Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины

Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к техни- . ческим средствам информационных систем и может быть использовано в автоматизированных системах для измерения перемещения и счета предметов,контроля перемещения и положения рабочего органа машины, движущихся в прямом и обратном направлениях. Устройство обладает высокой точностью за счет формирования корректирующего сигнала , совпадающего с определенным положением контролируемого рабочего органа машины. На валу рабочего органа установлен диск с лепестками, один из которых перекрывает лишь один датчик , а остальные по три сразу. По о Q (Л с: к со GD сл 1C 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1236524

А1 (50 4 С 07 С 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° (.л ° а

4"иг /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3776981/24-24 (22) 06.08.84 (46) 07.06.86. Бюл. В 21 (71) Киевский институт автоматики им. XXU съезда КПСС (72) E.È. Мейбаум, Л.Л. Прядкин, Л.А. Любовский и В.С. Ткачев (53) 681.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 11 926698, кл. G 07 C 3/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

И - 993300, кл. G 07 С 3/10, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕРЕ—

МЕЩЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА МАШИНЫ (57) Изобретение относится к техни-, ческим средствам информационных систем и может быть использовано в автоматизированных системах для измерения перемещения и счета предметов,контроля перемещения и положения рабочего органа машины, движущихся в прямом и обратном направлениях. Устройство обладает высокой точностью за счет формирования корректирующего сигнала, совпадающего с определенным положением контролируемого рабочего органа машины. На валу рабочего органа установлен диск с лепестками, один из которых перекрывает лишь один датчик, а остальные по три сразу. По

123652 сигналам с датчиков 1-3 формирователями 4-6 импульсов формируются передние и задние фронты сигналов.

Логическая обработка сигналов осуществляется элементами И 10-17, элементами ИЛИ 18-27, дешифраторами 34 и 35. Выделение фронтов сигналов в процессе логической обработки осуществляется формирователями 7 и 9 импульсов. Функции промежуточной

4 памяти .обеспечивают триггеры 28-33.

Подсчет числа импульсов, соответствующего угпу поворота вала рабочего органа, происходит н счетчиках 36 и 37, Устройство обеспечивает формирование корректирующего импульса при пересечении узким лепестком диска зоны визирования датчика в определенной точке пути перемещения рабочего органа. 6 ил. широкие.

Изобретение относится к техническим средствам информационных систем и может быть использовано в автоматизированных системах для измерения перемещения и счета предметов, контроля перемещения и положения рабочего органа машины, движущихся в прямом и обратном направлениях.

Цель изобретения — повышение точности контроля перемещения рабочего органа машины за счет формирования корректирующего сигнала, совпадающего с определенным положением контролируемого рабочего органа машины.

На фиг, 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 — диск устройства; на фиг. 3 — диаграмма расположения характерных точек на пути перемещения рабочего органа машины, на фиг. 4-6 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый, второй и третий датчики 1-3, с первого по шестой формирователи 4-9 импульсов, с первого по четвертый элементы И 10-13, седьмой, пятый, шестой и восьмой элементы И 14-17, с первого по седьмой элементы ИЛИ 18-24, десятый, восьмой и девятый элементы

ИЛИ 25-27, первый, второй, шестой, пятый, третий и четвертый триггеры

28-33 первый и второй дешифраторы

34 и 35, первый и второй счетчики

36 и 37.

Кроме того, в устройство входит диск 38 с лепестками 39 и 40, установленный на валу 41 рабочего органа. На диске расположен один узкий лепесток 40, остальные лепестки 39

На диаграммах представлены эпюры напряжений U на выходах (входах) элементов. Цифры при букве U соответствуют номерам элементов (фиг.i), при этом,цля каждой строки последо— вательность импульсов соответствует порядку расположения цифр при букве (1, а стрелка указывает направление, при котором возникают счетные импульсы (слева направо — направление прямое). Применительно к счетчикам 37 и 36 приняты обозначения соответственно "Код 37" и "Код 36", Характерные точки (фиг.3) выбираются из следующих соображений. Нулевая точка (НТ) выбирается за пределами возможного хода в обратном направлении контролируемого механизма.

