УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ НА ВАЛУ
DEVICE FOR MEASUREMENT OF MAXIMUM POWER ON SHAFT

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения максимальной мощности развиваемой пневматическим двигателем.
Известно устройство для измерения мощности на валу двигателя, содержащее датчики крутящего момента и угла поворота, установленные на валу электромагнитного тормоза с катушкой возбуждения, и блок измерения, содержащий первый счетчик импульсов, счетным входом подключенный к выходу датчика угла, второй счетчик импульсов, выходами подключенный ко входам цифроаналогового преобразователя, триггер, цифровой индикатор, блок питания и кнопка управления (см. АС №1525499, опубл. 30.11.1989 г.).
Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности определять максимальную мощность на валу двигателя в автоматическом режиме.
Технический результат изобретения - автоматическое определение максимальной мощности на валу двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения максимальной мощности на валу двигателя, содержащее датчики крутящего момента и угла поворота, установленные на валу электромагнитного тормоза с катушкой возбуждения, и блок измерения, содержащий первый счетчик импульсов, счетным входом подключенный к выходу датчика угла, второй счетчик импульсов, выходами подключенный ко входам цифроаналогового преобразователя, триггер, цифровой индикатор блок питания и кнопка управления, снабжено аналого-цифровым преобразователем, вычислительным устройством, регистром памяти, цифровым компаратором, блоком памяти, цифровым таймером, элементом «ИЛИ», формирователем импульсов и электромагнитным клапаном с катушкой возбуждения, осуществляющим подключение пневмодвигателя к пневмосети, выход датчика момента через усилитель подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, выходами подключенного к первым информационным входам вычислительного устройства, выходы первого счетчика импульсов подключены к входам блока памяти, выходом подключенного к счетному входу второго счетчика импульсов, первому входу элемента «ИЛИ», входу «Сброс» цифрового таймера и входу «Вычисление» вычислительного устройства, выход цифроаналогового преобразователя через катушку возбуждения электромагнитного тормоза подключен к выходу блока питания, выходы цифрового таймера подключены ко вторым информационным входам вычислительного устройства, информационными выходами подключенного ко входам регистра памяти и первым входам цифрового компаратора, вторыми входами подключенного к выходам регистра памяти, а выходом - ко входу «Запись» регистра памяти, выходы регистра памяти также подключены ко входам цифрового индикатора, установочный S-вход триггера подключен к выходу старшего разряда второго счетчика импульсов, R-вход через кнопку управления - к шине «Напряжение логической единицы», а выход триггера подключен ко входу транзисторного ключа, выходом через катушку возбуждения электромагнитного клапана подключенного к выходу блока питания, выход триггера через формирователь импульсов подключен ко второму входу элемента «ИЛИ» и установочным входам второго счетчика импульсов и вычислительного устройства, а выход элемента «ИЛИ» подключен к установочному входу первого счетчика импульсов.
На чертеже приведена функциональная схема устройства для измерения максимальной мощности.
