Устройство для индикации линейных перемещений

(11) 600391 Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет ввудврвтвввм 1 вивт Ввте Ввтрвв ВИ в.двввю вваврвтвв 1втрытй 5 З) УДК 681. 32(7) Затввввтел СТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ ЛИНЕЙНЫ ПЕРЕМЕтЕНИЙ 54) Изобретение относится к устройствам для дистанционного контроля дискретных положений рабочих органов механизмов и может быть использован для контроля положения органов, перемещающих ся в герметичных объемах, в частности для контроля положения регулирующих стержней ядерного реактора.Известны устройства для индикации линейных перемещеиий, содержащие гру бый линейный канал, многооборотный датчик углового перемещения вала механизма точного отсчета, усилитель мощности, указатель точного отсчета положения рабочего органа, датчик обратной свя-, зи, Нуль-орган, индикатор ошибки и орган отработки.При наличииперемещения рабочего органа напряжение, снимаемое с грубоГо линейного датчика, возрастает в соответствии с перемещением рабочего органа. Канал точного отсчета по угловому положению вала механизма индицирует положение рабочего органа с 25 заданной точностью. С датчика обратной связи точного канала снимается напряжение, величина которого пропорциональна величине угла поворота указателя точного перемещения и величине пе- З) ремещения,линейного канала, Эти дванапряжения - с грубого линейного датчика и с датчика обратной связи подаются на нуль-орган, который сравниваетэти напряжения и вырабатывает сигналошибки и орган отработки. В случае,если разность напряжений на грубом линейном датчике и датчике обратной снявзи превышает заданную величину напряжения, снимаемого с линейного датчика,нуль-орган выдает- сигнал рассинхронизации обоих каналов измерения с точностью, которую обеспечивает грубый линеййный канал, а индикатор ошибки показывает величину рассинхронизацин. Приэтом орган отработки произнодит автоматическую коррекцию показаний указателяположения рабочего органа повеличине сигнала ошибки с точностью,определяемой точностью грубого линейного канала,Наиболее близким техническим решением к данному является устройство для индикации линейных перемещений, содержащее грубый канал измерения, ныполненный в виде размещенных с определенньм шагом герконов, которые объединены в и групп по С герконон в каждой, одни концы герконон каждойгруппы объединены и подключены к од- ствующим лампам индикатора младшегоному иэ входов соответствующих эле- разряда. Выходы пятого дополнительноМентов ИЛИ-НЕ, соединенных между со- го элемента ИЛИ-НЕ соединены с третьибой последовательно, выходы которых ми входами соответствующих элементовподлкючены к лампам. индикатора выс ИЛИ-НЕ, входы пятого дополнительногошего Разряда, другие концы одноимен- элемента ИЛИ-НЕ - с выходами последных герконов нечетных и четных групп ней пары дополнительных элементов И.объединены между собой, точный канал Такое выполнение устройства дляизмерения, выполненный на герконах, индикации линейных перемещений позволяРазмещенных по окружности с определеь- Ю ет увеличить точность показаний, нсклюным шагом и объединенных в п 1 групп чить потерю инФормации и обеспечитьпо С герконов в каждой, одни концы синхронность показаний всех разрядовгерконов каждой группы объединены, указателя перемещения.между собой, два постоянных магнита На фиг. 1 показано соединение герканалов точного и грубого измерения, 15 конов линейного грубого канала; наэлементы И, индикаторы среднего и Фиг. 2 - соединение герконов точногомладшего разрядов . кругового канала; на Фиг, 3 приведенаИзвестные устройства не обладают принципиальная схема устройства.достаточной точностью. Герконы 1-20 (см.Фиг,1) расположеныЦель изобретения - повышение точ на трубе и разбиты на ь групп, наприночти датчика. мер на четыре, по С герконов в групЭто достигается тем, что в устрой- пе, где С 5, и образует линейный груство для индикации линейных перемеще- бый канал 21.