Układ do pomiaru momentu obrotowego z optyczną transmisją sygnału

• Autorzy: Orlewski W. , Zatorski A.

Warianty tytułu

EN

A system for measurement of torques with optical transmission of the signal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podczas badania elektromechanicznych charakterystyk maszyn elektrycznych zachodzi konieczność pomiaru ich momentu obrotowego. W tym celu na wirującym wale badanej maszyny instalowany jest zespół czujników (najczciej tensometrycznych), stanowiących część układu pomiarowego, w którym powstaje sygnał niosący informację o mierzonym momencie. Sygnał ten jest następnie transmitowany z wirującego wału do stacjonarnej części układu pomiarowego. W zastosowanym przez autorów rozwiązaniu wykorzystano w tym celu bezprzewodowe łącze optyczne pracujące w zakresie podczerwieni. Część nadawcza układu pomiarowego została zainstalowana na wale maszyny służącej jako hamownica badanego silnika. Zawiera ona stałoprądowy mostek tensometryczny, baterię zasilającą, wzmacniacz napięcia nierównowagi mostka, przetwornik U/f oraz diodę elektroluminescencyjną umieszczoną w otworze wykonanym w osi wirującego wału. Wytworzony sygnał impulsowy o częstotliwości rzędu 10 kHz odbierany jest w stacjonarnej części układu pomiarowego, zawierającej: fototranzystor (umieszczony również osiowo względem wydrążonego wału), wzmacniacz, przetwornik f/U, woltomierz cyfrowy i wyjęcie rejestracyjne. Skalowania układu pomiarowego dokonano w warunkach statycznych, zadając wzorcowe wartości momentu skręcającego unieruchomiony wał maszyny hamującej. Zaproponowana przez autorów metoda ma szereg zalet, do których należą: brak w torze transmisji sygnału pierścieni ślizgowych i szczotek (metoda bezprzewodowa), ze względu na zastosowanie modulacji FM odporność na zakłócenia analogowe, w porównaniu z innymi metodami bezprzewodowymi (np. wykorzystującymi transformatory wirujące), stosunkowo prosty układ elektroniczny. Przedstawiony przez autorów układ umożliwia pomiar momentu obrotowego w zakresie 0 - 30 Nm przy prędkościach obrotowych w przedziale 0 - 1500 obr/min z niepewnością nie większą niż 1%.

EN

When investigating mechanical characteristics of electric machines it becomes necessary to measure their torques. Sets of sensors (most often strain gages) are installed on the shaft of the examined machine being a part of a measuring system, producing a signal informing on the measured torque. This signal is then transmitted from the rotating shaft to the stationary part of the measuring system. The solution applied by the present Authors uses to this aim a wireless optical connection operating in the infrared range. The emitter of this measuring arrangement was installed on the shaft of the machine serving as electric dynamometer of the tested motor. It includes a d.c. full bridge circuit with strain gages, a battery supplying power, an amplifier of the bridge unbalance voltage, a U/f converter and a light emitting diode placed in the axis of the rotating shaft. The produced pulsating signal with a frequency of the order of 10 kHz is received in the stationary part of the measuring arrangement, composed of: a phototransistor (also placed in the axis of the hollow shaft), amplifier, f/U converter, digital voltmeter and a recording output. The measuring system was calibrated in static conditions by putting-in calibrating values of the torques, twisting the stopped shaft of the electric dynamometer. The method of signal transmission, suggested by the present Authors has a series of advantages such as: absence of sliding rings and brushes in the transmission chain (a wireless method), resistance to analog interferences (frequency modulation), a relatively simple electronic system as compared with other wireless methods, e.g. those using radio-connections. The system presented by the Authors allows to measure torques within 0 - 30 Nm at speeds of 0 - 1500 rev/min with uncertainties below 1%.

Słowa kluczowe

PL

pomiar momentu; łącze optyczne

EN

torque measuring; optical link

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 53, nr 9 bis
• Strony: 535--537
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Orlewski W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Katedra Maszyn Elektrycznych, Katedra Metrologii

autor

Zatorski A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Katedra Maszyn Elektrycznych, Katedra Metrologii

Bibliografia

• [1] Przygoda D. A., Szulce A., Boreta B., Nakonieczny A.: Wybrane problemy pomiaru momentu obrotowego maszyn elektrycznych. XXX Sympozjum Maszyn Elektrycznych; Współczesna problematyka maszyn indukcyjnych. Kazimierz Dolny 13-17 czerwca 1994, str. 383-338.
• [2] Styburski W.: Przetworniki tensometryczne. Konstrukcja, projektowanie, użytkowanie. WNT, Warszawa 1971.
• [3] Roliński Z.: Tensometria oporowa. Podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań. WNT, Warszawa 1981.
• [4] Hoffmann K.: An Introduction to Measurements usmg Strain Gages. Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt 1989.
• [5] Orlewski W.: Pomiar sprawności elektrycznych zespołów napędowych zasilanych napięciem odkształconym. Wiadomości Elektrotechniczne nr 21-22, listopad 1984, str. 525-526.
• [6] Noga M., Czajkowski J., Pankow J., Orlewski W.: Fernmeßtechnisches System zur Ubergabe der Meßsignale von rotierenden Teilen. 28. Intern. Wiss. Koll. TH Ilmenau 1983, Vortrogsreihe ,.Elektrische Maschinen und Antriebe", str. 65-67.
• [7] Katalog firmy Analog Devices Inc. 1992, 1996.