ЦИФРОВОЙ ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ
DIGITAL TORQUE SPANNER

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при затяжке резьбовых соединений в процессе сборки и эксплуатации машин или оборудования.
Известен динамометрический ключ, содержащий преобразователь деформации упругого элемента, подключенный к входу первого усилителя, цифровой вольтметр с разрядными индикаторами, подключенный входом к выходу коммутатора, и блок памяти (см. АС №1580188  кл. G 01L 15/06).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является динамометрический ключ, содержащий преобразователь деформации упругого элемента, подключенный к входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, входом подключенный к выходу усилителя, а выходами - к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход первого цифрового компаратора подключен к S-входу первого триггера, выходом подключенного к первому входу элемента «И», а R-входом соединен с R-входом второго триггера, выход второго цифрового компаратора подключен к S-входу второго триггера, инверсным выходом подключенного к второму входу элемента «И», выходом, через первый элемент индикации подключенного к общей шине питания, выход второго триггера через второй элемент индикации также соединен с общей шиной питания (патент RU №2345339 от 27.01.2009 г.).
Недостатком указанного динамометрического ключа является отсутствие информации о качестве затяжки резьбовых соединений, выполненных оператором в течение смены.
Технический результат изобретения - получение информации о качестве затяжки резьбовых соединений, выполненных оператором в течение смены.
Поставленный технический результат достигается тем, что цифровой динамометрический ключ, содержащий преобразователь деформации упругого элемента, подключенный к входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, входом подключенный к выходу усилителя, а выходами - к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход первого цифрового компаратора подключен к S-входу первого триггера, выходом подключенного к первому входу элемента «И», а R-входом соединен с R-входом второго триггера, выход второго цифрового компаратора подключен к S-входу второго триггера, инверсным выходом подключенного к второму входу элемента «И», выходом, через первый элемент индикации подключенного к общей шине питания, выход второго триггера через второй элемент индикации также соединен с общей шиной питания, снабжен третьим цифровым компаратором, третьим регистром памяти, счетчиком импульсов, блоком памяти, элементом задержки, элементом «ИЛИ», вторым элементом «И», выходом через третий элемент индикации соединенный с общей шиной питания, первый вход второго элемента «И» подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход - к инверсному выходу второго триггера, информационные входы третьего регистра памяти и первые входы третьего цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы третьего регистра памяти подключены к вторым входам третьего цифрового компаратора, а выход третьего цифрового компаратора подключен к входу «Запись» третьего регистра памяти, информационный вход счетчика импульсов и вход «Запись» блока памяти через элемент задержки соединены с выходом первого триггера, информационные выходы счетчика импульсов соединены с адресными входами блока памяти, информационные входы блока памяти соединены с информационными выходами третьего регистра памяти, а информационные выходы блока памяти подключены к порту сопряжения с персональным компьютером, первый вход элемента «ИЛИ» через кнопку управления соединен с шиной «Напряжение логической единицы», вторым входом - с выходом элемента задержки, а выходом  - к R-входам счетчика импульсов, третьего регистра памяти и первого и второго триггера.
На  чертеже изображена блок-схема цифрового динамометрического ключа.
