Устройство измерения параметров дисбаланса

 

Изобретение относится к балансировочной технике. Цель изобретения - повышение точности и надежности в условиях изменения частоты вращения. Колебания опор воспринимают датчики 1, 2 дисбаланса , а информацию о частоте вращения - датчик 4 углового положения. МикроЭВМ 7 через порт вывода управляет работой аналогового коммутатора 3. соединенного с аналого-цифровым преобразователем 6. Результаты с выхода микроЭВМ 7 поступают на блок 9 отображения информации. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 М 1/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847656/28 (22) 24.04.90 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Калужский завод автомотоэлектрооборудования им, 60-летия Октября (74) Е.В.Малахина и Н.Н.Милюшин (56) Hermann Brunnengrober, Peter Drust, Mjbverfahren In der Auswuchttechnik, Iofmann Info w 2. Проспект фирмы "Gerb.

Hofmann GmbH".

Авторское свидетельство СССР

N 974172, кл, G 01 М 1/22, 1981.

Авторское свидетельство СССР

К.. 1295239, кл. G 01 М 1/22, 1985.

Изобретенйе относится к измерительной технике и может найти применение при проектировании и реализации станков для динамической балансировки якорей коллекторных электродвигателей.

Известно устройство измерения параметров дисбаланса изделий, содержащее датчик дисбаланса, два канала измерения ортогональных составляющих дисбаланса, выполненные каждый в виде последовательно соединенных аналоговых умножителя, рвязанного выходом с датчиком дисбаланса и интегрэторэ, сумматора, связанные с ним регистратор величины дисбаланса, э также последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных опорных сигналов, выходы которого связаны со вторыми входами аналоговых умножителей и блока измерения угла дисбаланса, а входы сумматора

„„SU 1795318 А1 (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТPQB ДИСБАЛАНСА (57) Изобретение относится к балансировочной технике. Цель изобретения — повышение точности и надежности в условиях изменения частоты вращения, Колебания опор воспринимают датчики 1, 2 дисбаланса, а информацию о частоте вращения— датчик 4 углового положения. МикроЭВМ 7 через порт вывода управляет работой аналогового коммутатора 3, соединенного с . аналого-цифровым преобразователем 6, Результаты с выхода микроЭВМ 7 поступают нэ блок 9 отображения информации, 1 ил. подключены к выходам аналоговых интеграторов.

Недостатком известного устройства является погрешность измерения угла дисбаланса, обусловленная нелинейностью сумматора и блока измерения угла дисбаланса.

Известно также устройство для измерения параметров дисбаланса, содержащее датчик дисбаланса, соединенный с ним масштабно-временной преобразователь, два канала измерения ортогональных составляющих дисбаланса, выполненные каждый в виде последовательно соединенных аналоговых умножителей, связанных входом с выходом масштабно-временного преобразователя, двух интеграторов, двух инверторов, двух ключей, а также двух вторых аналоговых ключей, связанных сигнальными входами с выходами интеграторов соответственно, а выходами — с выходами первых

1795318 ключей соответственно, датчик опорного сигнала, связанный с ним формирователь ортогональных опорных сигналов, входы которого связаны со вторыми входами аналоговых умножителей, последовательно соединенный сумматор, фильтр низких частот и регистратор величины дисбаланса, последовательно соединенный импульсный генератор, делитель частоты и дешифратор, выходы которого соответственно подключены к объединенным вместе управляющим входам ключей, причем выходы последних связаны со входами сумматора. Кроме того, устройство содержит блок измерения угла дисбаланса, выполненный в виде последовательно соединенных ограничителя, RSтриггера, ключа, счетчика импульсов и цифрового индикатора угла, вход ограничителя связан с выходом фильтра низких частот, второй вход RS-триггера — с первым входом дешифратора, сигнальный вход ключа — с выходом импульсного ге«ератора 121.