Нулевой точке соответствует нулевое значение на выходе счетчика 36.

Такой выбор нулевой точки исключает появление на выходе счетчика 36 кода, соответствующего области отрицательных значений, при переходе счетчика через "Ноль" в режиме вычитания и, таким образом, позволяет формировать на выходе устройства (на выходе счетчика 36) код величины перемещения в положительной области значений, Контрольная (КТ) и промежуточная (ПТ) точки выбираются на позициях, предшествующих (при обратном направлении движения) позиции исходного положения контролируемого механизма.

Расстояние между точками КТ и ПТ выбирается, исходя из максимальной величинь1 рассогласования между измеренной и реальной величинами перемещения механизма. В контрольной точке

1 36524

30

55 производится коррекция значения счетчика 36. При прохождении механизмом промежуточной точки в устройстве формируется сигнал, разрешающий прове. дение коррекции счетчика 36.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала двигателя, на котором установлен диск 38, и пересечении широкими лепестками 39 зоны контроля (визирования) датчиков 1-3, на их выходах образуются последовательности перекрывающихся импульсов, диаграммы напряжений которых для прямого направления вращения изобра- 15 жены на фиг. 4. При этом на первых выходах формирователей 4-6 формируются импульсы минимальной длительности от .передних фронтов сигналов соответственно датчиков 1-3, а на вторых 2р выходах — от задних фронтов.

При исправных датчиках 1 3 (фиг.

4Q сигнал, возникающий на первом выходе формирователя 6, поступая через элемент ИЛИ 20, переводит триг- 25 гер 29 в единичное состояние, так как к моменту появления этого сигнала на один из входов элемента И 12 выставлен единичный (разрешающий) сигнал с выхода элемента И 10. По заднему фронту сигнала, формирующегося на выходе формирователя 8 импульсов, на третьем выходе дешифратора 34 выделяется импульс счета, который через элементы ИЛИ 23 и 26

35 сбрасывает счетчик 37 и переводит в единичное состояние (или подтверждает единичное состояние) триггер

30 направления, а через элемент ИЛИ

21 добавляет в счетчик 36 единицу и возвращает через элемент ИЛИ 25 в исходное состояние триггер 29. Функция, реализуемая в данном случае на третьем выходе дешифратора 34 следующая: = 4F2 10) 29Т где 4F2 — сигнал на втором выходе

h формирователя 4 импульсов, 100 — импульс, формируемый по заднему фронту сигнала на выходе элемента И 10 формирователем 8 импульсов, 29Т вЂ” сигнал на выходе триггера 29.

При отказе вида "1" датчика (фиг. 4 ) и отказе вида "0" датчика

2 (фиг.4e) в переходном режиме триггер 29 переводится в единичное состояние аналогично случаю с исправными датчиками 1-3. Сигнал счета,фор-. мируемый на третьем выходе дешифратора 34, реализует следующую функцию: — 5F2 10U 29Г, где 5F2 — сигнал на втором выходе формирователя 5 импульсов, При отказе вида "1" датчика 2 (фиг.46) или 3 (фиг. 4z) и при отказе вида "0" датчика 1 (фиг.4$) в переходном режиме порядок срабатывания элементов и функцчя выходного сигнала на третьем выходе дешифратора 34 аналогичны случаю с исправными датчиками 1-3.

При отказе вида "0" одного из датчиков 1-3 (фиг. 4),e,Фс) в установившемся режиме триггер 29 в единичное состояние не переводится, так как эле. мент И 12 закрыт нулевым сигналом, поступающим с выхода элемента И 10, Сигнал счета в этом случае формируется следующим образом. На первом выходе дешифратора 34 формируется сигнал, перебрасывающий триггер 32 в нулевое состояние и реализующий следующие функции: при отказе датчика 1 f = 3D 5F2- 29 Т, где ЗТ7 — сиг нал на выходе датчика 3; при отказе датчика 2

4F2 - ЗР 29Т где 4Г2 — сигнал на втором выходе формирователя 4; при отказе датчика 3

Y = 4F2 2ь)29г, где 20 — сигнал на выходе датчика 2.