ний введены элементы И-НЕ, дополнитель- Каждая группа герконов соединенаные элементы И объединены попарно, 25 выводом параллельно и имеет общий вывходы каждой пары элементов И соедивод.нены с одноименными выходами грубого Вторые выводы каждого геркона ликанала измерения, другие выходы ко нейного канала соединены между собойторого подключены к входам основных в к -групп.элементов И, которые между собой 30О10объединены попарно. Выход каждого ос- где Ю - минимальное простое целоеновного элемента И объединен с соот- число, при котором равно целому числуветствующими выходом дополнительного тп - число групп герконов круговозлемента И и подключен к соответствую. - го канала (в схеме на фиг, 2 герконыющим лампам индикатора среднего раз разбиты на 4 гРУппы);ряда, одни выходы точного канала изме - величина постоянная.рения подключены к первым входам со- Исходя из решения данной Формулы,ответствующих дополнительных элемен- вторые выводы герконов линейного. канатов ИЛИ-НЕ, которые соединены между ла соединены между собой в -собой последовательно. Вторые входы 40 группы, т.е. вывод геркона 1 соединенФкаждого дополнительного элемента ка- с выводом геркона 11, а вывод герконала точного отсчета ИЛИ-НЕ соединены на 10 - с выводом геркона 20, Выводыс шиной питания, второй выход первого объединенных группы имеют общие выводополнительного элемента ИЛИ-НЕ - ды. Точность грубого канала10 мм.втоРыми входами четвертого и восьмого 45 На фиг. 2 изображены герконы 1основных элементов И, второй выхОд -20, которые размещены по окружностивторого дополнительного элемента ИЛИ- с определенным шагом, разбиты на тпНЕ - с вторыми входамн первого, -пято- -гРупп и образуют точный круговой каналго и девятого основных элементов И 22; в данном случае щ =4.и тРетьего, шестого и седьмого до- Каждая из т групп герконов имеетполнительных элементов И. Выход общий вывод, а вторые выводы всех четретьего дополнительного элемен- тырех групп герконов объединены. Точта ИЛИ-НЕ связан с вторыми входаи вто- но ть кРУвого канала1 мм.рого, шестого и десятого основных эле- Воздействующим элементом на герконыментов И и второго и десятого допо ни . являются два постоянных магнита, свял 5тельньк элементов И, второй выход чет- занных чеРез Редуктор между собой ивертого дополнительного элемента ИЛИ- кинематически с рабочим органом мехаНЕ - с вторыми входами третьего и седь- низма, положение которого контролирумого основных элементов И и первого ется При пеРемещении механизма магчетвертого, пятого, восьмого и девято- нит крувого канала, при группах внем (тд =4) делает один полный оборотго дополнительных элементов И. Другиеза 40 мм перемещения магнита грубоговыходы точного канала измерения связаканала.ны с входами группы соединенных междуКонструкция магнитов линейного исобой последовательно элементов И-НЕ,крувого каналов выбрана так, что привыходы которых додключена к соответб 5 определенном шаге расположения герко 600391нов в каналах обеспечивается получениеот пяти герконов в группе десяти сигналов на входе вторичной схемы,Номера выходных сигналов и состояние герконов приведены в таблице. 5При получении 10-го сигнала в линейном канале должны быть замкнутые герконы 5 и 6, в круговом канале - герконы 5 и 6 или 1 и 20.Устройство для индикации линейных 10перемещений (см.фиг.3) содержит грубый канал 21 измерения, точный канал 22 измерения, индикаторы старшего23, среднего 24 и младшего 25 разрядов, дополнительные элементы И 26-36, )8основные элементы И 37-46, дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 47, элементыИЛИ-НЕ 48-51, элементы И-НЕ 52-61,дополнительные элементы ИЛИ-НЕ 6265, постоянные магниты (на чертеже не показаны).Работает устройство следующим образом.При нахождении постоянных магнитов грубого канала 21 и точного канала 22 в зоне срабатывания герконов1-20 и 1 -20 герконы замыкаютсяи сигналы иэ грубого канала 21 подаются на элемент ИЛИ-НЕ 48 и с его выхода на индикатор 23 старшего разряда,который начинает индицировать цифру0.