БЕСПРОВОДНОЙ ДАТЧИК КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Техническое решение относится к измерительной технике, а именно к области измерения динамических деформаций на валах и контролю крутильных колебаний, возникающих в судовых машинно-движительных комплексах с использованием беспроводного интерфейса Bluetooth.
Известно устройство для измерения крутильных колебаний - торсиограф с аналого-цифровым преобразователем (см. а.с. RU 60718 U1 МПК G01L 1/10). Торсиограф устанавливается на свободный конец вала, в результате чего колебательное движение вала воспринимается торсиографом и радиопередатчиком, находящимся в корпусе, передается на внешний блок обработки аналогового сигнала и далее на компьютер. Недостатками данного устройства является:
- конструктивная особенность торсиографа, позволяющая устанавливать его только на свободный конец вала;
- наличие громоздкого устройства сопряжения торсиографа с компьютером, усложняет конструкцию;
- маленькая чувствительность, не способность измерения колебаний маленьких амплитуд.
Наиболее близким по конструкции является датчик крутящего момента М21 (см. Интернет информация www.tilkom.com, продукция ООО «ТИЛКОМ» «Датчик крутящего момента М21»). Конструкция датчика состоит из двух частей: измерительного диска (ротора) и приемника, снабженного латунным кольцом, (статора). Измерительный диск, установлен на вал и передает через себя крутящий момент. Статор установлен таким образом, чтобы ротор располагался внутри кольца с зазором 1-3 мм. Измерительный сигнал передается с ротора на статор посредством цифровой телеметрии. Электропитание
передается на ротор с помощью воздушного одновиткового трансформатора. Недостатками данного устройства является:
- наличие токосъемного устройства, усложняет конструкцию;
- съем выходного сигнала с токосъемника дает искажение сигнала.
Техническая задача - создание беспроводного датчика крутильных колебаний со встроенным аналого-цифровым преобразователем, поддерживающим интерфейс Bluetooth, позволяющий уменьшить погрешность при измерении крутильных колебаний, а также позволяющий избежать погрешностей связанных с вибрацией различных деталей и упростить технологию монтажа.
Технический результат - повышение точности измерений крутильных колебаний, расширения области применения, упрощение снятий показаний напряжений деформации с вала и технологии монтажа.
Он достигается тем, что датчик дополнительно содержит микроконтроллер с программным обеспечением и аналого-цифровым преобразователем, соединенным с тензомостом и оснащенным Bluetooth интерфейсом, сопряженным с компьютером, а также литиево-ионный аккумулятор, соединенный с микроконтроллером.
Функциональная схема датчика изображена на рисунке 1. Тензомост 1, установленный на вал, соединяется с инструментальным усилителем 2, который в свою очередь соединен с усилителем 3 и фильтром высоких частот 4. Фильтр 4 подсоединен к аналого-цифровому преобразователю микроконтроллера 5, включающий в себя также радиомодуль Bluetooth интерфейса. Радиомодуль микроконтроллера 5 соединен с высокочастотным усилителем 6.
Устройство работает следующим образом: деформация вала, тензомостом 1 установленным на валу преобразуется в электрический сигнал, который усиливается инструментальным усилителем 2 и нормируется усилителем 3 до нужного значения. Далее аналоговый сигнал фильтруется фильтром высоких частот 4 и передается на аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера 5, кодируется программой микроконтроллера, в цифровой сигнал, составляется протокол передачи в соответствии с протоколом Bluetooth.
Далее цифровой сигнал поступает в радиомодуль микроконтроллера 5, после усиливается высокочастотным усилителем 6 и передается на компьютер, где и регистрируются крутильные колебания.
Благодаря применению в датчике микроконтроллера, с шестнадцати битным аналого-цифровым преобразователем, снижается погрешность при измерении крутильных колебаний. А применение фильтра перед аналого-цифровым преобразованием позволяет избежать погрешностей связанных с вибрацией различных деталей. Применение беспроводного интерфейса Bluetooth, значительно упрощает технологию монтажа датчика и повышает уровень полезного сигнала, что соответственно также уменьшает погрешность при измерении крутильных колебаний.
Положительный эффект:
- повышение точности измерений крутильных колебаний;
- расширения области применения;
- упрощение снятий показаний напряжений деформации с вала и технологии монтажа.