Импульсный сигнал, формирующийся по заднему фронту сигнала на выходе элемента ИЛИ 18 формирователем 7 импульсов, поступает в качестве счетного импульса через открыгый триггером 32 элемент И 15 на вход элемента

ИЛИ 26 и реализует операции, указанные в случае с исправными датчиками

1-3.

При отказе вида 0" датчика 3 (фиг.4х) в переходном режиме выполняются операции аналогично случаю с исправными датчиками 1-3 за исключением того, что на третьем выходе дешифратора реализуется функция — 5Р2 - 18 ИЛИ ° 29T, где 18 ИЛИ вЂ” импульс, формируемый по заднему фронту сигнала на выходе элемента

ИЛИ 18 формирователя 7 импульсов.

1236524!

20

При обратном направлении вращения вала двигателя и соответственно обратном направлении перемещения контролируемого механизма описание функционирования устройства (при пересечении широкими лепестками 39 диска

38 зоны визирования датчиков 1-3 аналогично случаю прямого направления в силу симметричности схемы при замене элементов ИЛИ 20, И 15, ИЛИ 23, ИЛИ 21, триггеров 29 и 32, первого и третьего выходов дешифратора 34 на соответственно элементы ИЛИ 19, И 16, ИЛИ 24 ИЛИ 22, триггеры 28 и 33, второй и четвертый выходы дешифратора 34.

Б этом случае функции, реализуемые на выходах дешифратора 34, следующие: на втором выходе

28Т (5Р2

28Т(6Г2 -100 Л Г2 10Ц 75 2 18ИЛИ) где 28 Т вЂ” сигнал на выходе триггера 28;

6F2 — сигнал на втором выходе формирователя 6, IO — сигнал на выходе датчика 1.

В случае реверсирования машины при засвеченных датчиках 1-3 широким леЗО пестком 39 диска 38 из прямого направления (фиг.5д) счетный импульс формируется следующим образом: на втором выходе дешифратора 34 формируется импульс, реализующий функцию

6F2 1D 28Т.

По импульсу с второго выхода дешифратора 34 триггер 33 переводится в нулевое состояние и открывает элемент И 16. Импульсный сигнал с выхода элемента ИЛИ 18 поступает в качестве счетного импульса через элемент И 16 на вход элемента ИЛИ ?4 и далее — аналогично случаю с исправными датчиками 1-3.

При этом сформированный счетный импульс является ложным, так как его появление не отражает факт перемещения механизма на величину, равную одной дискрете и соответствующую расстоянию между двумя соседни5О ми лепестками диска 38, В случае реверсирования машины при засвеченных датчиках 1-3 широким лепестком 39 диска 38 из обратного направления (фиг, 5О) счетный (и в этом 55 случае ложный) импульс формируется как функция сигнала с первого выхода дешифратора 34, запомненного триггером 32, и сигнала с выхода формирователя 7 импульсов — Р2 ° 3D 29Т 18 ИЛИ

Формирование счетных импульсов при пересечении зоны визирования датчиков

1-3 узким лепестком 40 диска 38 осуществляется следующим образом (фиг.6)

1(мпульсы от передних фронтов сигналов датчиков 1-3 формируются формирователями 4-6 соответственно и поступают на С-вход счетчика 37. При этом с;.етный импульс не формируется и соответственно счетчик 37 по

Б-входу в исходное состояние не устанавливается. Далее, при поступлении импульсов первых выходов формирователей 4-6 на С-вход счетчика

37 (при пересечении зоны визирования датчиков 1-3 следующим широким .лепестком 39) на его выходе Q появляется счетный (соответствующий коду 4} импульс, который, поступая в качестве счетного импульса через один из открытых элементов И 13 и 14 и один из элементов ИЛИ 21 и 22, учитывается в счетчике 36.