Иэ грубого же канала поступает сигнал на один из входов первого двухвходного элемента И 26, а на второйвход элемента И 26 падает сигнал иэточного канала через четвертый элемент ИЛИ-НЕ 65,С вывода первого элемента И 26,сигнал проходит на индикатор 24 среднего разряда, который начинает индици- .0ровать цифру О. Одновременно източного канала сигналы поступают надесятый элемвнт ИЛИ-НЕ 61, а с его выхода на индикатор 25 младшего разрядаи этот индикатор начинает индициро Гвать цифру 0, Таким образом, призамкнутых герконах 1 и 1 и 20 индикатор положения механизма индицирует000, т.е. контролируемый органмеханизма находится в исходном положении. При перемещении механизма, на:Фимер, на 5 мм состояние первого элемента ИЛИ-НЕ 48 не изменяется, так какна его вход подается сигнал иэ грубого канала 21, т.е. индикатор 23 стар.5,шего разряда продолжает индицироватьцифру О.Состояние первого дополнительногоэлемента И 26 также не меняется потому,что на герхон 1 в линейном канале остается замкнутым и на вход элементаИ 26 и продолжают поступать сигналы линейно.о канала 21 и с выхода четвертого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ65, на вход которого проходит сигнал из: точного канала 22, на первый дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 62, в данном случае не изменяющий состояние индикатора. В результате индикатор 24 сред него разряда также продолжает индицировать цифру 0 ф. В точном же канале 22 перемещение механйзма на 5 мм вызывает изменение состояния элементов И-НЕ 61, 52-56, так как магнит кругового канала, переместившись на 5 мм, изменяет состояние герконов 20, 1, 2, 3 и согласно таблице сигналов и состояния герконов замыкается геркон 3, а герконы 1 к 20 размыкаются. Сигнал подается на пятый дополнитель" ный элемент И-НЕ 56, а с его выхода на четвертый элемент И-НЕ 55 поступает запрещающий сигнал и ранее индицирующая на индикаторе младшего разряда цифра 4, отключается, а включается цифра 5, получившая сигнал с выхода пятого элемента И-НЕ 56.Таким образом, указатель положения индицирует цифры 005 ф, это означает, что контролируемый орган механизма переместится на 5 мм.Итак, ссстояние индикаторов 23 и 24 неизменно до перемещения контролируемого органа механизма на 10 мм, а на индикаторе 25 индицируется цифрами положение контролируемого органа.При перемещении механизма на 10 мм .состояние первого элемента ИЛИ-НЕ 48 не изменяется, так как на его вход сигнал поступает в продолжении 100 мм перемещения магнита грубого канала. В точном канале магнит замыкает герконы 51 и 6 , и на десятый элемент И-НЕ 6 поступают сигналы. С выхода элемента И-НЕ 61 подается запрещающий сигнал на девятый элемент И-НЕ 60, который отключает цифру ф 9 ф в индикаторе 25 . младшего разряда, а элемент И-НЕ 61 включает цифру Оф, Одновременно иэ точного канала поступает два сигнала соответсвенно на два элемента ИЛИ-НЕ 65 и ИЛИ-НЕ 64.С выхода третьего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ 64 подаются два сигналаф один запрещающий на элемент ИЛИНЕ 65, который отключает цифру О в индикаторе 24 среднего разряда, получившую питание с выхода первого элемента И 26, и второй сигнал на второй вход двухвходового элемента И 27. На другой вход элемента И 27 проходит сигнал грубого канала 21. С выхода элемента И 27 сигнал поступает на индикатор 24, на котором начинает индициооватся цифра 1 . Таким образом, указатель положения индицирует 010, т,е. контролируемый орган механиэма перемещается на 10 мм. В случае перемещения механизма наэад, например от 10 до 9 мм, в точном канале магнитпоступает на вход девятого дополнительного элемента И-НЕ 60, отличающийся цифру 9 в индикаторе 25.