Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины

(56) Авто Яф 926698,Авторс И 993300, ское сви кл. С 07 ое свиде кл. С 07 ГОСУДАРСТВЕНЯЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА МАШИНЫ ЯО 1236524(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 прямоми обратном направлениях. Устройствообладает высокой точностью за счетформирования корректирующего сигнала, совпадающего с определенным положением контролируемого рабочегооргана машины. На валу рабочего органа установлен диск с лепестками, одиниз которых перекрывает лишь один датчик, а остальные по три сразу. По123652 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 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 датчикав 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 28-33первый 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 5 10 1520 25 30 35 40 На диаграммах представлены эпюрынапряжений 3 на выходах (входах)элементов, Цифры при букве Б соответствуют номерам элементов (фиг.1),при этом,цля каждой строки последовательность импульсов соответствует порядку расположения цифр прибукве О , а стрелка указывает направление, при котором возникают счетные импульсы (слева направо - направление прямое), Применительно к счетчикам 37 и 36 приняты обозначениясоответственно "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 исключаетпоявление на выходе счетчика 36 кода, соответствующего области отрицательных значений, при переходесчетчика через Ноль" в режиме вычитания и, таким образом, позволяет формировать на выходе устройства(ПТ) точки выбираются на позициях,предшествующих (при обратном направлении движения) позиции исходногоположения контролируемого механизма.Расстояние между точками КТ и ПТ выбирается, исходя из максимальной величинь 1 рассогласования между измеренной и реальной величинами перемещения механизма. В контрольной точке1 16 574 10 30 50 производится коррекция значения счетчика 36. При прохождении механизмомпромежуточной точки в устройствеформируется сигнал, разрешающий провеление коррекции счетчика 36.5Устройство работает следующим образом.При вращении вала двигателя, накотором установлен диск 38, и пересечении широкими лепестками 39 зоныконтроля (визирования) датчиков 1-3,на их выходах образуются последовательности перекрывающихся импульсов,диаграммы напряжений которых дляпрямого направления вращения изображены на фиг. 4. При этом на первыхвыходах формирователей 4-6 формируютсяимпульсы минимальной длительности от,передних фронтов сигналов соответственно датчиков 1-3, а на вторых 20выходах - от задних фронтов,При исправных датчиках 1-3 (Фиг.46 Ц сигнал, возникающий на первомвыходе Формирователя 6, поступая через элемент ИЛИ 20, переводит триггер 29 в единичное состояние, таккак к моменту появления этого сигнала на один из входов элемента И 12выставлен единичный (разрешающий)сигнал с выхода элемента И 10, Позаднему фронту сигнала, формирующегося на выходе формирователя 8 импульсов, на третьем выходе дешифратора 34 выделяется импульс счета,который через элементы ИЛИ 23 и 2635сбрасывает счетчик 37 и переводитв единичное состояние (или подтверждает единичное состояние) триггер30 направления, а через элемент ИЛИ21 добавляет в счетчик 36 единицуи возвращает через элемент ИЛИ 25 висходное состояние триггер 29. Функция, реализуемая в данном случае натретьем выходе дешифратора 34 следующая: 4 Г 2 100 29 Тгде 4 Г 2 - сигнал на втором выходе6Формирователя 4 импульсов,100 - импульс, формируемый позаднему Фронту сигнала навыходе элемента И 1 О формирователем 8 импульсов,29 Т - сигнал на выходе триггера 29.При отказе вида "1" датчика (Фиг. 4) и отказе вида "0" датчика 2 (фиг.4 е) в переходном режиме триггер 29 переводится в единичное состояние аналогично случаю с исправнымц датчиками 1-3. Сигнал счета,фор-. мируемый на третьем выходе дешифратора 34, реализует следующую Функцию;- 5 Г 2 100 29 Т,где 5 Г 2 - сигнал на втором выходеформирователя 5 импульсов,При отказе вида "1" датчика 2(фиг.46) илц 3 (Фиг. 42) и при отказе вида "0" датчика 1 (фиг.4) впереходном режиме порядок срабатывания элементов и Функцчя выходногосигнала на третьем выходе дешифратора 34 аналогичны случаю с исправными датчиками 1-3,При отказе вида "0" одного из датчиков 1-3 (фиг.4,е,к) в установившемся режиме триггер 29 в единичноесостояние не переводится, так как элемент И 12 закрыт нулевым сигналом,поступающим с выхода элемента И 10,Сигнал счета в этом случае формируется следующим образом. На первомвыходе дешифратора 34 формируетсясигнал, перебрасывающий триггер 32в нулевое состояние и реализующийследующие Функции: при отказе датчика 1 ( = 31 5 Г 2 29 Т, где ЗР - сигнал на выходе датчика 3;при отказе датчика 24 Г 2 . ЗР 29 Тгде 4 Г 2 - сигнал на втором выходеформирователя 4;при отказе датчика 3У = 4 Г 2 2 Р 29 Т,где 20 - сигнал на выходе датчцка 2.