Устройство для измерения моментов

(F11777500

НИЕ

ЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ДЕТЕЛЬСТВУ свид-ву

2736712/18-10 (51) М. Кл.

G 0IL 3/00 и №

Государственный комите

Бюллетень № 41 писания 07.11,80 (53) УДК 531.781 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Моргунов и P. В. Александров (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТОВ

Изобретение относится к области силоизмерительной техники, Известный электромагнитный компенсационный моментомер, содержащий чувствительный элемент на упругой подвеске с 5 рамками силовой обратной связи, датчик угла, усилитель компенсации, электромагнитный датчик отрицательной жесткости и регистрирующий прибор, не обеспечивает требуемой точности измерения (1). 10

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения моментов, содержащее корпус, подвижную часть, установленную в опорах корпуса, датчик углового положения подвижной части, связанный со входом усилителя переменного тока электронного блока обратной связи, и моментный датчик постоянноготока, обмотка которого расположена на под- 20 вижной части (2).

Недостатком устройства является низкая чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности, 25

Указанная цель достигается за счет того, что датчик углового положения выполнен в виде расположенной на подвижной части обмотки, плоскость которой перпендикулярна к плоскости обмотки моментного 30 датчика, а электронный блок снабжен логическим устройством, реверсивным ключом, стабилизатором тока и источником питания переменного тока, причем один вход реверсивного ключа связан с выходом логического устройства, соединенного одним входом с источником питания, другой — с выходом стабилизатора тока, при этом моментный датчик соединен с выходом реверсивного ключа и с источником питания, а другой вход логического устройства связан с выходом усилителя.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 — схема электронного блока обратной связи; на фиг. 3— графики, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения моментов состоит (см. фиг. 1) из корпуса 1, изготовленного из магнитомягкого материала, подвижной части 2, установленной в опорах скольжения 3, и моментного датчика постоянного тока. Моментный датчик выполнен в виде рамочной двухсекционной обмотки 4, закрепленной в пазах на цилиндрической поверхности колпачка 5, постоянного магнита 6, линия полюсов которого расположена в плоскости чертежа, и немагнитной прокладки 7. Активная частьрамочной обмотки 4, совпадающая с образующей колпачка 5, расположена по линии

777500

3 полюсов магнита 6. Устройство содержит датчик углового положения подвижной части, выполненной в виде двухсекционной обмотки 8, расположенной на колпачке 5 подвижной части 2 в плоскости, перпендикулярной к плоскости обмотки моментного датчика. Обмотки 4 и 8 подключены через ленточные токоподводы 9, 10 к электронному блоку обратной связи. Для демпфирования подвижной части 2 корпус 1 частично заполнен жидкостью 11. Передача измеряемого микромомента от испытуемого элемента 12 к подвижной части 2 осуществляется через ось 13, два фланца 14, один из которых скреплен с осью 13, а другой — с подвижной частью 2, и стяжек 15, проходящих через отверстия в корпусе 1. Электронный блок обратной связи (см. фиг. 2) выполнен в виде усилителя переменного тока 16, логического устройства 17 с двумя входами, реверсивного ключа 18, стабилизатора тока 19 и источника питания переменного тока 20.

Логическое устройство 17 связано с реверсивным ключом 18, к которому подключены стабилизатор тока 19 и первая секция обмотки 4 моментного датчика. Первая секция обмотки 4 зашунтирована фильтрующей емкостью, а вторая секция подключена к источнику 20.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении переменный ток источника 20, проходя по второй секции обмотки 4, взаимодействует с полем постоянного магнита 6 и преобразуется в синусоидальный момент, под действием которого подвижная часть 2 совершает угловые колебания вокруг оси вращения. Амплитуда колебаний А (см. фиг. 3,a) определяется величиной тока, коэффициентом преобразования моментного датчика, коэффициентом демпфирования и моментом инерции подвижной части. Вследствие перпендикулярности плоскости обмотки 8 линии полюсов магнита б в последней индуцируется гармоническое напряжение U (см. фиг. З,б) удвоенной частоты- по отношению к частоте колебаний подвижной части 2. Напряжение

U преобразуется усилителем 16 и поступает на один из входов логического устройства 17, на другой вход которого подается информация об амплитуде колебаний подвижной части 2 от источника 20. Логическое устройство 17 формирует команды U > управления реверсивным ключом 18 в моменты, когда напряжение U (см. фиг. З,б) равно нулю, а его производная положительна (см. фиг. З,в). Полярность команды определяется знаком производной от амплитуды А колебаний подвижной части 2.

Положительные команды формируются при подходах обмотки 8 справа к нейтральной линии магнита б, которая перпендикулярна линии полюсов и характеризуется нулевым

4 значением напряженности магнитного поля в зазоре моментного датчика, а отрицательные — при подходах слева. В силу симметричности колебаний обмотки 8 относитель5 но нейтральной линии магнита появление отрицательных импульсов происходит в середине периода T следования положительных импульсов (Т,=Т ).

Реверсивный ключ 18, коммутируя ста1о билизатор тока 19, направляет в первую секцию обмотки 4 ток 1 по закону (см. фиг. Ç,г). Моментный датчик в силу отсутствия постоянной составляющей в токе I u наличия шунтирующей емкости практиче15 ски не прикладывает момента к подвижной части.

Под действием измеряемого момента подвижная часть 2 развернется на угол Ао, вызвав смещение обмотки 8 относительно

20 нейтральной линии магнита 6 на ту же величину. В процессе синусоидальных колебаний подвижной части 2 время Т, нахождения обмотки 8 слева относительно нейтрали магнита превышает время Т, пребы25 вания ее справа от нейтрали (см. фиг.Ç,д).

Поэтому напряжение U, индуцированное в обмотке 8, имеет вид, представленный на фиг. 3 е, а команды управления U., у логического устройства 17 формируются в соотзО ветствии с фиг. З,ж. Поскольку время Т,, в течение которого в первую секцию обмотки

4 направляется ток от стабилизатора 19 через ключ 18 положительной полярности, превышает время Т подключения тока от35 рицательной полярности, то в обмотке 4 выделится постоянная составляющая тока, пропорциональна разности T> — T> (см. фиг. Ç,з). Постоянная составляющая тока в обмотке 4 моментного датчика создает

4О момент, который по системе отрицательной обратной связи компенсирует измеряемый момент. Выходная информация устройства в виде широтно-импульсного модулированного сигнала (разности Т,— Т ) формирует45 ся устройством 17, Формула изобретения

Устройство для измерения моментов, содержащее корпус, подвижную часть, установленную в опорах корпуса, датчик углового положения подвижной части, связанный со входом усилителя переменного тока электронного блока ооратной связи, и моментный датчик постоянного тока, обмотка которого расположена на подвижной части, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, датчик углового положения выполнен в виде расположенной на подвижной части обмотки, плоскость которой перпендикулярна к плоскости обмотки моментного датчика, а электронный блок снабжен логическим устройством, реверсивным ключом, стабилизатором тока и источником питания переменного тока, причем один вход реверсивного ключа

777500

Фиг. 1 связан с выходом логического устройства, соединенного одним входом с источником питания, другой — с выходом стабилизатора тока, при этом моментный датчик соединен с выходом реверсивного ключа и с 5 источником питания, а другой вход логического устройства связан с выходом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 356494, кл. G 011 3/14, 14.01.71.

2. Авторское . свидетельство СССР по заявке №- 2674328/18-10, G 01L 3/00, 18.10.78 (прототип).