Преимуществом известного устройства является исключение погрешностей, обусловленных зависимостью коэффициента преобразования дополнительных аналоговых умножителей от амплитуды опорного сигнала, Однако известное устройство обладает погрешностями измерения величины угла дисбаланса, свойственными аналоговым решающим цепям, Эти погрешности определяются температурной зависимостьЮ параметров -аналоговых электронных элементов, а также влиянием величины напряжения питания, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, содержащее датчики дисбаланса, связанный с ними измерительный прибор с аналого-цифровым преобразователями, датчик отметки угла, соединенный с ним счетчик, генератор опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом счетчика и приемник информации, а также .процессор с блоком памяти, связанными с выходом счетчика двумя угловыми и одним частотным буферными регистрами, входы разрешения записи двух первых регистров соединены с измерительным прибором, а третьего — с датчиком отметки угла, модулем интерфейса, связывающим входы всех буферных регистров и аналого-цифровых преобразователей с процессором и приемником информации и элементом задержки; вход которого соединен с выходом датчика отметки угла, а выход — с обнуляющим входом счетчика, генератор опорного сигнала выполнен в виде электронного блока с фиксированной рабочей частотой, лежащей в пределах где n — разрядность счетчика и процессора, v — частота вращения якоря, Гц.

Работает известное устройство следующим образом.

Балансируемый якорь устанавливают в опоры и разгоняют до частоты вращения при балансировке. Затем процессор через интерфейс опрашивает аналого-цифровые преобразователи и буферные регистры.

Счетчик регистрирует импульсы генератора опорного сигнала и передает код в регистры

15 при поступлении сигнала разрешения записи, который формируется из импульсов дисбаланса. Запись в буферные регистры осуществляется сигналом с датчика отметки угла. Тем же сигналом, задержанным во времени, производится обнуление счетчика.

Код из буферных регистров процессор делит на код частоты вращения, в результате чего получает нескорректированные углы

25 дисбаланса для обеих плоскостей коррекции. Далее в цикле повторяется опрос буферных регистров. В этом же цикле вычисляются и накапливаются значения неЗ0 корректированных углов, которые в конце цикла усредняются, а результат умножается на 360 для получения значения этого угла в градусах. Далее устройство производит по эталонному якорю определение константы

З5 для коррекции фазового сдвига, После измерения процессор производит коррекцию угла дисбаланса обеих плоскостей и выдает их значения через интерфейс в регистрирующее устройство.

40 Недостатком известного устройства является то, что погрешность определения угла обусловлена погрешностью формирования импульсов дисбаланса, особенно при наличии шумов в сигнале дисбаланса. Кро45 ме того, применение нескольких аналогоцифровых преобразователей усложняет схему устройства и вносит дополнительнь1е погрешности в результаты определения величины дисбаланса.

Цель изобретения — повышение точности и надежности.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено аналоговым коммутатором, входы которого соединены с датчиком дис55 баланса, а выход- с входом аналого-цифрового преобразователя, и соединенными датчиком углового положения и делителем частоты, выход которого соединен с интерфейсом, а вход — с входом пуска аналого1795318 цифрового преобразователя, соединенного через интерфейс с микропроцессором, порт вывода которого соединен с управляющим входом аналогового коммутатора и входами блОка отображения информации.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена «а фиг.1. Устройство содержит датчики 1 и 2 дисбаланса, взаимодействующие с технологическими опорами (условно не показано), аналоговый коммутатор 3, аналоговые входы которого соединены с выходами датчиков 1 и 2 дисбаланса, датчик 4 углового положения, взаимОдействующий с пазами балансируемого якоря, делитель частоты 5, вход которого соединен с выходом датчика 4 углового положения, аналого-цифровой преобразователь 6, аналоговым входом соединенный с выходом аналогового коммутатора 3, а входом пуска — с выходом датчика 4 углового полржения, а также микроЗВМ 7, соединенная через интерфейс 8 выходом делителя частоты 5, выходом сигнала готовности и с шиной информационного выхода аналогоцифрового преобразователя 6, при этом порт вывода микроЗВМ 7 подключен к управляющему входу аналогового коммутатора 3 и к устройству отображения информации 9.

