействие и не может производить измерения при малых скоростях вращения вала.Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройство для измерения угла закручивания вращающегося вала, содержащее две одинаковые схемы включения с входами для подсоединения датчиков, вырабатывающих сигналы треугольной формы при повороте вала, и сумматор, первые и вторые сиг нальные входы которого соединены соот 2ветственно с сигнальными выходами первой и второй схем включения 21 .Известное устройство также имеет малое быстродействие, большую погрешность при малых скоростях вращения вала и, кроме того, не позволяет измерять угол закручивания в любой фазе поворотавала.Белью изобретения является обеспечение воэможности измерения в любой фазе о поворота вала.Укаэанная цель достигается тем, что в тройство дополнительно введен узеления, при этом первые управляювыходы первой и второй схем вклюя подсоединены соответственно к первому и второму входам узла управления, а вторые управляющие выходы первой и второй схем включения подсоединены соответственно к первому и второму управляющему входам сумматора, причем первый выход узла управления подключен к третьему управляющему входу сумматора, к вторым управляющим входам8 фэлемента связаны через первый ключ иисточник напряжения,На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг, 2-4 - схемывключения узла управления и сумматора;на фиг, 5 и 6 - эпюры сигналов на выходах узлов.Устройство содержит входы 1 и 2,две идентичные схемы 8 и 4 включения,узел 5 управления, сумматор 6 и выход7 устройства.Входы и выходы узлов устройства,через которые проходят сигналы аналогового вида, называются сигнальными, а входы и выходы, через которые проходятсигналы дискретного вида, называются управляющими. Схемы 3 и 4 включениясостоят из формирователей 8 и Э, логических элементов И-НЕ 10 и 11, триг- гера 12, коммутатора 13 знака и формирователя 14.Узел 5 управления состоит из инвертора 15, триггера 16, логического элемента И-НЕ 17 и триггера 18.Сумматор 6 состоит из триггера 19, ключа 20, источника 21 напряжения,суммирующего элемента 22, ключа 23. Входы 1 и 2 устройства соединены соответственно с сигнальными входами схем 3 и 4 включения, сигнальные выходы которых поцключены соответственно к первому и второму сигнальным входам сумматора 6.Первые управляющие входы схем 3 и 4 включения соединены соответственно с первым и вторым входами узла 5 управления, Первый выход узла 5 управления соединен с первым и вторым управляю- шими входами схемы 3 включения, вторым управляющим входом схемы 4 включения и третьим управляющим входом сумматора 6, Второй выход узла 5 управления соединен с вторым управляющим входом схемы 4 включения и четвертым управляющим входом сумматора 6. Вторые управляющие выходы схем 3 и 4 включения соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами сумматора 6.. В схемах 3 и 4 включения сигнальный вход соединен с входами формирователей 8 и 9 и коммутатора 13 знака, Выходы формирователей 8 и 9 соединены соответственно с первыми входами элементов И-НЕ 10 и 11, вторые входы которых соединены с первым управляющим входом. Выход формирователя 9 соединен дополнительно с первым управляющим выходом. Выходы элементов И-НЕ 10 3 97990обеих схем включения, а так же к первому управляющему входу первой схемы включения, второй выход .узла управления подключен к второму управляющему входувторой схемы включения и к четвертому управляющему входу сумматора.Узел управления состоит из инвертора, двух триггеров и элемента И-НЕ, приэтом первый вход узла управления черезинвертор соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому выходу узла управления,а также к первому входу элемента . И-НЕ и к второму входу второго триггера, второй вход узла управления подключен к второму входу элемента И-НЕвыход которого подключен к первому входу второго триггера, выход которогоподключен к второму выходу узла управ- .ления.20Схема включения состоит из трех формирователей, двух элементов И-Н.Етриггера и коммутатора знака, при этомсигнальный вход схемы включения соединен с входами первого и второго формирователей, а также через коммутаторзнака с сигнальным выходом схемы включения, выход первого формирователясоединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход вторго формирователя соединен с первым входом второгоэлемента И-НЕ и с первым управляющимвыходом схемы включения, выходы первого и второго элементов И-НЕ подключены к одноименным входам триггера,выход которого соединен с управляющимвходом коммутатора знака, а также через третий формирователь с вторым управляющим выходом схемы включения, причем первый управляющий вход схемы40включения подключен к вторым входамобеих элементов И-НЕ, а второй управляющий вход схемы включения подключенк третьему входу триггера.