Импульсный сигнал, формирующийсяпо заднему фронту сигнала на выходеэлемента ИЛИ 18 формирователем 7 импульсов, поступает в качестве счетного импульса через открытый триггером 32 элемент И 15 на вход элементаИЛИ 26 и реализует операции, указанные в случае с исправными датчиками1-3. При отказе вида 0 датчика 3 (Фиг.4 ж) в переходном режиме вы полняются операции аналогично случаю с исправными датчиками 1-3 за исключением того, что на третьем выходе дешифратора реализуется Функция- 5 Г 2 - 18 ИЛИ29 Т,где 18 ИЛИ - импульс, формируемыйпо заднему фронту сигнала на выходе элемента ИЛИ 18 формирователя 7импульсов.О 20 При обратном направлении вращениявала двигателя и соответственно обратном направлении перемещения контролируемого механизма описание функционирования устройства (при пересечении широкими лепестками 39 диска38 зоны визирования датчиков 1-3 аналогично случаю прямого направленияв силу симметричности схемы при замене элементов ИЛИ 20, И 15, ИЛИ 23,ИЛИ 21, триггеров 29 и 32, первогои третьего выходов дешифратора 34 насоответственно 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 дещифратора 34, следующие: на втором выходе28 Т (5 Р 2 (ОЧ 6 Г 2 ПМ 6 Г 2 2 Т);на четвертом выходе28 Т(бГ 2 -100 Л Г 2 10 Ц 52 18 ИЛИ)где 28 Т - сигнал на выходе триггера 28;2562 - сигнал на втором выходеформирователя 6,О - сигнал на выходе датчика 1.В случае реверсирования машины призасвеченных датчиках 1-3 широким ле 30пестком 39 диска 38 из прямого направления (фиг,5 д) счетный импульсформируется следующим образом: навтором выходе дешифратора 34 формируется импульс, реализующий функцию1 = 6 Г 2 1 П 28 Т.35По импульсу с второго выхода дешиф.ратора 34 триггер 33 переводится внулевое 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 4и далее - аналогично случаю с исправными датчиками 1-3,При этом сформированный счетныйимпульс является ложным, так какего появление не отражает факт перемещения механизма на величину, равную одной дискрете и соответствующую расстоянию между двумя соседни 5 Оми лепестками диска 38,В случае реверсирования машины призасвеченных датчиках 1-3 широким лепестком 39 диска 38 из обратного направления (фиг, 5 О) счетный (и в этом 55случае ложный) импульс Формируетсякак функция сигнала с первого выходадещифратора 34, запомненного триггером 32, и сигнала с выхода формирователя 7 импульсов- 4 Г 231) 29 Т 18 ИЛИФормирование счетных импульсов припересечении зоны визирования датчиков1-3 узким лепестком 40 диска 38 осуществляется следующим образом (фиг.6)Импульсы от передних фронтов сигналов датчиков 1-3 формируются формирователями 4-6 соответственно и поступают на С-вход счетчика 37. Приэтом счетный импульс не Формируется и соответственно счетчик 37 поБ-входу в исходное состояние не устанавливается, Далее, при поступлении импульсов первых выходов формирователей 4-6 на С-вход счетчика37 (при пересечении зоны визирования датчиков 1-3 следующим широким,лепестком 39) на его выходе Япоявляется счетный (соответствующийкоду 4) импульс, который, поступаяв качестве счетного импульса черезодин из открытых элементов И 13 и 14и 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 направлениисчетчик 36 работает в режиме вычита-.ния, При поступлении контролируемогомеханизма в точку ПТ (промежуточнаяточка) в счетчике 36 появляется код,который через дешифратор 35 переводитв единичное состояние триггер 31,Сигнал с выхода триггера 31 поступает на вход элемента И 17, тем самымподготавливая к прохождению черезнего корректирующего импульса на1 -вход счетчика 36, После реверсирования машины пересечение первымузким лепестком 40 (в точке КТ) зонывизирования датчиков 1-3 обеспечивает формирование на выходе счетчика37 импульсного сигнала, который, поступая через элемент И 17 на л -входсчетчика 36, переводит его в состояние, соответствующее коду КТ, а затем устанавливает триггер 31 в исходное состояние,Формула изобретенияУстройство для контроля перемещения рабочего органа машины, содержащее датчики, выходы первого, второго и третьего датчиков соединеныс 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 5 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 к35 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 седьмого 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, выр ход которого подключен к установочному входу первого счетчика, выход которого через второй дешифратор соединен с вторым входом пятого триггера, выход четвертого формирова. теля 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 вхо- дами 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 6 других лепестков диска определяются из математических выражений а Е,Ь-. е )2 ьа71 где д - ширина зоны контроля датчика, 5 - расстояние между соседними датчиками.уФиг. б Составитель Г. УсачевТехред И,Гаидош Корректор Т, Колб Редактор А. Сабо Заказ 3095/54 Тираж 466 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4