Предлагаемое устройство работает сле. дующим образом, Балансируемый якорь устанавливают в технологические опоры и приводят во вращение. Колебательные движенИя опор, взаимодействующих с датчиками 1 и 2 дисбаланса, преобразуются последними в электрический сигнал. По сигналу из внешнего устройства (условно не покаЗано) микроЗВМ 7 начинает выполнять проц дуру приема и обработки измерительной информации, которая заключается в следующем, При вращении якоря (условно не показано) датчик 4 углового положения взаимодействует с пазами вращающегося якоря, например, с пазами коллектора, На выходе датчика 4 углового положения присутствуют импульсы напряженил с частотой следования в Р раз больше частоты вращения Моря .{Р— число пазов). МикроЗ В M 7 через порт вывода подает сигнал управления на управллющий вход аналогового коммутатора 3, при этом выход датчика 1 дисбаланса подключается к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя

6. Затем микроЗВМ 7 через интерфейс 8 ожидает появления логической единицы на выходе делителя частоты 5, коэффициент деления которого задается равным Р, Таким образом микроЗВМ 7осуществллет синхронизацию приема измерительной информации с началом каждого периода вращения аналогового сигнала дисбаланса. Таким об30 разом микроЭВМ 7 последовательно вводит

40 тельных точках отсчета второго периода.

При этом производится подсуммирование формул.е:

7 u (2)

1=О

UlP) =

20 якоря. Для того, чтобы начало каждого периода вращения якоря имело соответствие с системой координат якоря, вращающейся вместе с ним, на якорь наносят каким-либо способом, например крашением, метку и перед измерением параметров дисбаланса якорь устанавливают в технологических опорах так, чтобы метка располагалась напротив чувствительного элемента датчика 4 углового положения. После появления логической единицы на выходе делителя частоты

5 микроЭВМ 7 переходит к ожиданию сигнала готовности от аналого-цифрового преобразователя 6. Запуск последнего осуществляется импульсами с выхода датчика 4 углового положения. Получив сигнал готовности от аналого-цифрового преобра- зователя б, микроЗВМ 7 через интерфейс 8 принимаетзначение цифровогоотсчета сигнала дисбаланса, после чего происходит сброс сигнала готовности аналого-цифрового преобразователя 6. Принятое значение отсчета запоминается в блоке памяти микроЭ ВМ 7, которая вновь переходит к ожиданию сигнала готовности от аналого-цифрового преобразователя 6, и микроЭВМ 7 каждь:й раз осуществляет через интерфейс

8 прием и запоминание значения отсчета и запоминает данные с аналого-цифрового преобразователя 6 во всех Р точках отсчета первого оборота якоря. После этого микроЭ ВМ 7 вновь переходит к ожиданию логической единицы на выходе делителя частоты

5. По получении этого сигнала микроЭ ВМ 7 опять через интерфейс 8 последовательно вводит данные с аналого-цифрового преобразователя 6, полученных в Р последовазначений каждой точки отсчета к предыдущим значениям в этой точке отсчета. Таким образом в течение М периодов микроЭВМ

7 формирует P сумм отсчетов сигнала дисбаланса. Затем каждая сумма преобразуется в среднее арифметическое значение по где U>p) — среднее арифметическое эначе-! ние суммы i-ro отсчета (t = О, 1, 2... Р-1) первой (второй) плоскости измерения.

М вЂ” число периодов, в течение которых проводилось формирование отсчетов;

1795318

Р-" . 2Я. I

А 1(г) =, () 1(2) Si(j . р

i=o

Р-,1, 2ж- j

В i(2j.= . (.) 1(г) COB — р-"

1=0

Индексы 1 и 2 указывают, что соотношение относится в нарвой (втарай) плоскости измерения саатгетственно, Для исключения сложных арифметических вычислений и сокращения времени

2к j 2й функции sin-,, саэ Р представлены таблично и хранятся в блоке памяти микроЭВМ 7.