Цифровой динамометрический ключ содержит преобразователь 1 деформации упругого элемента, подключенный к входу усилителя 2, аналого-цифровой преобразователь 3, входом подключенный к выходу усилителя 2, первый 4 и второй 5 регистры памяти. Выходы аналого-цифрового преобразователя 3 подключены к первым входам первого 6 и второго 7 цифровых компараторов, выход первого 6 цифрового компаратора подключен к S-входу первого 8 триггера, выходом подключенного к первому входу элемента 9 «И», а R-входом соединен с R-входом второго 10 триггера, выход второго 7 цифрового компаратора подключен к S-входу второго 10 триггера, инверсным выходом подключенного к второму входу элемента 9 «И», выходом, через первый 11 элемент индикации подключенного к общей шине 12 питания, выход второго 10 триггера через второй 13 элемент индикации также соединен с общей шиной 12 питания, третий 14 цифровой компаратор, третий 15 регистр памяти, счетчик 16 импульсов, блок 17 памяти, элемент 18 задержки, элемент 19 «ИЛИ», второй элемент 20 «И», выходом через третий 21 элемент индикации соединенный с общей шиной 12 питания, первый вход второго 20 элемента «И» подключен к инверсному выходу первого 8 триггера, а второй вход - к инверсному выходу второго 10 триггера, информационные входы третьего 15 регистра памяти и первые входы третьего 14 цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя 3, информационные выходы третьего 15 регистра памяти подключены к вторым входам третьего 14 цифрового компаратора, а выход третьего 14 цифрового компаратора подключен к входу «Запись» третьего 15 регистра памяти, информационный вход счетчика 16 импульсов и вход «Запись» блока 17 памяти через элемент 18 задержки соединены с выходом первого триггера 8, информационные выходы счетчика 16 импульсов соединены с адресными входами блока 17 памяти, информационные входы блока 17 памяти соединены с информационными выходами третьего 15 регистра памяти, а информационные выходы блока памяти подключены к порту 22 сопряжения с персональным компьютером, первый вход элемента 19 «ИЛИ» через кнопку 23 управления соединен с шиной 24 «Напряжение логической единицы», вторым входом - с выходом элемента 18 задержки, а выходом - к R-входам счетчика 16 импульсов, третьего 15 регистра памяти и первого 8 и 10 второго триггера.
Динамометрический ключ работает следующим образом. Предварительно в регистры 4 и 5 памяти записывают код минимально допустимого значения крутящего момента и код максимально допустимого значения крутящего момента, нажимают кнопку 23 управления. При этом на выходе элемента 19 «ИЛИ» появляется импульс напряжения, которым осуществляется сброс регистра 15 памяти, счетчика 16 импульсов и установка триггеров 8 и 10 в исходное состояние. Условие совпадения для элемента 20 «И» начинает выполняться и на его выходе появляется напряжение логической единицы и индикатор 21 загорается, чем осуществляется сигнализация о готовности ключа к затяжке. Ключ устанавливают на гайку и приступают к затяжке резьбового соединения.
При затяжке резьбового соединения в преобразователе 1 деформации упругого элемента появляется напряжение, пропорциональное величине приложенного крутящего момента. Это напряжение поступает на вход усилителя 2, с выхода которого поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 3.
На выходах соответствующих разрядов аналого-цифрового преобразователя 3 появляется цифровой код, соответствующий величине приложенного крутящего момента.
Этот код поступает на информационные входы регистра 15 памяти и вторые входы цифровых компараторов 6, 7 и 14. На первые входы цифрового компаратора 14 поступает цифровой код с выходов регистра 15 памяти. При этом если код на выходах регистра 15 памяти меньше кода с выходов аналого-цифрового преобразователя 3, то на выходе цифрового компаратора 14 появляется импульс, по которому код с выходов аналого-цифрового преобразователя 3 переписывается в регистр 15 памяти. Таким образом, на выходах регистра 15 памяти формируется код, пропорциональный максимальному значению крутящего момента при затяжке данного резьбового соединения.
На первые входы цифровых компараторов 6 и 7 поступает цифровой код с выходов регистров 4 и 5 памяти, соответствующий минимально допустимому и максимально допустимому значению крутящего момента.
Если код с выходов аналого-цифрового 3 меньше кодов минимально допустимого и максимально допустимого момента затяжки, то на выходах цифровых компараторов 6 и 7 напряжение логического нуля, триггеры 8 и 10 находятся в «нулевом» состоянии, на выходе элемента 9 «И» также напряжение логического нуля и элементы 9, 13 индикации не горят, что свидетельствует о том, что крутящий момент ниже нормы.
