Устройство для измерения параметров движения рулонного материала Советский патент 1989 года по МПК G01B7/04 

1

(21)4319201/24-28

(22)19.10.87

,(4б) 15.07.89. Бкш. № 26

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт пленочных материалов и искусственной кожи

(72)Е.В.Сова, В.Н.Стройкин и В.Н.Шалагин

(53)621.317.39:531.717(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1208229, кл. G 01.В 7/02, 1984.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ РУЛОННОГО МАТЕРИАЛА

(57)Изобретение относится к измерительной технике. Цель - улучшение эксплуатационных характеристик и ргс- ширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения также

и скорости при независящей от толщины измеряемого мотериала величине давления измерительного блока на материал, Движение измеряемого материала 27 передается измерительному ролику 1, зубцы 5 которого наводят ЭДС в магнитной считывагацей головке 8. ЭДС на выходе головки 8 в период прохождения впадин 6 равна нулю. Так как зубцы 5 разных ферромагнитньгх дисков 3 имеют разный знак намагниченности, а площади поперечных сечений зубцов 5 различны i то наводим 1 е в головке 8 импульсы разнополярны, различны по длительности и одинаковы по амплитуде. Импульсы поступают на вход блока 9 измерения скорости, в котором они проходят через фкпътр 10 нижних частот, где помехи отфильтровывают, и поступают на распознаватель 13 направления движения. В сумматоре 11 образуется последовательность одно- полярных импульсов, пиковый детектор 14 формирует сигнал, пропорциональный скорости вращения ферромагнитного измерительного ролика 1, а индикатор 16 скорости фиксирует ее величину. С выхода сумматора 11 од/;

О

(Л

iU

со со 00

05

СО

J«

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - улучшение эксплуатационных характеристик и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения также и скорости при независящей от толщины измеряемого материала величине давления измерительного блока на материал. Движение измеряемого материала 27 передается измерительному ролику 1, зубцы 5 которого наводят ЭДС в магнитной считывающей головке 8. ЭДС на выходе головки 8 в период прохождения впадин 6 равна нулю. Так как зубцы 5 разных ферромагнитных дисков 3 имеют разный знак намагниченности, а площади поперечных сечений зубцов 5 различны, то наводимые в головке 8 импульсы разнополярны, различны по длительности и одинаковы по амплитуде. Импульсы поступают на вход блока 9 измерения скорости, в котором они проходят через фильтр 10 нижних частот, где помехи отфильтровывают, и поступают на распознаватель 13 направления движения. В сумматоре 11 образуется последовательность однополярных импульсов, пиковый детектор 14 формирует сигнал, пропорциональный скорости вращения ферромагнитного измерительного ролика 1, а индикатор 16 скорости фиксирует ее величину. С выхода сумматора 11 однополярные импульсы поступают через формирователь 18 импульсов, ключ 22 или 24 прямого или реверсивного счета и реверсивный счетчик 25 на индикатор длины. С выхода фильтра 10 нижних частот импульсы через детекторы 19, 20 положительной и отрицательной полярности поступают на логарифмические усилители 21 и 23, которые формируют сигналы, пропорциональные площади поступивших входных импульсов, поступающие на вторые клеммы ключей 22, 24, при этом сработает тот ключ, сигнал на управляющем входе которого относительно общей шины больше по амплитуде. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг.

Фиг. 2

iMitbijiHpiihie iiMiiyjibttt поступают через iJiopNBiponaTe.nb-i импульсов, ключ 22 или 24 прямоте) или реверсивного счета и реверсивный счетчик 25 на индикатор длины, С выхода фильтра 10 нижних частот импульсъ через детекторы 19, 20 положительно;) и отрицательно} полярности пос1 унают на логарифмичесИзобретение относится к измери- I cJibHoft технике и может быть исполь- н.шано определения параметров вижения рулонно1 о материала.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик и расшиение функциональн1.1х возмсжностей за счет (обеспечения измерения также скорости при независящей от толщинь змеряемого материала величины давении измерительного блока на матери- аи и измерения также и неферромагнитных материалов.