Значение арктангенса угла дисбаланса для каждой плоскости измерения вычисляется па следующему соотношению;

I I B1 г) I

rnj згстрр (г) =

Полученное (-,т у саатнашен ю значение зрктангенса угла дисбаланса для (.)1(г) — j-е значение отсчета в J-м периоЦ де первой (второй) плоскости (I = О, 1, 2;, M-1);

Далее микроЭВМ 7 через порт вывода подает управляющий сигнал на вход управлений аналогового коммутатора 3, при этом происходит отключение выхода датчика 1 дисбаланса от аналогового входа аналогоцифрового преобразователя 6 и подключение к этому входу выхода датчика 2 дисбаланса. МикроЭВМ 7 вновь переходит в режим синхронизации, ожидая логической единицы на выходе делителя частоты 5, по обнару:кению которого производит прием и подсуммирование Р х M выборок аналогового сигнала датчика 2 дисбаланса. По окончании приема i> подсуммиравания данных

М-ra периода ми:IðîÝÂM 7 вычисляет па формуле (1) среднее арифметическое значение для каждого из Р-отсчетов.

Затем иэ полученных усредненных значений Р отсчетов для каждой плоскости измерения микраЭВМ 7 производит вычисление синуснай A1(7) и косинуснай

В1(г) составляющих ряда Фурье в соответствии с соотношениями. обеих плоскостей измерения являются нормированными в пределах. арктангенсав угЛ лов 0 — @. Из таблиц, хранящихся в блоке памяти, микроЭВМ 7 в одноэна ам соответствии с полученными значениями арктангенсов выбирает нормированные тг значения углов в пределах 0 — д и соатветствующие им коэффициенты нормирования модуля дисбаланса. Затем микроЭВМ 7 производит вычисление модуля 01(г) дисбаланса для каждой плоскости по формуле:

Day) вах1 1А1(г) I, I B 1y) I ) * К1(г) где К1(г) — коэффициент нормирования модуля для первой (вторай) плоскости измерения.

По соотношению между модулями три20

Предлагаемое устройство обладает рядам преимуществ: простота конструкции

35 обеспечивает повышенную надежность; измерительная цепь не содержит частотно-эависимых компонентов, следовательно — ана не вносит амплитудно-фазовых погрешностей в конечный результат измерения; применение операции усреднения значений отсчетов и дискретного преобразования

Фурье позволяет достаточно эффективно выделять полезнь и сигнал в условиях наличия помех, в том числе и с кратными часто40 тами; формирование импульсов запуска аналого-цифрового преобразователя 6 осуществляется посредством взаимодействия пазов якоря и датчика углового положения, что также приводит к повышению точности

45 и надежности результатов измерения в условиях непостоянства частоты вращения якоРя.

50 гонометрических составляющих каждой плоскости измерения с учетом их знака мик-, ро,ЕМ 7 определяет реальный угол дисба-. ланса в каждой плоскости.

Полученные таким образом значения величины и фазы дисбаланса обеих плоскостей измерения передаются через порт вывода в устройство 9 отображения информации. При необходимости может

30 быть произведена коррекция вычисленных значений углов, 10

1795318

Составитель Е.Малахина

Редактор В.Фельдман Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 424 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательгкий комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство измерения параметров дисбаланса, содержащее датчики дисбаланса, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор с блоком памяти и портом вывода, связанный с микропроцессором интерфейс и блок отображения информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, оно снабжено аналоговым коммутатором. входы которого соединены с датчиками дисбаланса. а выход — с входом аналого-цифрового преобразователя, и соединенными датчиком углового положения и делителем частоты, выход которого соединен с интерфейсом, а вход — с входом пуска аналого-цифрового преобразователя, соединенного через интерфейс с микропроцессором, порт вывода которого соединен с управляющим входом аналогового коммутатора и входами блока отображения информации.