На вход второго элемента 11 ЛЬ-НЕ 63 проходит сигнал из точного допол" нительного кан-"а от геркона 11, элемент ИЛИ-НЕ 63, включаясь, подает запрещающий сигнал на третий дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 64, выдававший сигнал, разрешающий индицировать 24 цифры 9, т.е, десятый элемент И Зб отключается.Включается первый основной элемент И 37, на один из входов которого поступает сигнал из грубого канала 21 от геркона б, а на .второй вход элемента И 37 - сигнал с выхода элемента ИЛИНЕ 63. Выход элемента И 37, подключен, как и элемент И. 26, к индикатору 24, который начинает индицировать цифру 3101На второй элемент И-НЕ 49 грубого канала 21 от герконов второй группы поступает сигНал, В связи с тем, что элементы И 35, Зб отключились, элемент ИЛИ-НЕ 49 включается и подает два сигнала: один на элемент ИЛИ-НЕ 48, который отключает цифру 0 в .индикаторе 23, и второй сигнал, который включает в том же индикаторе циф" ру 31 Фуказатель положения начинает индицировать цифры 100, т,е. показывает, что контролируемый орган переместился на 100 мм. При движении механизма назад магнит точного канала 22 перемещается, размыкает геркон 11, эле" мент ИЛИ-НЕ 63 отключается и включается элемент ИЛИ-НЕ 64, соответственно отключается элемент И 37 и включается элемент И 36, с выхода которого сигналы поступают на индикатор 24, в котором циФра Оф отключается и включается цифра 9, и на элемент ИЛИ-НЕ 47, который отключает элемент ИЛИ-НЕ 49,и включает элемент ИЛИ-НЕ 48, включающий в индикаторе23 цифру 0.Вследствие того, что в точном канале 22 включен только геркон 10 включается элемент И-НЕ 60, а элемент И-НЕ 61 отключается, отключая в индикаторе 25 цифру 0. Элемент же И-НЕ 60 включает цифру 9 и такимобразом указатель положения индицирует цифры 099, .т.е. контролируемый орган переместился на 1 мм назад, Аналогично работает устройствово всем заданном диапазоне перемещения контролируемого органа.Таким образом, с помошью предлагаемого устройства можно замерятьположение контролируемого органа механизма в заданном диапазоне перемещения с точностью :1 м 1, без потериинформации, так как схема не содержит занимает положение, при котором геркон б отключается и остается включенным только геркон 5, сигнал на выходеэлемента И-НЕ б отключается, снимаязапрещающий сигнал на элемент И-НЕ 60, 5цифра .0., на индикаторе 25 отключается, а загорается цифра 9 ф,получающая сигнал с выхода девятогоэлемента И-НЕ 60.Одновременно с отключением герконаб 10пропадает сигнал на третий элементИЛИ-НЕ 64, получивший питание от точного канала 22. С выхода элементаИЛИ-НЕ 24 сигналы пропадают, второйдополнительный элемент иотключается, а четвертый элемент ИЛИ-НЕ 65включается, включается первый дополнительный элемент И 26, которыйвключает цифру 0 на индикаторе24. Таким образом, на указателе подо" 2(Зжения механизма индицируется цифра1009.При дальнейшем перемещении впередконтролируемого органа, например на90 мм, в это время во включенном состоянии находится элемент ИЛИ-НЕ 48,индицирующий цифру 0 в индикаторе23, который получает питание от геркона 5 грубого канала 21; на одинвход десятого дополнительного элемента И 36 поступает сигнал из грубогоканала 21,от геркона 5, на второй еговход - сигнал с выхода третьего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ 64, получающий сигнал на вход от второйгруппы п герконов точного канала.С выхода элемента И Зб сигнал проходит на индикатор 24, индицирующийциФру 9.В точном канале в этот моментзамкнуты геркокы 5, б, т индикатор 4025 икдицирует цифру 0, а указательположения механизма - 090, т.е,90 мм,При дальнейшем перемещении индикатор положения индицирует цифры 091 45092 и так далее.С целью синхронизации показанийразрядов выходы с элементом И 35 иЗб заведены в индикатор 24 и дополнительно на вход элемента ИЛИ-НЕ 47, 50выходы которого подключены к входамэлементов ИЛИ в49 и 50.Это необходимо с целью предотвращения одновременного загорания в индикаторе 23 циФр О и 11, вслучае включения геркона б (11) грубого канала 21 при положении контролируемого органа 80(180)(199) мм.