Способ определения положения многопозиционного механизма и устройство для его осуществления

(504 С 08 С сРРгг 1 Р -. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВйБАИот ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ МНОГОПОЗИЦИОННОГО МЕХАНИЗМА И УСТРОЙСТВО 7 ТДЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается измерения и может быть использовано в любой отрасли для определения положения многопозиционного объекта. Способ основан на формировании первого и второго аналогового сигналов, соответствующих положению многопозицион ного объекта, изменяющихся ступенча"то с постоянным шагом квантованияпо амплитуде и по длительности рабочего хода и сдвинутых по отношениюодин к другому на половину шагаквантования по длительности рабочего хода, добавлении к обоим сигналам дополнительного, равного максимальной амплитуде, длительностью,равной 1/4 шага квантования по дли-тельности рабочего хода, и сдвинутого по отношению к началу ступеникаждого аналогового сигнала на 3/4длительности шага квантования подлительности рабочего хода и опре- .делении .соответствующим суммированием сигналов положениямеханизма,Устройство содержит датчик, переключатель, преобразователь амплитуды, арифметическо-логический блок,блок масштабирования и управляемыйгенератор.2 с.и 1 з.п.ф-лы, 3 ил,1243008 юстрого однозначное соответствие комбинаций амплитуд ступенек двух аналоговых сигналов, изменяющихся равномерно ступенчато на постоянный,одинаковый для обоих сигналов шагквантования, при этом оба сигнала изменяются в одинаковом диапазоне.Ступеньки отделены друг от другамаксимальным значением сигнала, при О этом все ступеньки и максимумы вфункции от перемещения механизмаимеют постоянные длительности, пСтупенька" и максимум сигнала образуютпостоянный шаг, в когором их длитель 5 ности связаны соотношением: Ьс м где Ь - длительность ступенькисигнала;Ьм - длительность максимумасигнала;Оба сигнала имеют одно и то же .25направление изменения возрастанияили убывания амплитуд в ступеньках,но при этом один сигнал смещен относительно другого на полшага квантования по длительности рабочего хода,в результате чего максимум одногосигнала приходится на среднюю третьступеньки другого сигнала. Определение позиции механизма сводится к последовательному выполнению следующих арифметических и логических операций согласно системе уравнений1(9) 1 Л = п(е) - пь 3 и"Я где 1 - номер ступеньки аналогово" го сигнала; Изобретение относится к областиизмерения и может быть использованов любойртрасли дляопределения поло-жения многопозиционногомеханизма.Цель изобретения - повышение точ"ности определения положения многопозиционного механизма при относительной простоте датчика первичногопреобразователя) и минимальном числе проводников в линии связи.На фиг.1 а и б соответственно приведены диаграммы первого и второгоаналоговых сигналов; на фиг 2 -функциональная схема устройства; нафиг. 3вариант выполнения арифметическо-логического блока.Для удобства первый 1 и второй 2аналоговые сигналы приведены нафиг.1 а и б, на которых горизонтальная ось 3 снабжена полимерами позиций п(д ) и ( ) многопозиционногомеханизма, на вертикальной оси 4откладывается квантованная амплитуда аналогового сигнала от А до АНа фиг. 2 приведены датчик 5,переключатель 6, преобразователь 7амплитуды сигнала, арифметическо-логический блок 8, блок 9 масштабирования, управляемый генератор 10.На фиг. 3 приведен задатчик 11констант, блок 12 сравнения, блок 13деления, инвертор 14, регистры 15 и16, триггеры 17 - 19, блок 20 сумматоров, блок 21 контроля,Суть определения позиции механизма по данному способу заключается втом, что каждой позиции поставлено- номер аналогового сигнала, 1 или 2;35Определение положения механизма сводится к выполнению процедур: определения номера стуйеньки 11 для каждого аналогового сигнала из выражения (1); определение условий для выражений (3) - (7); расчет позиций п(г) по одной из формул (3) - (7 ) согласно условий; проверка достоверности информации по выражению (8); расчет величины перемещения по (9).Смысл проверки на достоверность 35 по (8 ) заключается в том, что величина вновь рассчитанного значения п(С) не должна отличаться от предыдущего значения п(С) больше, чем на единицу, поскольку механизм мо жет переходить из одной позиции в другую последовательно без пропусков.