Устройство для измерения максимальной мощности на валу двигателя содержит датчики 1 и 2 крутящего момента и угла поворота, установленные на валу 3 электромагнитного тормоза 4 с катушкой 5 возбуждения и блок 6 измерения, содержащий первый счетчик 7 импульсов, счетным входом подключенный к выходу датчика 2 угла, второй счетчик 8 импульсов, выходами подключенный ко входам цифроаналогового преобразователя 9, триггер 10, цифровой индикатор 11, блок 12 питания и кнопка 13 управления, аналого-цифровой преобразователь 14, вычислительное устройство 15, регистр 16 памяти, цифровой компаратор 17, блок 18 памяти, цифровой таймер 19, элемент 20 «ИЛИ», формирователь 21 импульсов и электромагнитный клапан 22 с катушкой 23 возбуждения, осуществляющим подключение пневмодвигателя 24 к пневмосети 25, выход датчика 1 момента через усилитель 26 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 14, выходами подключенного к первым информационным входам вычислительного устройства 15, выходы первого счетчика 7 импульсов подключены к входам блока 18 памяти, выходом подключенного к счетному входу второго счетчика 8 импульсов, первому входу элемента 20 «ИЛИ», входу «Сброс» цифрового таймера 19 и входу «Вычисление» вычислительного устройства 15, выход цифроаналогового преобразователя 9 через катушку 5 возбуждения электромагнитного тормоза 4 подключен к выходу блока 12 питания, выходы цифрового таймера 19 подключены ко вторым информационным входам вычислительного устройства 15, информационными выходами подключенного ко входам регистра 16 памяти и первым входам цифрового компаратора 17, вторыми входами подключенного к выходам регистра 16 памяти, а выходом - ко входу «Запись» регистра 16 памяти, выходы регистра 16 памяти также подключены ко входам цифрового индикатора 11, установочный S-вход триггера 10 подключен к выходу старшего разряда второго счетчика 8 импульсов, R-вход через кнопку 13 управления к шине 27 «Напряжение логической единицы», а выход триггера 10 подключен ко входу транзисторного ключа 28, выходом через катушку 23 возбуждения электромагнитного клапана 22 подключенного к выходу блока 12 питания, выход триггера 10 через формирователь 21 импульсов подключен ко второму входу элемента 20 «ИЛИ» и установочным входам второго счетчика 8 импульсов и вычислительного устройства 15, а выход элемента 20 «ИЛИ» подключен к установочному входу первого счетчика 7 импульсов.
Устройство для измерения максимальной мощности на валу двигателя работает следующим образом.
Соединяют вал 3 электромагнитного тормоза 4 с испытуемым двигателем 24 и производят нажатие кнопки 13 управления.
При этом триггер 10 устанавливается в единичное состояние, на его выходе появляется напряжение логической единицы, которое поступает на вход транзисторного ключа 28. Транзисторный ключ 28 открывается и подключает катушку 23 возбуждения электромагнитного клапана 22 к блоку 12 питания. Клапан 22 срабатывает и подключает двигатель 24 к пневмосети 25. Двигатель 24 приходит во вращение.
Так как при нажатии кнопки 13 управления счетчики 7, 8 и регистра 16 памяти устанавливаются в исходное состояние, то на выходе цифроаналогового преобразователя 9 напряжение отсутствует поэтому двигатель 24 вращается без нагрузки.
При вращении двигателя 24 на выходе датчика 2 появляются импульсы с частотой вращения двигателя 24. Эти импульсы поступают на вход счетчика 7 импульсов. Выходы счетчика 7 импульсов подключены ко входам блока 18 памяти.
При этом в блок 18 памяти предварительно заносится информация о количестве оборотов, при которых нагрузка на валу 3 тормоза не меняется, например 10 оборотов. Поэтому при совершении двигателем 10 оборотов на выходе блока 18 памяти появляется импульс, который поступает на вход второго счетчика 8 импульсов.
Одновременно импульс с выхода блока 18 памяти через элемент 20 «ИЛИ» поступает на установочный вход первого счетчика 7 импульсов и устанавливает его в исходное состояние.
Счетчик вновь начинает считать импульсы датчика 3 угла и на выходе блока 18 памяти будут формироваться импульсы с частотой, в 10 раз ниже частоты вращения двигателя 24.
Импульсы с выхода блока 18 памяти поступают на вход счетчика 8.
Так как выходы счетчика 8 подключены ко входам цифроаналогового преобразователя 9, то на выходе цифроаналогового преобразователя появляется ступенчато-возрастающее напряжение, причем длительность каждой ступени равна 10 периодам вращения двигателя 24, а амплитуда ступени устанавливается таким образом, чтобы для полного нагружения двигателя 24 было не менее 100 ступенек.
Появление ступенчато-возрастающего напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 9 приводит к появлению ступенчато возрастающего тормозного момента на валу 3 тормоза 4.
При этом на выходе датчика 1 момента появляется напряжение, пропорциональное тормозному моменту на валу 3, которое через усилитель 26 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 14. Аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразования напряжения, пропорционального тормозному моменту в цифровой код, который поступает на информационные входы вычислительного устройства 15, на вторые информационные входы вычислительного устройства 15 поступает код с выходов цифрового таймера 19, соответствующий времени, в течение которого двигатель 24 совершает 10 оборотов, так как запуск таймера 19 осуществляется импульсами с выхода блока 18 памяти.
