Устройство для определения положения транспортного средства

(56) Заявка Японии У 55-31929,кл, С 05 Р 1/03, В 65 Г 43/00, 1981.Заявка Японии )1 54-10774,кл. С 05 1) 3/00, В 66 С 13/18, 1979,Авторское свидете.пьство СССРМф 1100611, кл. С 05 Г) 1/ОО, 1984.Гринберг И,П Шуляковский Е.А,Измерители индукции переменных магнитных полей. Киев: Техника, 1982,с. 168.Яворский Б,М., Детл Справочник по физике. М.: 974,с, 944,Шимяцский Г.Л. Автоматические системы управления машинами напольногобезрельсового электротранспорта зарубежом. Обзорная информация. МТС.Сер. 4. Организация складского хозяйства, механизация и автоматизацияскладских работ в материально-техническом снабжении. М.; ЦНИИТЭИМС,1983, с, 42.Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС.Пер. с англ, М,; Мир, 1985, с, 572,в ар А.А.Наука, 1 ы ф Г.И., Гембецкий Р,А, МикрАвтоматизированные сист я объектов. Учебное посоу 1 ов, Под ред. Л.Н.Пресну Высшая школа, 1984, с. 87 Фроло процессор мы контро бие для в хина. М,: ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПООЖЕНИЯ ТРАНГПОРТНО 1 О СРЕДГТВА(57) Изобретение относится к сцсте.1 ам автомати еского управления внутрицеховыми транспортными средствами, Цель изобретения - определение наряду с продольным поперечного и углолого смещений трацспортцого средства л местах останова. 1 ля достижения пели петля цаправляющегиндукционного провода в местах останола содержит один перпендикулярный неэкранированный участок и дна экранированных участка, спел гняюших его с направляющим индукционным проладом. На транспортном средстве в вершиах квадрата со стороной вдоль оси транспортного срдства расположены индукционные датчики. Индукционные датчики одной диагонали квадрата воспринимают сигнал от направляющего индукционного провода другой диагонали - от перпендикулярного неэкранированного СР участка петли, Сигнал от каждого индукционного датчика масштабируется и дискретизируется в соответствующем масштабирующем усилителе и аналого- ф пифрпом преобразователе и подается на шифратор, в котором защиты величи- СФР ны смешений для отмасштабированных сигцалов. Для масштабирования использук 1 тся три индикатора. 1 з.п. ф-л ил., 1 табл.31343393 фи оставитель Л.Цаллагоыехред И.Пспович ректор С.Шекм Редактор В.Даик 1 одпис Тираж 863Государственного комитетелам изобретений и открыМосква, Ж, Раушская ак ИИПИ по 30351 134339Изобретение относится к системам автоматического управления транспортными средствами, передвигающимися вдоль индукционного провода, и можетбыть использовано, например, для управления внутрицеховыми робокарами в гибком автоматизированном производстве.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения его поперечного и углового смещения,На фиг. 1 изображено расположение транспортного средства с индукционными датчиками на его борту в месте останова; на фиг. 2 - направляющий индукционный кабель с расположением индукционного датчика, поперечный разрез; на фиг. 3 - функциональная схема устройства для определения положения транспортного средства; на фиг.4 - пример реализации шифратора.Направляющий индукционный провод 1 в месте возможного останова транс портного средства 2 имеет петлю, содержащую один перпендикулярный направляющему индукционному проводу неэкранированный участок 3 и два экранированных участка 4 и 5, на транспортном средстве 2 установлены блок 6 управления и первый - четвертый индукционные датчики 7-10 соответственно, блок 6 управления содержит первый - четвертый масштабирующие усили 35 тели 11 - 14 соответственно, первый черпертый аналого-цифровые преобразователи 15-18 соответственно, шифратор 19 и первый - четвертый индикаторы 20-23 соответственно, а шифратор 40 выполнен на четырех микросхемах ППЗУ 24-27.Экранированные участки 4 и 5 соединяют концы неэкранированного участка 3 с индукционным проводом 1, а индукционные датчики 7-10 расположены в вершинах квадрата, две стороны которого параллельны продольной оси транспортного средства 2, оси двух индукционных датчиков 7 и 9, определяющих одну диагональ квадрата, папаллельны продопьной оси транспортного средства 2, а оси индукционных датчиков 8 и 10 перпендикулярны этой оси.