Продолжая перемещаться магнит грубОбого канала 21 замыкает герконы 5,6,а магнит точного накала 22 включаетгеркокы 10 , 11. В этот момент включается десятый дополнительный элементИ-НЕ 61, с выхода его один сигнал65б 00391 10 Таблица 10 Замкнутыйгеркон 1 1 и 2 2 2 и 3 3 3 и 4 4 4 и 5 5 5 и 1 элементов памяти и накапливающих сумматоров. При этом индикация можетвЫдаваться, например, на трехраэрядноецифровое табло беэ промежуточныхконтролирующих и декодирующих устройств, Выбор редакции круговогоканала по отношению к линейному можетбыть различным в зависимости от точФормула изобретенияустройство для индикации линейных перемещений, содержащее грубный канал измерения, выполненный в виде размещенных с определеннымшагом герконов, которые объединены вд.групп по с герконов в каждой, одни концы герконов каждой группы объединены и подключены к одному иэ входов соответствующих элементов ИЛИ-НЕ, соединенных между собой последовательно,и выходы которых подключены к лампам индикатора высшего разряда, другие концы одноименных герконов нечетных и четных групп объединены между со- бой, точный канал измерения, выполненный на герконах, размещенных по окружности с определенным шагом и объединенных в 1 п. групп по С герконов в каждой, одни концы герконов в каждой группе объединены между собой, а другие концы одноименных герконов каждой группы объединены между собой, два постоянных магнитэ. каналов точного и грубого измерения, элементы И, индикаторы среднего и младшего разрядов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности датчика, в него введены элементы И-НЕ, дополнительные элементы И объединены попарно.; входы каждой пары элементов И соеДинены с однбименньчи выходами грубого канала измерения, другие выходы.Которого подключены к входам основных элементов И, которые между собой объединены попарно, выход каждого основного элемента И объединен с соответствующим выходом дополнительного элемента И и подключен к соответствующим лампам индиканости герконов линейного канала, например эа один оборот крувого канала 10;. 20 у 30 мм и т.д. С учетом предложенной схемы возможно построение герконных цифровых указателей положения с необходимым числом разрядов,тора среднего разряда, одни выходыточного канала измерения подключенык первым входам соответствующих дополнительных элементов ИЛИ-НЕ, которыесоединены между собой последовательно, вторые входы каждого дополнительного элемента канала точногоотсчета ИЛИ-НЕ соединены с шиной питания, второй выход первого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединен свторыми входами четвертого и восьмогоосновных элементов И, второй вход 30 второго дополнительного элемента ИЛИНЕ соединен с вторыми входами первого, пятого и девятого основных элементов И и третьего, шестого и седьмого дополнительных элементов И выход 35 третьего дополнительного элементаИЛИ-НЕ соединен с вторыми входами пер.второго "второго, шестого и десятогоосновных элементов И и второго и десятого дополнительных элементов И, 40 второй выход четвертого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторымивходами третьего и седьмого основныхэлементов И и первого, четвертого,пятого, восьмого и девятого дополни тельных элементов И, другие выходыточного канала измерения соединеныс входами группы элементов И-НЕ, ко-торые между собой соединены последовательно и выходы которых подключенык соответствующим лампам индикаторамладшего разряда, выходы пятого дополнительного элемента ИЛЙ-НЕ соединены с третьими входами соответствующих элементов ИЛИ-НЕ, входы пятого 55дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединены с выходами последней парыдополнительных элементов И.тров С лиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная Тираж 872 Государственного комите по делам изобретений 35, Москва, Ж-З 5, Раушс