ДАТЧИК МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ УГЛОВ РАССОГЛАСОВАНИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ

Датчик мгновенных значений углов рассогласования
вращающихся валов
Изобретение относится к области измерений крутящих моментов на тормозном валу, а также углов рассогласования вращающихся валов и может быть использовано в следящих приводах, а также для измерений мгновенных значений крутящих моментов в фиксированных положениях вращающегося вала.
Для измерения углов рассогласования в следующих приводах часто используются сельсины.
Однако устройствв эти относительно дороги, материалоемки, используют ограниченное число сельсин-приемников для одного сельсин-датчика и не предназначены для контроля мгновенных значений углов рассогласования.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является Устройство для измерения мгновенных значений крутящего момента. Его используют в случае передачи крутящего момента посредством гибкого вала. Устройство включает два растровых диска, закрепленные на каждом из валов, и неподвижные преобразователи вращения обоих растров в электрический сигнал 1.
Недостатками устройства принятого за прототип является невозможность с его помощью измерить мгновенное значение величины угла рассогласования вращающихся валов.
Технический результат-повышение точности измерений углов рассогласования вращающихся валов в заданные моменты времени, использование устройства для контроля углов рассогласования любого числа
механически несвязанных и удаленных друг от друга валов.
Поставленной цели достигают установкой отдельно для каждого вращающегося растрового диска преобразователя (например, фотопары) его вращения в импульсные электрические сигналы и формирователя (тоже фотопары) сигнала начала счета этих импульсов. (В качестве преобразователей вращения вала в электрические импульсы могут быть использованы магнитные, радиоизотопные, рентгеновские и др.излучатели) . При этом геометрия растра на диске, закрепленном неподвижно относительно ведущего вала, такова, что передние фронты импульсов на выходе преобразователя вращения растра в электрический сигнал однозначно характеризуют мгновенные положения ведущего вала. Растр на дисках, закрепленных на ведомых валах, выполняют так, что на выходе первого преобразователя вращения растра в электрический сигнал, последний представляет собой последовательность импульсов импульсов положений вала, а на выходе второго преобразователя формируют импульсы начала их счета.Одновременно, на выходе преобразователя вращения ведущего вала в электрический сигнал формируют импульсы начала их счета. Одновременно,на выходе преобразователя вращения ведущего вала в электрический сигнал формируют импульсы его положений и импульсы начала счета.
При вращении ведомоговала, посредством растрового диска и преобразователя вращения растра в электрический сигнал, последовательно (после формирования импульса начала счета) формглруют импульсы положений ведомоговала с номерами 1,2,3... N (величина N определяется геометрией растра). Одновременно, подобным же образом, при вращении ведущего вала формируют импульсы его положе
формирования соответствующих импульсов положений ведущего вала при
синхронном и синфазном вращении обоих валов. При рабочем вращении валов, посредством ЦВМ фиксируют новые значения номеров импульсов положений ведомого вала, соответствующих заранее заданным номерам импульсов положений ведущего вала. Далее сравнивают полученные значения с соответствующими значениям -- для синфазного и синхронного вращения.
Разность номеров импульсов положений и определяет величину и знак угла рассогласования вращающихся валов.
На фиг.1 изображена блок-схема датчика для системы,состоящей из двух механических не свзанных вращающихся валов. На фиг.2 представлена конфигурация растрового диска, вращающегося с ведущим валом, а на фиг.З - конфигурация растрового диска, вращающегося с ведомым валом. На фиг.4 показаны временные зависимости импульсов положений ведущего и ведомого валов при синфазном и при несинхронном вращении.