При достижении моментом нижней установленной границы код с выходов аналого-цифрового преобразователя 3 становится больше кода с выходов регистра 4 памяти, на выходе цифрового компаратора 6 появляется напряжение логической единицы, триггер 8 срабатывает, на его выходе появляется напряжение логической единицы, условие совпадения для элемента 20 «И» перестает выполняться и индикатор 21 гаснет, а условие совпадения для элемента 9 «И» начинает выполняться, на его выходе появляется напряжение логической единицы и загорается элемент 11 индикации, что свидетельствует о том, что крутящий момент достиг установленной величины. Оператор прекращает затяжку и снимает ключ с затянутого резьбового соединения.
Если по каким-либо причинам затяжка не прекратилась и момент на ключе превысил верхнюю установленную границу, то на выходе цифрового компаратора 7 появляется напряжение логической единицы, второй триггер 10 устанавливается в единичное состояние, условие совпадения для элемента 9 «И» перестает выполняться, элемент 10 индикации гаснет, а загорается элемент 13 индикации, сигнализирующий о превышении установленной величины крутящего момента затяжки.
При срабатывания триггера 8 начинается отсчет времени, определяемый элементом 18 задержки, которая устанавливается в зависимости от условия работы от 1 до 5 секунд. После окончания задержки, определяемой элементом 18, на его выходе появляется импульс, передним фронтом которого осуществляется запись в блок 17 памяти кода максимального значения момента при затяжке данного резьбового соединения, с выходов регистра 15 памяти, который является моментом затяжки данного резьбового соединения и номера затяжки с выходов счетчика 16 импульсов, а задним фронтом импульса с выхода элемента 18 задержки осуществляется сброс содержимого регистра 15 памяти, увеличивается на единицу содержание счетчика 16 импульсов и осуществляется установка триггеров 8 и 10 в исходное состояние. При этом индикаторы 9 и 13 гаснут и загорается индикатор 21, сигнализирующий, что можно приступать к затяжке следующего резьбового соединения.
После окончания рабочей смены через порт 22 можно подключить ключ к компьютеру и проконтролировать результаты затяжек. Введение в цифровой динамометрический ключ, содержащий преобразователь деформации упругого элемента, подключенный к входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, входом подключенный к выходу усилителя, а выходами - к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход первого цифрового компаратора подключен к S-входу первого триггера, выходом подключенного к первому входу элемента «И», а R-входом соединен с R-входом второго триггера, выход второго цифрового компаратора подключен к S-входу второго триггера, инверсным выходом подключенного к второму входу элемента «И», выходом, через первый элемент индикации подключенного к общей шине питания, выход второго триггера через второй элемент индикации также соединен с общей шиной питания третьего цифрового компаратора, третьего регистра памяти, счетчика импульсов, блока памяти, элемента задержки, элемента «ИЛИ», второго элемента «И», выходом через третий элемент индикации соединенный с общей шиной питания, первый вход второго элемента «И» подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход - к инверсному выходу второго триггера, информационные входы третьего регистра памяти и первые входы третьего цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы третьего регистра памяти подключены к вторым входам третьего цифрового компаратора, а выход третьего цифрового компаратора подключен к входу «Запись» третьего регистра памяти, информационный вход счетчика импульсов и вход Запись» блока памяти через элемент задержки соединены с выходом первого триггера, информационные выходы счетчика импульсов соединены с адресными входами блока памяти, информационные входы блока памяти соединены с информационными выходами третьего регистра памяти, а информационные выходы блока памяти подключены к порту сопряжения с персональным компьютером, первый вход элемента «ИЛИ» через кнопку управления соединен с шиной «Напряжение логической единицы», вторым входом - с выходом элемента задержки, а выходом - к R-входам счетчика импульсов, третьего регистра памяти и первого и второго триггера, что  позволило получать информации о качестве затяжки резьбовых соединений, выполненных оператором в течение смены.