Выходы индукционных датчиков 7-10 соединены с первым - четвертым входами блока 6 управления, которыми являются соответственно входы первого 3 2четвертого масштабирующих усилителей 11-14, выходы которых подключены соответственно к входам первого - четвертого цифроаналоговых преобразователей 15-18, выходы которых соединены с первым - четвертым входами шифратора 19 соответственно, первый четвертый выходы которого подключены к входам первого - четвертого индикатора 20-23 соответственно, а первый - третий выходы являются выходами устройства.Первые входы первой и второй микросхем ППЗУ 24 и 25 совпадают с первым входом шифратора 19, их вторые входы - с его третьим входома выходы микросхем ППЗУ 24 и 25 являются соответственно первым и четвертым выходами шифратора 19. Первые входы третьей и четвертой микросхем ППЗУ 26 и 27 совпадают с вторым входом шифратора 19, их вторые входы - с его четвертым входом, а выходы микросхем ППЗУ 26 и 27 являются соответственно вторым и третьим выходами шифратора 19.Устройство работает следующим образом.При движении или расположении транспортного средства 2 вдоль направляющего индукционного провода 1 излучение от этого провода воспринимается индукционными датчиками 8 и 10, так как их оси перпендикулярны продольной оси транспортного средства 2 и, следовательно, практически перпендикулярны индукционному направляющему проводу, Так как основу индукционных датчиков составляет катушка индуктивности или соленоид, то сигнал, воспринимаемый индукционным датчиком от проводника с переменным током, пропорционален косинусу угла между осью датчика и направлением проводника, а также обратно пропорционален квадрату расстояния между датчиком и проводником. В местах возможного останова транспортного средства индукционные датчики 7 и 9 воспринимают сигнал от неэкранированного участка 3 петли индукционного провода, так как их оси параллельны продольной оси транспортного средства 2 и практически перпендикулярны неэкранированному участку петли. Ввиду того, что оси индукционных датчиков 7 и 9 практически параллельны направляющему индукционному проводу 1, они не вос1343393 я, Где усилпвас 1 а яМ раз и дискретизирует я иод,ом цз соответствующих масштабирующпх усилителей 11 - 145и аналого-цифровых преобразователей15-18, и в цифровой форме подаетсяца сс ответствующий вход шифратора 19,Величина у; выражается через пос- .тупающее в шифратор 19 значение 7,следуюшим образом:М, К,(Н 1)+ (111) = -; (5)15 .,1 ГКч =------- 1 Н+Ь) (б)Ч; трацспортцого средства определяются20 как координаты х и у центра квадрата расположения индукционных датчиков, а угловое смещение - как угол о, между направляющим идукциоццым проводом и стороной квадрата расположения 25 индукционных датчиков, расположеннойвдоль него, из очевидных (фиг. 1) геометрических соотцошения;х (х х ), (7)1Ау = - (у, - у 4 30(2) где 1 чике;К - коэффициент пропорциоцаль- з 5 ности для -го индукциону (х ) меццая.Веси-цны х и у положительны и1соответствунт расп ложению каждогодагчика в своем координатном квадранте в месте остацова транспортногосредства, что легко обеспечивается 5 разцесечием индукционных датчиковблагодаря небольшим отклонениям транспортцого средства 2 при его движении от индукционцого направляющегопровода, не превышающим обычно 40 мм.Таким образом, искомые смещениях, у выражаются через поступающиеца вход шифратора 19 значения Ч; следующим образом: Н 212 К 72- (Н+ ) (11)Ч7(12) принимают его излучение а так какоси индукционных датчиков 8 и 10 прахтически параллельны неэкранированному участку 3 петли индукционного провода, то они не воспринимают его излучение. Излучение экранированныхучастков 4 и 5 петли гасится экранами и индукционными датчиками 7-10 невоспринимается. В качестве экранов используются заземленные металлические трубы.Так как оси индукционных датчиков оказываются практически перпендикулярны соответствующим им индукционным проводам, то величины индуцируемых в них сигналов обратно пропорциональны квадрату расстояния между датчиками и индукционными проводами, Коэффициент пропорциональности зави птот конструктивных особенностей датчиков, величины и частоты тока, протекающего по индукционному проводу иможет считаться неизменным для каждого индукционного датчика в пределах конкретной транспортной сети но неизвестным по величине, Поэтому (фиг,2)Ц.