На фиг.1 ведущий вал обозначен 1, ведомьп4 вал 2, растровый диск на ведущем валу 3, на ведомом - 4, 5 и б - фотопара для формирования на выходе фотодиода 5 импульсов положений ведущего вала, 7 и 8 - фотопара для формирования на выходе фотодиода 7 импульсов начала счета, 9 и 10 - фотопара для формирования на выходе фотодиода 10 импульсов положений ведомого вала, 11 и 12 - фотопара для формирования на выходе фотодиода 12 импульсов начала их счета, 13 - таймер, 14 - счетчик электрическиз импульсов. Дискретные сигналы с выходов 5,7, 10 и 12 подают на вход ЦВМ.
При вращении растрового диска, расположенного на ведущем валу (фиг.2), на выходе фотодиода 7 формируют электрические импульсы, представленные на фиг.4а. Одновременно с выхода фотодиода 5 снима3.;/://.-хУу J Аналогично, в момент, когда при котором формируют, например, вала ют электрические импульсы, изображенные на фиг.46. В результате импульсам на фиг.46 присваиваются номера(на фиг.46 от 1 до 16). Представим, что для каких-то исследований необходимо измерение угла рассогласования валов и моменты формирования только 5 и 10 импульсов положений ведущего вала. Программными средствами посредством ЦВМ выделяют указанные импульсы (фиг.4с). Аналогично, при вращении ведомого вала форш- руют импульсы начала счета (фиг. 4) и импульсы его положений (фиг.4е). Им так же присваивают номера ( на фиг.4е от 1 до 32). В начале устройство калибруют - определяют номера импульсов положения ведомого вала, соответствующих заранее заданным номерам импульсов положений ведущего вала при синхронном и синфазном вращении. Величину угла рассогласования определяют соотнощением: е,  А ( п - п ), где А - густота прозрачных и непрозрачных полос на растровом диске ведомого вала. Если,например, их 360, то А  360/360 1 градус/деление, п ,у - номер импульса положения ведомого вала, соответствующий первому выделенному импульсу положения ведущего вала при синфазном вращении валов (в указанном примере п , , 6), п I - номер импульса положения ведомого вала, соответствующий первому выделенному импульсу положения ведущего вала, зафиксированному в рабочем режиме вращения валов (в указанном примере п |  4)  /. ведомый вал занимает положение, 10-й импульс положения ведущего
знак угла рассогласования 9.
Очевидно, что при необходимости программа для ЦВМ, посредством которой обрабатывается информация, поступающая с Датчика мгновенных значений углов рассогласования вращающихся валов, может быть такой, что значение угла 0 определяют для каждого импульса положения. На фиг.4 таких импульсов 16. Так же очевидно, что максимальная густота импульсов положения ограничена разрещающей способностью преобразования примененного в устройстве в импульсный электрический сигнал посредством вращающегося растра.
Технико-экономическая эффективность применения Датчика мгновенных углов рассогласования вращающихся валов заключается в следующем:
-он позволяет осуществлять контроль значения углов рассогласования любого количества вращающихся валов для заранее заданных положений ведущего вала или в заранее заданные моменты времени,
-датчик дает возможность определять посредством ЦВМ закон изменения углов рассогласования либо в зависимости от времени, либо от положения ведущего вала, что может найти применение в системах автоматического регулирования для формирования уровней корректирующих воздействий, а так же для научных исследований,
- датчик может быть использован для измерений мгновенных значений крутящих моментов на гибких вращающихся валах. Источники информации: 1. Авторское свидетельство СССР № 1364918, G01L 3/10, 1990
Первый слой покрытия выполнен при использовании следующих материалов:
песок - насыпная плотность р,м-.11, 1440 кг/м; плотность
р 2,65 кг/л; объем межзерновых пустот VnycT.n. 44%; модуль крупности М,-,,, 86; содержание пыли и ила 0,7%;
портландцемент марки 500 ( по пас-порту), минералогический состав среднеалюминатный, нормальная густота цементного теста НГТЦ 24%; р„-,,..п. 1100 кг/м; плотность
р,, 3, 1 кг/л.
Расход воды назначается из условия обеспечения требуемой кон цемент - бездобавочный