УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 2000 года по МПК G01C9/00 G01C9/12 G01C9/18 

Изобретение относится к устройствам для определения крена объекта.

В настоящее время в связи с увеличением объема строительства и сооружений газо-нефтепроводов, появилась необходимость в автоматизации контроля состояний различных сооружений, поэтому была разработана система, предупреждающая небольшое перемещение стационарных объектов, в результате которой можно предупредить аварию на начальной стадии.

В основу этой системы лежит датчик перемещений. В настоящее время известны датчики для измерения углов наклона с закрытым резервуаром, частично заполненным жидкостью, например с пузырьком воздуха (контроль ведется за счет изменения емкости). При использовании, например, в строительстве известные устройства обладают рядом недостатков. Жидкостные уровни чувствительны к температуре, ударам, имеют не очень удобный способ снятия показания.

Существуют датчики угла наклона с чувствительным элементом в виде маятника, снабженным контактным устройством для получения сигнала при отклонении чувствительного элемента. Однако в этих датчиках угла наклона имеются контактные устройства, которые снижают точность, надежность и уменьшают долговечность датчиков.

Известны также датчики угла наклона с бесконтактными преобразованиями, например с индуктивно - связанными катушками, включенные в цепь автогенератора (измерение основано на изменении магнитного поля). Однако такие датчики имеют небольшую чувствительность к малым углам наклона или сложны по конструкции в тяжелых производственных условиях.

Известны оптические датчики перемещений, но они сложны по конструкции и имеют низкую точность. Наиболее близок к заявленному датчик перемещений а.с. SU569852 [5] , содержащий источник и приемник света. Недостатком данного датчика является сложность по конструкции и снятию показаний.

Задачей изобретения является определение направления угла наклона, повышение надежности и долговечности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для контроля перемещения содержит корпус с двумя блоками датчиков; каждый блок выполнен в виде маятника 3, на конце которого находится излучатель света 5, а на шкале находится ряд светоприемников 4, который расположен симметрично относительно маятника на некотором расстоянии.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг. 1 - способ крепления блоков датчиков.

Фиг. 2 - устройство датчика.

Фиг. 3 - система контроля перемещений.

Фиг. 4 - структурная схема системы.

Устройство состоит из двух блоков датчиков X1 и Y1, которые находятся перпендикулярно друг к другу, выполнены в одном корпусе и крепятся непосредственно на исследуемом объекте 2 перпендикулярно относительно друг друга (например, один измеряет по оси X, а другой по оси Y). Схема крепления датчиков показана на фиг. 1. Структура датчиков X1 и Y1 одинакова. Если исследуемый предмет 2 будет перемещаться не по осям X и Y, то, зная перемещение по оси X и Y, можно найти перемещение объекта, используя обычные геометрические формулы, например соотношения в прямоугольном треугольнике, теорема Пифагора и т.д.

Блок датчиков состоит из устройства, похожего на маятник 3. На конце его находится излучатель света 5 (светодиод, лазерный диод и т.д.), а на некотором расстоянии расположен ряд светоприемников 4 (их количество зависит от того, какая требуется точность измерения), которые равноудалены от передатчика. При перемещении маятник 3 поворачивается, тем самым, изменяя направление света светоизлучателя 5. Следовательно, появится потенциал на другом светоприемнике 4. Предлагаемая схема устройства приведена на. фиг. 2. При наличии перемещения микроконтроллер фиксирует это перемещение и передает данные через модем по СОМ-порту удаленному пользователю. Кроме того, система контроля может индицировать величину и направление перемещения.

Точность измерения будет зависеть от количества светоприемников 4 и обусловлена также технологическим классом деталей и размерами самих деталей.

Данный датчик может быть использован в системе, которая представлена на фиг. 3.

Система контроля перемещений
Система контроля перемещений включает:
1) устройство контроля перемещений 2, содержащее два блока датчиков 1;
2) систему обработки данных 7, которая содержит:
2.1) CPU - однокристальную микроЭВМ (КР1816ВЕ51);
2.2) модули памяти ОЗУ и ПЗУ (RAM и ROM);
2.3) интерфейсные блоки (PPI и RS-232);
2.4) блок индикации 8.

Рассмотрим работу системы в целом.

Сначала происходит сброс и инициализация всей системы 7. Далее осуществляется опрос устройства контроля и вывод значений с него на дисплей 8, если при этом нажата кнопка включения/выключения дисплея 9. Данные с устройства 2 поступают через порты 6 в систему обработки данных 7, где информация проверяется, и, в случае обнаружения смещения исследуемого объекта, поступает на RS232- последовательный порт 11, где при помощи модема или какого-нибудь передающего устройства передается в конечный пункт. Алгоритм обработки, хранимый в ПЗУ (ROM), может изменяться (перезаписываться) в зависимости от задачи контроля, особенностей объекта контроля, влияющих факторов и др.

Т. о. , система 7 позволяет получать информацию о величине и направлении смещения удаленного объекта.

Структурная схема системы 7 представлена на фиг. 4.

Однокристальная микроЭВМ. На нее возложена основная функция - управления всеми устройствами системы 7. Управление сбором и организацией протокола связи обеспечивает однокристальная ЭВМ К1835ВЕ51 (импорт, аналог Intel 80C51). Она может выбрать любое устройство и прочитать/записать данные из/в него. Выбор устройств (адреса) осуществляется шиной адреса (Address Bus), а обмен информацией по шине данных (Data Bus). Микроконтроллер обрабатывает поступающую в него информацию в соответствии с программой, находящейся в ПЗУ. Буферные регистры необходимы для увеличения нагрузочной способности линий микроконтроллера. ROM осуществляет функцию хранения основной программы и подпрограммы загрузки. В ОЗУ хранятся переменные, необходимые в процессе работы программы. Дешифратор подключается к шине адреса микропроцессора и в зависимости от поданного на него адреса выбирает то или иное устройство. Т. о. , дешифратор необходим для согласования работы всех устройств системы. Параллельный интерфейс используется для осуществления двух функций: индикации и опроса датчиков 1. Датчики 1 служат для контроля перемещения несущих частей. Для предупреждения опасности перемещения существует последовательный порт 11, выполненный на разъеме RS232, через который передается информация об аварийной ситуации.

Изобретение относится к устройствам для определения крена объекта. Сущность его состоит в том, что оно имеет два блока датчиков, расположенных перпендикулярно друг другу, каждый блок выполнен в виде маятника, на конце которого расположен излучатель света, а на шкале находится ряд светоприемников, расположенных симметрично относительно маятника на некотором расстоянии. Техническим результатом, достигаемым при использовании описанной конструкции, является наиболее надежное определение направления угла наклона исследуемого объекта и повышение долговечности устройства. 4 ил.

Устройство для контроля перемещений, содержащее корпус, источник и приемник света, отличающееся тем, что содержит два блока датчиков, расположенных перпендикулярно друг другу, и каждый блок выполнен в виде маятника, на конце которого расположен излучатель света, а на шкале находится ряд светоприемников, которые расположены симметрично относительно маятника на некотором расстоянии.