На 4мг, 1 изображен ферромаг нитр{Ый измерительный POJHIK; на фиг, 2 - средство нормирования давленияj на фиг.З - функциональная схема устройства,

Ус1ро11с.гво для измерения параметров движения рулонного материала со- держи Г ферромагнитный измерительный pojHiK 1 , выполненный в виде установленных на одной оси 2 двух ферромагнитных дисков 3 и размещенного между HHNOi кольцевого магнига 4, ориентированного полюсами к их торцовым новерхносгям, Ободы ферромагнитных дисков 3 вь.птолнены в виде чередующихся зубцов 5 и впадин 6, а ферромаг- ни тные juicKH 3 установлены (СО смещением (1ДИН относительно другого на немичину зубца 5, все свободное пространство (})ерромагнитног о измерительного pojHiK;) 1 зАполнено немагнитным фрикционш.1м материалом 7, Зубцы 5 каждого (j eppOMar-нитного диска 3 направлены к другому ферромагнитному диску 3 механическо1-о контакта с ним и бок )лыг-1И поверхностями смежных зубцов 5, оси зубцов 5 нараллелbHiii Mi.- v O co6i.ni , а их внешние noBepxntJc- iit iuincatrni и цилиндрическую поверх- . li .M/ii. -:р тного изме- ри ;ЧУ1ЬЧ , СО р(1-1ика 1, при этом гиющадч поперечные 1-( зуОцов 5 (j)fppoM;u кие усилители 21 и 23, которые .формируют сигналы, пропорциональные гиющади поступивших входных импульсов, поступаю1цие на вторые клемьы ключей 22, 24, при этом сработает тот ключ, сигнал на управляющем входе KOTOpoi-o относителI-HO общей шины больше по амплитуде, 3 з.п. ф-лы,2 ил

нитных дисков 3 различны, В зоне магнитного действия зубцов 5 расположена магнитная считывающаясг голов- ка 8, один вывод обмотки которой подключен к входу блока 9 измерения скорости, а другой вывод - к общей шине, К входу блока.б измерение скорости подсоединен вход (}мльтра 10 нижних частот, выход котор(5го соединен с первым входом сумматора 11, инвертором 12 и первым входом распоз- н-авателя 13 направления движения. Выход сумматора 11 соединен с ииконым детектором 14 и входом блока 15 измерения длины. Выход пикового детектора 14 соединен с индикатором 16 скорости и через вход-выход оптоэлек- тронной пары 17 соединен с магнитной считывающей головкой 8,

Вход -блока 15 измерения длины соединен с входом формирователя 18 им- 1ТУЛьсов, которого соединен с вторым входом распознавателя 13 направления движения. К первому входу распознавателя 13 направления движения подсоеяинены анод и катод соответственно детектора 19 положительной полярности и детектора 20 отрицательной полярности. Выход детектора 19 положительной полярности соединен с входом логари(1г- мического усилителя 21, выход которого подключен к плюсовой клемме питания ключа 22 прямого счета, вход которого соединен с вторым входом распознавателя 13 направления движения. Выход детектора 20 отрицательной полярности соединен с входом логарифмического усилителя 23, выход которого соединен с отрицательной клеммой питания ключа 24 реверсивного счета, вход которого соединен с входом распознавателя 13 направления движения. Управляющий вхсзд ключа 22 прямого счета и ключа 24 реверсивного счета подключен к общей шине, а их отрицательная и положительная клеммз питания соединены между собой. Выход ключа 22 прямого счета соединен с входом, а 1ход ключа 24 реверсивного счета соединен с реверсивным входом реверсивного счетчика 25, выход которого подключен к индикатору 26 длины,

В зоне магнитного действия ферромагнитного измерительного ролика I, соприкасающегося с поверхностью материала 27, с противоположной от него стороны измеряемого материала 27, располо цено средство 28 нормирования давления ферромагнитного измерительного ролика I на измеряемый материал 27. Средство 28 нормирования давления состоит из прижимного ферромагнитного ролика 29, снабженного задатчиком 30 давления на материал. Задатчик

30давления на материал может быть выполнен, например, в виде двух скоб

31с пазом 32, обеспечивающим возможность перемещения при кимного ферромагнитного ролика 29, размещенного

в скобах 31 с помощью оси 33. Положение скоб 31 фиксируется в стойке 34 с помощью винта 35 с гайкой 36. Ось подвешена на четырех компенсационных пружинах 37, навивка которых изменяется по заданному закону (нгпример, величина усиЛия сжатия-растяжения пружин 37 прямо пропорциональна квадату расстояния от ферромагнитного змерительного ролика I до пассивного ферромагнитного ролика 29),

Устройство работает следующим обазом,

Измеряеьый материал 27 заправляется между ферромагнитным измерительным роликом 1 и прижимным ферромагнитным роликом 29. Путем изменения положения прижимного ферромагнитного ролика 29 с помощью задатчика 30 давения, предусматривающего, например, перемещение оси 33 в пазах 32 сКоб 31 ее {фиксацию на стойке 34 с помощью винта 35 и гайки 36, величина давления подбирается таким образом, чтобы стройство для измерения параметров вижения рулонного материала не оказывало деформирующего воздействия на измеряеь 1Й материал 27. Постоянство давления при из менении толщины змеряемого материала 27 обусловлено аличием средства 28 нормирования авления. В случае выполнения средства 28 нормирования давления в виде