К,Н 2 (1) напряжение, ицдуцирусмоев -м индукционном датного датчика;смещение 1.-го индукциоцного датчика относительноиндукционного провода пооси у(х);высота расположения д-гоиндукционного датчика относительно поверхности движения транспортного средства;Ь - глубина прилегания индукционного провода.Индукционный провод прокладывается на одинаковую глубину Ь на всеч транспортной сети, а индукционные датчики располагаются на одинаковой высоте Н относительно поверхности движения транспортного средства, т.е. КУ (3)у, + (Н+ п)21Сигнал от каждого индукционного датчика поступает в блок б управл Продопьное и поперечное смещения+; = Г, .ов (45 - ь. ); (9) Ь -о ча + чо45 - агссов -(10)0де Г - диагоцал квадрата расположеция цнд,.кционцых датчиковвеличина известная и цеиз= 45 гссов -Веизестныеих опю 1 о"М К,. Для шение1 еделения введено полученной личины: М,Фистеме (4)ф МоКе з Г 2 2 2 3.2 50 мм, 0=150ения определяютточностью 2 мм иопределах 15 с мй при заданных уравной22о 15 мм, Н нейные сме не 30 мм с итывается тот ф мм. Ли- диапазо- угловое что при но положеолжныО,1 ний, ства симальовиях смещениено возможточностью О,Выражения (11)-(14) табулирую при выбранных номинальных напряж ях, соответствующих номинальному положению транспортного средства 2, на первом - четвертом входах шифратора 19 и записываются в микросхемы ППЗУ 24, 26, 27 и 25 соответственно, из которых состоит шифратор 19, Значения, вычисляемые по формулам (11) - (14), соответс венно с первого в четвертого выходов шифратора 19 подаются на входы первого - четвертого индикаторов 20-23. Расположив транспортное средство 2 без отклонений, вращением потенциометров масштабирующих усилителей 11 и 13 подбираются значения М, и М, , соответствую%щие показаниям индикаторов 20 и 23:х + х .Г 2х = 0 и - -= О. АналогичноП 2 тсяенирасПервона он измене еменных ш х от -30 ммичных раззначение но 5 раз ления К от -15 д ико располож лах 30 м от индук0,5 0пазон уд ного провну соотвесигнала АЦ отенциометров масштабиителей 12 и 14 подбираютМ и М, соответствующие показаниям индикаторов 21 и 22: у - 0 и М, = О, После этого устройство является отмасштабируемым и готовым к работе, В местах останова транспортВ ного средства 2 с первого - третьего выходов шифратора 19 будут сниматься соответственно продольное, поперечное и угловое смещения.В качестве примера рассматривается случай максимального отклонения транспортного средства от индукционного провода 30 мм .и максимального отклонения в прокладке индукционного провода 2 мм, учитывая, что в существующих системах эти величины находятся и пределах 10-40 мм и 1-5 мм соответственно (6). Задаются также мако симальное угловое смещение 15 и Ь вращением и рующих усил ся значения М,К;у, + (Н+Ь) 7 М К;83 мм)83 +65 6= 90 М;К,23+65 у, =23 м М К 21 и Очевидно, что изменением вМ. можно установить удобныены входных сигналов для АЦП,также для шифрации. Причем тачений могут быть 9 и 21, 3 ии 28 и т.д. Так как АЦП дискрсигнал от 0 до максимального еличиные удК их зна 7, 12 етирует напряже инальном, без отклонии транспортного среыполняться условия:х + хч 42с= О,2 12150чально определяется диапаний входных и выходных пеифратора. Для представлес точностью 2 мм в пределах до +30 мм требуется 5 двоядов - 1 под знак и 4 под т 0 до (2-1) 2 мм. Аналогич дов требуется дпя представоточностью 1 в пределах +15 . Считая, что смещение тносительно их номинального ия также находятся в предеа их номинальное удаление онного провода составляет 707 = 53 (мм), получим диаения датчиков от индукцион да 23-83 мм. Этому диапазо ствует изменение входного П и шифратора Ч, в преде(20) Х 9 + Х 2 ния, и под входной сигнал необходимо отвести 5 разрядов, выбирается максимальное дискретное значение выходного сигнала А 11 П 32 ед. с рабочим диапазоном 12-28. Приняв номинальное значение Ч, равным 0,5 (12 129) = 20, получим;11".