Работа устройства заключается в том, что управляемый генератор 10 45 выдает с заданной частоты прямоуголь-. нглй импульсный сигнал со скважностью 2, т.е. длительность импульса равна полпериода. При этОм в момент, например, положительной полу волны переключатель 6 подключает к входу преобразователя 7 первый канал датчика 5, т.е, формирует ступень первого аналогового сигнала. А при отсутствии сигнала с выхода генера тора 10 переключатель 6 подключает к входу преобразователя второй канал датчика 5. В преобразователе 7 происАомаКСп и (С) -ЬХ текущее значение аналогового сигнала;минимальное значение амплитуды аналогового сигнала; шаг квантования по амплитуде;максимальное значениеамплитуды аналогового сигнала;постоянная, учитывающая . 10 начальные условия счета позиций механизма и ступенек сигнала;начало отсчета положений механизма, гг = 0 или 1; . 15 начало отсчета ступенек сигнала, г = 0 или 1; текущее значение позиций механизма;предыдущее значение пози ции механизма;величина перемещения механизмамасштабный коэффициент,ходит для каждого канала в разные отрезки времени измерение величины аналогового сигнала А, который затем поступает на вход блока 8, где на отрезок времени, определяемый длительностью полуволны сигнала от генератора 1 О, происходит последовательный расчет, проверка условий и определение значения позиции п(й) в соответствии с "формулами (1) - (7), а также проверка полученной информации на достоверность по выражению (8) . Рассчитанное же значение п поступает на вход блока 9, где по формуле (9) производится вычисление величины перемещения механизма. Полученные значения п(г.) и ЪХ индицируются либо выдаются в АСУ (не показано),Если же полученная информация недостоверна, то на втором выходе бло - ка 8 появляется сигнал 1) логической единицы, который поступает на вход генератора 10 и останавливает его. На инФормационном же выходе блока 8 в этом случаесохраняется предшествующее значение позиции,т.е. п(г.-1).Для возобновления работы устройства необходимо через управляемый генератор 10 подать команды "Пуск" либо "Сброс" и "Пуск". В первом случае расчет позиции механизма осуществляется с учетом предыдущего (до сбоя) расчета, а во втором - после очищения (обнуления) блока 8 от предыдущей информации.Работа блока 8 заключается в том, что сигнал А 1, поступает на вход блока 12 сравнения, на других его входах постоянно присутствуют сигналы с соответствующих первых двух вйходов задатчика 11 констант. Один сигнал соответствует начальному (минимальному) значению А , а другой - максимальному значению А аналогового сигнала. В результате сравнения на одном иэ выходов блока 12 появляется сигнал: на первом и втором выходах сигнал логической единицы при условии, что А = А на первом или А = А- йа втором а на третьем выходе - сигнал разности, т. е. А - А, если А с А, (офо (А ,. Сигнал разности с выхода блока 12 поступает на вход блока 13 деления, на другой вход которого из задатчика 11 поступает сигнал величины шага квантования (Ь) . На вы"7. ходе блока 13 имеем значение номераступеньки того сигнала (канала) датчика 5, который вданный момент времени подключен к входу преобразователя 7,11 олучаемая с выходов блока 12сравнения и блока 13 деления информация записывается для первого канала. т.е, при положительной полуволне сигнала с выхода генератора 10,в регистр 15 - номер ступеньки ( )или в триггер 18 - единицу признак,что А = А , или в триггер 19единицу (признак) что А, = А ),Отрицатепьная же полуволна сигналас выхода генератора 10, проходя через инвертор 14, разрешает записьинформации о втором канале датчика 5в регистр 16 - номер ступеньки (ь ),а з триггер 17 - единицу 1 признак,что А = А , после чего в блоке 20производится расчет номера позициимеханизма п(г.) на данный момент времени по одному из выражений (2 ) -(7). На шестой вход блока 20 изэадатчика 11 констант поступаетмаца для канала.В блоке 21 проверка на достоверность осуществляется, поскольку внем хранится предыдущее значениепозиции п(скоторое сравниваетсяс вновь полученным п(ь),Если. ониотличаются друг от друга не болеечем на единицу, т.е, не соблюдаетсянеравенство (8 1) то информация считается достоверной, и вместо п(г)на выходе блока 21 выставляе.тся значение пЕсли же информация недостоверна,т.