10

15

20

493863 р

четырех компенсационных пружин 37, попарио-противоположно расположенных на концах оси 33, усилие сжатия-растяжения компенсационных пружин 37 компенсирует вариацию силы маг штного притяжения прижимного измерительного ролика 29 к ферромагнитным дискам 3 с кольцевым магнитом 4. Компенсация происходит за счет того, что усилие сжатия-растяжения компенсационных пружин 37 прямо пропорционально квадрату указанного расстояния,

В случае измерения параметров движения ферромагнитных тел необходимость в средстве 28 нормирования давления отпадает, а ферромагнитные диски 3 находятся в магнитном взаимодействии непосредственно с измеряе- NbiM объектом.

Движение измеряемого материала 27 передается ферромагнитному изме- ри тельному ролику 1 и вызывает его вращение вокруг оси 2, При этом отсутствие проскальзывания ферромагнитного измерительного ролика 1 относительно измеряемого материала 27 гарантируется наличием магнитного зацепления между роликами или между ферромагнитным измерительным роликом 1 и поверхностью ферромагнитного измеряемого материала, а также взаимодействием немагнитного фрикционного, материала 7 с измеряеьым материалом 27, Зубцы 5, проходя через зону расположения магнитной считывающей головки 8, наводят в последней ЭДС индукции, ЭДС на выходе магнитной считывающей головки 8 в период прохождения впадин 6 равна нулю. Вследствие того, что зубцы 5 разных ферромагнитных дисков имеют разный г

25

30

35

40

5

0

5

знак намагниченности, а площадь поперечного сечения зубцов 5 одного ферромагнитного диска 3 отличается от площади поперечного сечения зубцов 5 другого ферромагнитного диска 3, наводим 1е в магнитной считыва1Ьщей головке импульсы будут разнополярны, а положительные и отрицательные импульсы будут отличаться по длительности при практически одинаковой амплитуде, т.е. площадь разнополярных импульсов будет не одинаковой. Наведенные импульсы поступают на вход блока 9 измерения скорости, в котором они проходят через фильтр 10 нижних частот, благодаря чему сигнал помехи отфильтровывается, и поступаг на первый вход распознавателя 13 1 аправле11ия движения, Пол.)жителЫ{ые Miiyjii- cbi поступают на перный вход сумматора 11. При этом на его втором входе присутствует нулевой сигнал, поскольку ферромагнитные диски 3 .ме- ень друг относительно друга на веичину зубца 5, а любой зубец 3 одного ферромагнитного диска 3 не име- JQ ет механического контакта со .,1- ми зубцаьо 5 другого ферромагнитного иска 3 (т.е. между соседними зубцами 5 есть зазор), соседние разнопо- ярные импульсы с магнитной считыва- 5 хцей головки 8 идут с временным сдвигом. Отрицательный импул . инверти- руется инвертором 12 и поступает на второй вход сумматора 11, Таким обазом, на выходе сумматора 11 обра- 20 зуется последовательность однополяр- 1Ш1х (в рассматриваемом примере практической реализации положительных) импульсов. На выходе пикового детектора 14 сигнал пропорционален ампли- 25 тудам импульсов, поступивших на его вход. Амплитуда импульсов ЭДС индукции пропорциональна скорости вращения ферромагнитного измерительного ролика 1, соответственно индикатор 30 16 скорости (фиксирует ее величину, С целью расширения динамического диапазона измерения сигнал с пикового детектора 14 по цепи обратной сря- зи через оптоэлектронную пару 17, обеспечивающую гальваническую развязку цепей, подается на обмотку магнитной считывающей головки 8, сдвигая ее рабочую точку вниз по петле Гш терезиса.Таким образом, насы- Q щения магнитной считывающей головки 8, которое может настугшть при превышении скорости вращения .ферромагнитного измерительного ролика 1 определенной величины, не происходит, дг

Блок 15 измерения длиш) работает следующим образом,

Однополярные импульсы поступают с выхода сумматора 11 на вход блока 15 измерения длины, к которому под- ,ключей вход формирователя 18 импучь-, сов, с выхода которого счетные прямоугольные импульсы со стандар - ными параметрами на второй вход распознавателя 13 направления движенля гс и на входы ключей 22, 24 прямого счета и реверсивного счета. Одновременно с JiuM р зноп( импульсы с различи ,) ;vini ел ьнос тью с выхода