К, = Ч,у,+ (Н+Ь) =20 (53 + 65 ) = 140680 . (18) При масштабировании, несмотря на неизвестные значения Квсе Иф уста 1 навливают равными140680, чтоконтролируется по индикаторам. Поэтому формулы кодирования шифратора цля данного примера имеют вид: 160680 х0,5 (- 4225- 4225 ); Г 140680 1 О Ч,(26)45 Это позволяет вычислять табличные значения только для случаев, когда первая входная величина не превышает вторую входную величину.50В таблице приведены в десятичной и двоичной форме значения первого и второго входных сигналов и вычисленные с заданным числом двоичных разрядов с точностью величины линейного55 смещения (т,е. х и у), углового смещения М и отклонения масштаба х 6 + х 7 -12Для х и у входнымиП 2 Так как каждая из четырех вычисляемых величин зависит только от двух входных величин, то таблицу значений выходных величин достаточно просчитать для различных значений только одной пары входных величин в требуе 30 йом диапазоне, т.е, когда выполняются условия принадлежности входных сигналов диапазону 12-28 ед а вычисляемое значение М, не выходит за пределы (-15) - (+15) . НаполовинуЗг, сокращают таблицу следующие свойства: сигналами являются Ч и Ч, а длях, + х Г 2и0тЧетыре указанные функции можно закодировать на четырех микросхемах 1 РПЗ: КР 556 РТ 6 с организацией по одной микросхеме на каждую функцию.Реализация шифратора 19 на четырех микросхемах ППЗУ КР 556 РТ 6 показана на фиг, 4. В микросхемах 26 и 27 защиты значения у и М, даны в зависимости от Ч и Ч. Старший адресный разряд в них не используется, следующие пять разрядов, соответствующие вторым входам, отводятся под Ч, а на младшие пять разрядов, соответствующие первым входам, подается Ч 6 . С младших пяти разрядов шины данных микросхем 26 и 27 снимаются коды у и о 1. соответственно. Аналогично в микросхемах 24 и 25 защиты значенияхО+ х 2 2х ив-даны в зависимостиР 2отЧ и ЧКодировка микросхем ППЗУ по таблице осуществляется следующим образом. В микросхемы 26 и 24 по адре 1.ам с 1 вх. сигнал(2 вх. сигнал ) (конкатенация кодов) записываются значения линейного смещения, а по адресам с 2 вх, сигнал ) с 1 вх. сигнал ) - значения линейного смешения с инверсным старшим разрядом. В микросхему 27 по адресам ( вх. сигнал, с 2 вх. сигнал ) и с 2 вх. сигнал , ( 1 вх.сигналзаписываются значения угло" вого смещения, а в микросхему 25 по адресам ( вх. сигнал, (2 вх. сигнали (2 вх. сигнал, (1 вх. сигналзаписываются значения отклоне" ния масштаба,Закодированные таким образом микросхемы 24-27, соединенные как показано на фиг. 4, полностью реализуют функции шифратора 19.В качестве масштабирующих усилителей 11-14 можно использовать микросхемы операционных усилителей К 140 УД 6 7 с переменным сопротивлением в цепи обратной связи. Методика построения и пример выполнения АЦП приведены в (8). В качестве индикаторов 20-23 можно использовать светодиоды АЛ 310 с последовательно включенными резисторами сопротивлением 1 кОм, по одному на каждый разряд выходных данных. Формула изобретения 1. Устройотво для определения положения транспортного средства, содержащее направляющий индукционный провод, проложенный под поверхностью движения транспортного средства и имеющий петли в местах останова транспортного средства, на котором установлены блок управления и четыре индукционных датчика, выходы которых подключены к соответствующим входам блока формирования управляющих сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет определенияпоперечного и углового смещения транспортного средства, петля содержитодин перпендикулярный направляющемуиндукционному проводу неэкранированный участок и два экранированных уча стка, соединяющих неэкранированныйучасток с направляющим индукционнымпроводом, индукционные датчики расположены в вершинах квадрата, две стороны которого параллельны продольной 15 оси транспортного средства, оси двухиндукционных датчиков, определяющиходну диагональ квадрата, параллельны продольной оси транспортного средства, а оси двух других индукционныхдатчиков перпендикулярны этой оси.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования управляющих сигналов содержитчетыре масштабирующих усилителя, че тыре аналого-цифровых преобразователя, шифратор и четыре индикатора,причем входы масштабирующих усилителей подключены к соответствующимвходам блока, а выходы - к входам Зо соответствующих аналого-цифровых преобразователей, входы шифратора соединены с выходами соответствующих ана"лого-цифровых преобразователей, авыходы - с входами соответствующих 35индикаторов, входы трех из которыхподключены к соответствующим выходамблока.