Сумматор состоит из триггера, двух ключей, источника напряжения и суммиру-фющего элемента, причем первых три управляющие входа сумматора подключены к одноименным входам триггера, выход которого подключен к управляющему входу Первого ключа, четвертый управляющий вхОд сумматора подключен к управляющему входу второго ключа, первый и, второй сигнальные входы сумматора подключены соответственно к первому и второму входам суммируюшего элемента, выход которого через второй ключ связан б выхоцом сумматора, при этом третий и четвертый входы суммирующего5 9799и 11 соединены с входами триггера 12,третий вход которого соединен с вторымуправляющим входом. Прямой выход тритгера 12 соединен с входом управлениякоммутатора 13 знака и через формирова утель 14 с вторым управляющим выходом. Выход коммутатора 13 знака соединен с сигнальным выходом схемььПервый вход узла 5 управления соединен через инвертор 15 с одним входом Фтриггера 16. Второй вход триггера 16:используется для установки элементовустройства в исходное состояние путемподачи команды фСбросф. Прямой вькодтриггера 16 соединен с входами элемен%та И-НЕ 17, триггера 18 и с первымвыходом узла 5 управления, Второй входузла 5 управления соединен с вторымвходом элемента И-НЕ 17, вьосод которого соединен с первым входом триггера 2 р18. Прямой выход триггера 18 соединенс вторым вькодом узла 5 управления.Первый, второй и третий управляющие входы сумматора 6 соедисны с соответствующими входами триггера 19. иПрямой выход триггера 19 соединен с входом управления ключа 20, вход которогоподключен к одному вькоду источника21 напряжения. Второй вькод источника21, выход ключа 20, оба сигналыськвхода сумматора 6 подключены к четырем входам суммирующего элемента 22,выход которого через ключ 23 соединенс выходом 7 устройства. Вход управленияключа 23 соединен с четвертым управляющим входом сумматора 6.Устройство Работает от датчиков сигналов, вырабатывающих при вращениивала напряжение треугольной формы спостоянной амплитудой Е, Изменение на пряжения происходит в интервале от 0до Е. Информация об угле закручиваниявала содержится в разности фаз напряжений от двух датчиков. Сигналы датчшсовпоступают на входы 1 и 2 устройства,Узел 5 управления обеспечивает установку элементов устройства в исходноесостояние перед началом работы,В схемах 3 и 4 включения формирователи 8 вырабатывают импульс напряжения,когда сигнал датчика проходит черезмаксимум (Е). формирователи 9 вырабатьпщют импульс напряжения, когдасигнал датчика проходит через минимум(0).формирователи 8 и 9 могут бытьсобраны по схеме компараторов (местаподключения опорных напряжений компараторов не показаны). Коммутатор 13 08 6 знака при подаче на его вход управлейия команды фОф, передает входной сигнал без изменения, а при подаче на его вход управления команды 1 ф, сигнал на выходе инвертирован по знаку относительно входного сигнала.формирователь 14 вырабатывает импульс напряжения при положительном перепаде напряжения на его входе.На вьксде ключей 20 и 23 при подаче на их вход управления команды уф сигнал равен нулю. При подаче на вход управления команды ф 1 ф сигнал на выходе повторяет сигнал на входе ключа.Устройство работает следующим образом,От датчиков поступают сигналы (дСд) треугольной формы с амплвю тудой Е и одинаковой частотой повторения. Угол закручивания вызывает разность фаз сигналов датчьков. Устройство коман дной фСбросф подготовлено к работе, Начало работы наступает с подачей по цепи фСбросф команды ф 1 ф ( О цепь фСбросф), При появлении после подачи этой команды, первого импульса на выходе формирователя 9 (Од схемы 3 включения, триггер 16 узла 5 управления изменяет свое состояние. На его выходе появляется сигнал ф 1", разрешая работу элементов 10 и 11 схемы 3 включения и элемента 17 узла 5 управления. После импульса (фиг. 5) на выходе формирователя 9 схемы 3 включения, появляетсся импульс на выходе формирователя 9 схемы 4 включения, который, пройдя через элемент И-НЕ 17 узла 5 управле ния, изменит состояние триггера 18 этого узла. На его выходе появится сигнал ф 1 ф. что разрешает работу элементов 10 и 11 схемы 4 включения и открыва;ет ключ 23 узла 6 суммирования.После описанного процесса триггеры 16 и 18 узла 5 управления сохраняют свое состояние до включения схемы или подачи команды фСбросф.В описанном интервале времени на сумматор 22 через коммутатор знака схем 3 и 4 включения поступают сигналы от датчиков (Од , О) и сигнал0 от источника 21 напряжения, Сис- нал на выходе сумматора 22 описываеъся выражением При появлении на выходе формирователя 8 схемы 3 включения импульса, изменяет состояние триггер 12, при9 979 же через третий формирователь с вторым управляющим выходом схемы включения, причем первый управляющий вход схемы включения подключен к вторым входам обоих элементов И-НЕ, а второй управляющий вход схемы включения подключен к третьему входу триггера.4. Устройство по п 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что сумматор состоит иа триггера, двух ключей, источника ю пряжения и суммирующего элемента, причем первые три управляющих входа сумматора подключены к одноименным входам триггера, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, М четвертый управляющий вход сумматора 1 90810подключен к управляющему входу второго ключа, первый и второй сигнальные входы сумматора подключены соответствеьно к первому и второму входам суммирующего элемента, выход которого через второй ключ связан с выходом сумматьра, при этом апатий и четвертый входы суммирующего элемента связаны через первый ключ и источник напряжения.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР % 603860, кл. б 01 1, 3/10, 1976.2. Авторское свидетельство СССР % 574639, кл. б 01 1 3/10, 1976979908 каэ 93 5 4 Флж. Арай Составитель А, Амахановедактор В. Иванова Техред С,Мигунова Корректор М. 29 . ТиражВНИИПИ Государспо делам и113035, Москва 887 Подписноетвенного комитета СССРобретений и открытийЖ-ЗБ, Раушская наб., д. лиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4