183506. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés forgómechanizmusok szögelfordulásmérésére
1 183506 2 A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés forgó mechanizmusok szögelfordulás-mérésére, mely alkalmazható például belső égésű motorok indikátordiagramjainak felvételére vagy üzemanyag előbefecskendezési szögének megállapítására, turbomolekuláris szivattyúk kiegyensúlyozottságának vizsgálatára, HI-FI lemezjátszók mechanizmusának forgástengelyre vonatkoztatott nyomatékainak kiegyensúlyozására, egyenáramú kommutátoros motorok áramfelvétel-ingadozásának ellenőrzésére a szögelfordulás függvényében, vagy homokelőkészítőkben az összekevert anyagok keveredési fokának megállapítására a keverők szögelfordulástól függő nyomatékingadozása alapján. Ismeretes, hogy igen sok esetben a forgó mechanizmusokat jellemző paraméterek szögelfordulás-függvényei a felhasználók szemléletesebb és könnyebben kiértékelhető információt szolgáltatnak, mint az időfüggvények. így például a belső égésű motorok energiatakarékos üzemének beállításához és a műszaki állapot ellenőrzéséhez elsőrendűen fontos az üzemanyag-előbefecskendezési szög és az indikátordiagramok (belső hengernyomás-főtengely szögeifordulás összefüggés) ismerete. A precíziós és/vagy nagytömegű forgó mechanizmusok pl. a turbomolekuláris szivattyúk, HI-FI lemezjátszók vagy turbogenerátorok megfelelő üzemét, a csapágyak maximális élettartamát stb. csak jól kiegyensúlyozott forgó mechanizmussal lehetséges biztosítani. A kiegyensúlyozáshoz a forgástengelyre vonatkoztatott nyomaték-szögelfordulás összefüggés használható fel. Ugyanez a megfontolás igaz a műszaki élet más, egymástól igen távoleső területein is. Az egyenáramú kommutátoros motorok jó hatásfokú működtetéséhez és a csapágyak maximális élettartamának biztosításához a forgástengelyre vonatkoztatott nyomaték-szögelfordulás összefüggést, vagy az ennél jóval egyszerűbben mérhető áramfelvétel-szögelfordulás összefüggést szokás alapul venni. Az öntödei homokelőkészítőkben egyrészt az összekevert anyagok inhomogenitását jellemzi a keverő forgástengelyére vonatkoztatott nyomaték ingadozása a szögelfordulás függvényében, másrészt e nyomaték középértéke a keverék összetételét is mutatja. A felsorolt problémák részleges vagy teljes megoldására a szakirodalomból többféle megoldás ismeretes, melyet sikerrel alkalmaznak. így például a 173 301 számú magyar szabadalomnak, mely az üzemanyag befecskendezésének kezdetét mérő eljárásra tesz javaslatot, továbbfejlesztése a T/19531 számon közzétett magyar szabadalmi bejelentés. Ez egy olyan megoldásra kér szabadalmi oltalmat, melynél az időtartományban mért üzemanyagbefecskendezés kezdetét egy célaritmetika számolja át üzemanyag-befecskendezési szöggé. Egy további igen széles körben alkalmazott, ismert megoldásnál indított üzemű, tárolós oszcilloszkópot alkalmaznak a motorok belső hengernyomásának, a precízós és/vagy nagytömegű forgó mechanizmusok forgástengelyre vonatkoztatott nyomatékának, az egyenáramú kommutátoros motorok áramfelvételének vagy az öntödei homokelőkészítők keverőinek forgástengelyre vonatkoztatott nyomatékának a szög elfordulás szerinti ábrázolására. Ezeknek az oszcilloszkópoknak a képernyőjén u. i. lehetőség van a mérendő paraméter szögelfordulás szerinti leolvasására. Ehhez az oszcilloszkóp katódsugárcsövén a vízszintes tengelyt közvetlenül szögelfordulásban kalibrálják, és a vízszintes eltérést a forgó mechanizmus egy meghatározott helyzetéhez szinkronizálva indítják. Az eddig ismertetett megoldások közös hiányossága, hogy vagy egyáltalán nem alkalmasak digitális jelfeldolgozásra és/vagy a mérendő paramétert nem közvetlenül a szögelfordulás-, hanem az időtartományban határozzák meg. Ismeretesek ugyan optikai vagy mágneses elven működő szöghelyzet-távadók, de ezek nehéz ipari körülmények (szennyezett levegő, erős vibráció és széles hőmérséklettartomány) között nehézkesen alkalmazhatók és csatlakoztatásuk a mérendő mechanizmushoz nehézkes. Találmányunk célja olyan megoldás biztosítása, melynél a forgó mechanizmus paraméterei közvetlenül a szögelfordulás függvényében határozhatók meg és így minden további átszámítás nélkül, közvetlenül felhasználhatók. Ezen kívül célunk a mérés lehetőségének biztosítása nehéz üzemi körülmények között, és a szöghelyzetet meghatározó eszköz csatlakoztatásának egyszerűsítése a forgó mechanizmushoz. Az általunk javasolt eljárás azzal csökkenti az eddig tárgyalt megoldások hátrányait, hogy a szögelfordulás közvetlen méréséhez çi forgó mechanizmus egyetlen tetszőlegesen kijelölt nullahelyzetét egy érzékelő elemmel érzékeljük és az érzékelő elem kimenetén a forgó mechanizmus nullahelyzetével szinkronban megjelenő jellel mint vezető jellel egy erre alkalmasan megválasztott szabályozókör részét képező vezérelhető ütemgenerátor frekvenciáját úgy szabályozzuk, hogy a vezérelhető ütemgenerátornak a forgó mechanizmus egy-egy fordulata alatti impulzusszáma a szöghelyzetmérésre előírt felbontással vagy annak egészszámú többszörösével legyen azonos, és a tetszőleges nullahelyzettől számított pillanatnyi szögelfordulás mérőszámát a legutóbbi szinkronjel óta leszámlált ütemimpulzusok mennyisége szolgáltassa. A javasolt megoldással a forgó mechanizmusok szögelfordulása, amennyiben azok kvázi állandósult fordulatszámmal forognak, nehéz üzemi körülmények között is közvetlenül meghatározható. Az érzékelőfej a mérendő mechanizmushoz egyszerűen csatlakoztatható. A mérési eredmény digitális információként állítható elő, mivel nem egy bonyolult mechanizmussal mérünk, hanem a mérést egy jóval egyszerűbben azonosítható szinkronjelnek a mérésére vezetjük vissza. A szöghelyzet-mérés során azonban gyakran szükséges a szögelfordulás-idő függvény kvázi állandósult állapotának detektálása. Ezt az teszi például szükségessé, hogy a forgó mechanizmus fordulatszáma bekapcsolás után vagy terhelésváltozásnál nem azonnal, hanem csak a tranziens jelenségek lejátszódása után, azaz csak egy meghatározott idő (szögelfordulás) után stabilizálódik. Az általunk javasolt eljárás kiegészíthető a forgó mechanizmus kvázi állandósult állapotának megállapításával úgy, hogy egy erre alkalmasan megválasztott kvázi állandósult állapotot jelző áramkör segítségével, az eljárás szerinti szabályozás hibajelét figyelve 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