е, соблюдается неравенство (81)то на втором выходе блока 21 появляется сигнал логической единицы гле 1 - номер ступеньки аналогоного сигнала;(1 который и подается на входгенератора 1 О, останавливая его работу. В этом случае на информацион -ном выходе блока 21, в том числе иблока 8, сохраняется предыдущее значение позиции п(с) механизма. формула изобретения 01.Способ определения положениямногопозиционного механизма, основанный на формировании первого аналогового сигнала, соответствующего положению многопозиционного механизма, изменяющегося ступенчато с постоянньм шагом квантования по амплитуде от минимального значения амплитуды аналогового сигнала до ее мак симального значения и с постоянным шагом квантования по длительностирабочего хода, о т л и ч а ю щ и й "с я тем, что, с целью повьппенияточности определения положения многопозиционного механизма формируют второй аналоговый сигнал, аналогичныйпервому и. сцвинутый по отношению кнему на половину шага квантования по длительности рабочего хода,и осуществляют преобразование первого и второго аналоговых сигналов накаждом шаге квантования по длительности рабочего хода путем формирования дополнительного сигнала макси,иальной амплитуды длительностью,равной: 1/4 длительности шага квантования по длительности рабочего ходаи сдвинутой по отношению к началуступени каждого аналогового сигналана 3/4 длительности шага квантования по длительности рабочего хода, иопределяют положение многопозиционного механизма иэ выражений- номер аналогового сигнала, 1 или 2;А А текущее значение аналогового сигнала;минимальное значение/ амплитуды аналогового сигнала;максимальное значениеамплитуды аналоговогосигнала;шаг квантования по амплимакС 10 туде;а - постоянная, учитывающаяначальные условия счетапозиций механизма .и ступенек сигнала; 15п - начало отсчета положенийомеханизма,п = О или 1;- начало отсчета ступенекосигнала, 1 = О или 1;п(С) - текущее значение позиций 20механизма,п(-1)- предыдущее значение позиции механизма;ш - масштабный коэффициент,,ЬХ - величина перемещения механиэма.2. Устройство для определения положения многопозиционного механизма, содержащее датчик преобразователь амплитуды сигнала и блок, 30 масштабирования, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности в него введены переключатель, управляемый генератор импульсов, арифметическо-35 логический блок, выходы, датчика подключены к информационным входам переключателя, выход которого через преобразователь амплитуды сигнала соединен с информаци онным входом арифметическо-логи". ческого блока, первый выход которого через блок масштабирования подключен к выходу устройства, второй выход через управляемый генератор подключен к своему управляющему входу и к управляющему входу переключателя.3, Устройство по п,2, о т лич а ю щ е е с я тем, что арифметическо-логический блок содержит задатчик констант, блок сравнения, блок деления, инвертор, регистры, триггеры, блок сумматоров, пороговый элемент, первый и второй выходы задатчика констант подсоединены к первому и второму входам блока сравнения, третий выход - к первому входу блока деления, четвертый - к первому входу блока сумматоров, выход которого через блок контроля соединен соответственно с первым и вто-, рым выходами арифметическо-логического блока, информационный вход которого подключен к третьему входу блока сравнения, первый выходкоторого соединен с вторым входом блока деления, второй выход подключен к первым входам первого и второго триггеров, третий выход - к первому входу третьего триггера, управляющий вход арифметическо-логического блока подключен непосред" ственно к первому входу первого регистра, к вторым входам второго и третьего триггеров и через инвертор - к первому входу второго регистра и к второму входу первого триггера, выход блока деления подключен к вторым входам первого и второго регистров, выходы первого и второго регистров и выходы первого второго и третьего триггеров подключены к соответствующим входам блока сумматоров.1243008 Составитель Н,ЛысенкоРедактор С.Лыжова Техред М.Ходанич Корректор С,Че ное э зводственно-полиграфическое предприятие,г,ужгоро роектна 10/51 Тираж 515 ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 035, Москва, Ж, Раушск Подмитета СССРоткрытий