35

50

Q 5 0 5 0 Q г

с

5

0

фильтра 10 нижних частот поступают на, первый вход распознавателя 13 направления движения, к которому подключены детектор 19 положительной полярности и детектор 20 отрицательной полярности. Импульсы с выходов детекторов поступают на входы логарифмических усилителей 21 и 23, на выходах которых формируются сигналы, пропорциональные штощади поступивших входных импульсов. Поскольку длительность импульсов различна при равной амплитуде, их площади и уровни; детектируем51х сигналов различной полярности неравны. При этом ключи 22 и 24 прямого и реверсивного счетов по гштанию включены последовательно, а их управляющие входы подключены к общей щине. Следовательно, при одновременном погтугшении соответственно на положительную клемму питания ключа 22 прямого счета положительного сигнала с выхода своего лoгapиф тчecкoгo усилителя 21 и иа отрицательную клемму питания ключа 24 реверсивного счета сигналов с выхода логарифмического усилителя 23, сработает тот ключ, сигнал иа управляющем входе KOTOj-ioro относительно общей шины больше по амплитуде, Од- новременность поступления импульсов на ключи обеспечивается тем, что постоянные времени лог арифьмческих усилителей 2 и 23 выбраны таким образом, что сигналы на их входах по длительности перекрываются. Соответственно счетные импульсы поступят на вход прямого или реверсивного счета реверсивного счетчика 25, Число импульсов, зарегистрированным 1)еверсив- ным счетчиком 25, преобразованное в единицы длины материала, пройденного через устройство для измерения параметров рулонного материала, индуцируется индикатором 26 длины. При смене направления движения материала соответственно поменяется полярность импульса больщей амплитуды и сработает тот ключ, который в предыдущий момент времени был выключен, подав счетные импульсы на другой вход реверсивного счетчика 25,

Таким образом, устройство для и з- мерения параметров движения рулонного г материала помимо его длины способно измерять расширенный диапазон линейных и угловых скоростей с учетом реверсивного движения объекта

измерений при обеспечении независящей (1Т измеряемого материала величин1 1 давления измерительного блока на материал.

Формула изобретения

. Устройство для измерения параметров движения рулонного материала содержаи1ее блок измерения длины, включающий последовательно соединенные распознаватель направления движения, реверсивный счетчик и индикатор длины, ферромагнитный измерительный ролик, выполненный в виде установленных на одной оси двух фер- ромаг;штных дисков и разм(21ценного между ними кольцевого магьп та, ориентированного пoлюca fи к торцовым по верхнос Г ям ферр;;магнитных дисков, последние выполнен - с чередующимися зубцами и впадинами и установлены со смещением один относитнльно дру- Г ого на величину зубца, и маг нитную считывающую головку, установленную в зоне магнитнох о лействия зубцов, )1 заполнены немагнитным ф1)ик- ционшлм материалом, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью улуадпе- ния эксплуата ;ионных характеристик и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения- также и скор1 сти движения рулонного материала, оно снабжено средством нормирования величины давления ферромагнитного измерительного ролика на измеряем1)1й материал и блоком измерения скорости, выполненным в виде последовательно соединенных оп- тоэлектронной пары, фильтра Ш1жпих частот, инвертора,.сумматора, пикового детектора и индикатора скорости блок измерения д)1ины выполнен с формирователем импульсов, входом соединенным с выходом сумматора, распознаватель направления движения - в виде последовательно соединенных детектор положительной гюляржэсти первого логарифмического усилителя и ключа прямого счета, псс-;тедовательно соединенных детектора отрицательной полярности второго л(згарифмического ус1Тлителя и ключа j)r персивного счета

выход фильтра нижних частот соединен С вторым входом о мматора и входами положительной и оiпицательной полярности, выход форг-и ователя и пyльcon через ключи прямоГ О и реверсивного счета соединен с входами прямого и реверсивного счетп реверсивного счетчика, отрицательная клемма mnamiH

0 ключа прямого счег/ . соединена с положительной клемм .м питания ключа реверсивного счет.-, их управлякхцие входы предназначен; I для соединения с общей шиной, пикового детекто5 ра через оптоэлектронную пару соединен с одним концом обметки магнитной считывакщей головкл, второй конец которой предназначен лля соединении с общей шиной, зубцы каждого ферромяг0 нитного диска направ.чен), к другому ферромагнитному диску, осп зубцов параллельны между собой, а их внешние поверхности вписаны в цилиндрическую поверхность вращения ферромагш тного

5 ролика, площади попереч1гых сечений зубцов ферромагнитны, ;длсков различны,

c ось которого параплельна оси измерительного ролика, а радиусы лежат на Одной прямой, и задатчика величины давления на измеряег 1й материал, соединенного с осью прижимного фер0 ромагнитного роликс.

Q ферромагнитных дисков, так, что линия контакта ферромагнитного измерительного ролика с измеряеьим материалом пересекает внешние поверхности не менее чем двух смежн1 1х зубцов.