一种转速测试的新方法

　　1　引　　言

　　气动摩擦离合器与气动摩擦制动器(PneumaticFriction Clutch and Pneumatic Friction Brake,以下简称为PFC&PFB)是机械压力机的心脏部件[1]。PFC&PFB是否工作正常很大程度上可从主动(飞轮)系统和从动系统轴的转速变化曲线上发现[2]。因此对飞轮及从动轴的转速测试显得尤为重要。本文就针对这两个转速采用双光耦进行测试的问题进行论述。

　　2　新的转速测试方法

　　两个转速测试系统均是由测试转盘及其紧固装置和光电系统组成。两测速盘外径均为Φ396mm,内径分别为Φ80mm和Φ140mm,齿数为115个,齿高15mm。齿宽和齿间距均为5.4mm,采用厚度为3mm的A3钢板。两测速盘的齿及其上的孔均采用线切割加工而成,故尺寸精度较高。该光电测速装置采用了由砷化镓红外光二极管及光敏三极管组合的型号为ST281C和ST280C两种光耦合器。为了提高测速精度,这里采用的两种光耦合器均带有两对光电开关。红外光发射及接受均从双光耦中的两个窄长槽中进行。

　　将厚度为3mm的上述测速盘的圆顶部齿形放入光耦合器的槽内上,这样当测速码盘转动时就在光耦合器输出端产生一个电压变化信号。通过计数软件记录一定时间间隔内的方波数就可计算出该段时间内的平均转速n,n的计算公式为:

　　采用计算机、数据采集卡及上述的转速传感器,对飞轮及从动轴转速测试的波形如图1和图2所示。

　　因该发光二极管发出的红外光的波长为900nm,比一般的红光波长655mm大很多,其发出光的张角为±45°的锥形红外光,因此一个红外发射二极管的光会同时让两个光敏三极管接受极得到。故图1和图2波形的最低及最大电压分别不为0V和5V。

　　对图1所示的波形图AB段,对应着两光耦从完全处于齿间的位置处开始了测速盘的转动,齿逐渐将一个发光二极管的光遮住,输出的电压逐渐增大,直到B点处齿已将一个发光二极管的光挡住,齿的外缘和光耦的一个槽边缘对齐。考虑到此段齿和光耦的槽边缘间距太小仅为1.2mm,故此段时间很短,从A点到B点的电压上升很快。从B点到C点是齿从一个发光二极管的槽边缘运动到另一个槽的边缘,因为齿逐渐挡住两发光二极管的衍射光,因而电压缓慢上升,当齿边缘运动3mm到光耦的第二个槽的边缘时此段结束。对图1所示的CD段相当于齿的边缘从发光二极管的第二槽的一个边缘运动到另一个边缘(运动距离为0.8mm),齿在很短的时间范围内将第二个发光二极管的光挡住,因而使输出电压急剧上升。图1所示的DE段是当齿从D点再继续运动0.4mm,齿将最大限度地挡住两个二极管发射出的红外光,因而光耦输出电压最大为4.5V左右。其后齿再运动0.4mm,输出电压减小直到齿的右边缘和右边二极管光槽的右边界对齐即图1中的F点。后面的FG,GH和HK段的情况和前述分析对应一致,这里不再论述。