Сигнал коррекции счетчика 36 формируется следующим образом (фиг.1, 3 и 6). При движении рабочего органа машины в обратном направлении счетчик 36 работает в режиме вычита-. ния. При поступлении контролируемого механизма в точку ПТ (промежуточная точка) в счетчике 36 появляется код, который через дешифратор 35 переводит в единичное состояние триггер 31.

Сигнал с выхода триггера 31 поступает на вход элемента И 17, тем самым подготавливая к прохождению через него корректирующего импульса на

-вход счетчика 36. После реверсирования машины пересечение первым узким лепестком 40 (в точке KT) зоны визирования датчиков 1-3 обеспечивает формирование на выходе счетчика

37 импульсного сигнала, который, поступая через элемент И 17 на л -вход счетчика 36, переводит его в состояние, соответствующее коду КТ, а затем устанавливает триггер 31 в исходное состояние, Формула изобретения

Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины, содержащее датчики, выходы первого, второго и третьего датчиков соединены

l236524 с входами первого, второго и третьего формирователей импульсов, с входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ и с первым, вторым и третьим входами первого дешифратора, выход первого элемента ИЛИ через четвертый формирователь импульсов подключен к четвертому входу первого дешифратора, первые выходы первого, второго и третьего формирователей импульсов соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами первого дешифратора, выход первого элемента И подключен к первым входам второго и третьего элементов И, пятый формирователь импульсов, второй и третий элементы ИЛИ, четвертый элемент И, четвертый и пятый элементы

ИЛИ, выходы которых подключены к информационным входам первого счетчика, первый и второй триггеры, выходы которых соединены с восьмым и девятым входами первого дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, р с целью повышения точности устройства, в него введены шестой формирователь импульсов, второй дешифратор, второй счетчик, элементы И, ИЛИ, на валу рабочего органа установлен диск с лепестками, выход первого элемента И через пятый формирователь импульсов соединен с десятым входом первого дешифратора, первый и второй выходы которого подключены к

35 первым входам третьего и четвертого триггеров, выходы которых соединены с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых подключены к первым входам шестого и седьм6го элементов ИЛИ, выходы которых через восьмой элемент ИЛИ соединены с установочным входом второго счетчика, выход которого через шестой формирователь импульсов подключен. к первым входам четвертого, седьмого и восьмого элементов И и пятого триггера, выход которого соединен с вторым входом восьмого элемента И, выi

I g ход которого подключен к установочному входу первого счетчика, выход которого через второй дешифратор соединен с вторым входом пятого триггера, выход четвертого формирователя импульсов подключен к вторым входам третьего, четвертого триггеров и пятого, шестого элементов И, вторые выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами второго элемента ИЛИ, который подключен к второму входу второго элемента И и к первому входу девятого элемента ИЛИ, вторые выходы второго и третьего формирователей импульсов соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам третьего элемента И и девятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом второго счетчика, третий и четвертый выходы первого дешифратора подключены соответственно к вторым входам шестого и седьмого элементов ИЛИ, выходы которых соединены с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ и с входами шестого триггера, выходы которого подключены к вторым входам четвертого и седьмого элементов И, выходы которых соединены с вторыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, выходы которых через десятый элемент ИЛИ подключены к первым входам первого и второго триггеров, выходы второго и третьего элементов

И соединены с вторыми входами первого и второго триггеров, ширина 3, одного лепестка и ширина с других лепестков диска определяются из математических выражений

I где д — ширина зоны контроля датчика, b — расстояние между соседними датчиками. об, g

1? 56524 и о

О7 иг (/5 ию

UZ

vs

1236524 иг ио и7 и,уФ я /б ó 1 f5 игз иг ия7 4

Ко/,77

U3 ито

UZd цяи/д

ugly/4

USO/1 ——

/йи 5б

ОЛ У/

Составитель Г. Усачев

Техред И.Гайдош

Корректор Т. Колб

Редактор А. Сабо

Заказ 3095/54 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4