Так как на информационных входах вычислительного устройства присутствуют цифровые коды величины крутящего момента и времени совершения двигателем 24, 10 оборотов при установленном цифроаналоговым преобразователем 9 тормозного момента на валу 3 тормоза 4, то по импульсу с выхода блока 18 памяти, поступающего на вход «Вычисление», вычислительное устройство 15 производит вычисление мощности двигателя 24 при установленной величине тормозного момента.
Цифровой код, соответствующий величине мощности, поступает на входы регистра 16 памяти и цифрового компаратора 17.
На вторые входы цифрового компаратора 17 поступает цифровой код с выходов регистра 16 памяти. Если код с выходов регистра 16 памяти меньше кода с выходов вычислительного устройства 15, то по импульсу с выхода цифрового компаратора 17 код с выходов вычислительного устройства 15 записывается в регистр 16 памяти.
Импульсом с выхода блока 18 памяти, поступившим на вход счетчика 8, увеличивается напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя, что приводит к увеличению тормозного момента на валу 3 тормоза 4.
Таким образом, двигатель 24 постепенно нагружается до максимального момента.
При этом на каждом шаге нагружения определяется значение мощности, развиваемой двигателем.
При помощи цифрового компаратора 17 в регистре 16 запоминается максимальное значение мощности, которую развил двигатель 24 во время испытания.
При возникновении импульса на выходе старшего разряда счетчика 8 импульсов, триггер 10 устанавливается в нулевое состояние, напряжение на его выходе пропадает, что приводит к закрытию транзисторного ключа 28 и отключение электромагнитного клапана 22. Клапан срабатывает и отключает двигатель 24 от пневмосети 25. Испытание двигателя закончено.
С цифровых индикаторов 11 можно считать величину максимальной мощности, развиваемой двигателем.
Введение в устройство для измерения максимальной мощности на валу двигателя, содержащее датчики крутящего момента и угла поворота, установленные на валу электромагнитного тормоза с катушкой возбуждения, и блок измерения, содержащий первый счетчик импульсов, счетным входом подключенный к выходу датчика угла, второй счетчик импульсов, выходами подключенный ко входам цифроаналогового преобразователя, триггер, цифровой индикатор, блок питания и кнопку управления, аналого-цифрового преобразователя, вычислительного устройства, регистра памяти, цифрового компаратора, блока памяти, цифрового таймера, элемента «ИЛИ», формирователя импульсов и электромагнитного клапана с катушкой возбуждения, осуществляющего подключение пневмодвигателя к пневмосети, выход датчика момента через усилитель подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, выходами подключенного к первым информационным входам вычислительного устройства, выходы первого счетчика импульсов подключены к входам блока памяти, выходом подключенного к счетному входу второго счетчика импульсов, первому входу элемента «ИЛИ», входу «Сброс» цифрового таймера и входу «Вычисление» вычислительного устройства, выход цифроаналогового преобразователя через катушку возбуждения электромагнитного тормоза подключен к выходу блока питания, выходы цифрового таймера подключены ко вторым информационным входам вычислительного устройства, информационными выходами подключенного ко входам регистра памяти и первым входам цифрового компаратора, вторыми входами подключенного к выходам регистра памяти, а выходом - ко входу «Запись» регистра памяти, выходы регистра памяти также подключены ко входам цифрового индикатора, установочный S-вход триггера подключен к выходу старшего разряда второго счетчика импульсов, R-вход через кнопку управления - к шине «Напряжение логической единицы», а выход триггера подключен ко входу транзисторного ключа, выходом через катушку возбуждения электромагнитного клапана подключенного к выходу блока питания, выход триггера через формирователь импульсов подключен ко второму входу элемента «ИЛИ» и установочным входам второго счетчика импульсов и вычислительного устройства, а выход элемента «ИЛИ» подключен к установочному входу первого счетчика импульсов, позволило расширить технологические возможности стенда за счет автоматического определения величины максимальной мощности, развиваемой двигателем.