Устройство для передачи сигналов с вращающегося объекта Советский патент 1990 года по МПК G08C23/04 

1

(21)4132460/24-24

(22)08.10о86

(46) 15„02.90. Бнш. № 6

(71)Хабаровский политехнический институт

(72)И.А.Иванов

(53)621.398 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1467874, 1986.

(54)УСТРОЙСТВО ДНЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕМА

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для диагностики вращающихся валов Целью изобретения является повышение информативности устройства. Для достижения поставленной цели в устройство введены счетчик циклов, дополнительные усилители, светодиоды, фотодиоды, приемники сигналов, регистр сдвига, блок определения направления вращения, счетчик числа разрядов сдвига и измерительный преобразователь перемещений. Устройство обеспечивает воз- можность получения информации в параллельном цифровом коде на полном обо роте шпинделя независимо от направления его вращения. 3 з,п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для диагностики вращающихся валов. Целью изобретения является повышение информативности устройства. Для достижения поставленной цели в устройство введены счетчик циклов, дополнительные усилители, светодиоды, фотодиоды, приемники сигналов, регистр сдвига, блок определения направления вращения, счетчик числа разрядов сдвига и измерительный преобазователь перемещений. Устройство обеспечивает возможность получения информации в параллельном цифровом коде на полном обороте шпинделя независимо от направления его вращения. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для диагностики вращающихся валов.

Целью изобретения является повышение информативности устройства.

На фиго 1 показано устройство, общий вид; на фиг02 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - блок-схема первого варианта устройства на фиг.4 - блок схема второго варианта устройства.

Устройство (фиг„1) содержит полый кольцеобразный корпус 1, крышку 2, шпиндель 3, гайку 4, подшипник 5. Блок-схема (фиг03) содержит узел 6 передачи сигналов, датчики 7, аналоговый коммутатор 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, первые усилители 10, первые светодиоды И, генератор 12, счетчик 13 циклов, второй усилитель 14, второй светодиод 15,

блок 16 питания, третий светодиод 17, узел 18 считывания информации, первые фотодиоды 19, первые приемники 20, содержащие усилитель 21 и триггер 22, регистр 23 сдвига, преобразователь 24 информации (микро- ЭВМ), третий приемник 25, фотодиод 26, узел 27 приема сигналов, четвертый приемник 28 счета секторов, фотодиод 29, узел 30 приема сигналов, счетчик 31 числа разрядов сдвига, блок 32 определения направления перемещения, вторые приемники 33 и 34,

дифференцирующие элементы 35 и 36, элемент 37 выделения сигналов направления перемещения, второй приемник 38, датчик 39 начала отсчета, измерительный преобразователь 40 перемещений, фотодиоды 41 - 44в

Устройство работает следующим образом.

сд

4Ь

05 «и Од Oi

10

В процессе работы шпиндельного узла диагностические параметры регистрируются, преобразуются в параплель- Чый цифровой код и передаются в корпус шпиндельного узла, принимаются и Анализируются узлом 18 считывания информации от приемника 25 сигналов (Ьтробирования данных под управлением Приемника 28 для стробирования счета ректоров.

Узел 6 передачи сигнала работает (ледующим образом.

Диагностические параметры преобразуются диагностическими датчиками 7 в аналоговые электрические сигналы, Поочередно подключаемые через зналого- ый коммутатор 8 к входу АЦП 9, где г реобразуются в параллельный цифро- Йой код, каждый разряд которого уси- .гЫвается своим первым усилителем 10 тока и передается своим первым свето- Диодом 11. Процесс АЦП-преобразования тактируется генератором 12 непосред- 4твенно, а процесс подключения датчи- 25 KJOB 7 к АЦП 9 и процесс передачи цифровых кодов - через счетчик 13 Циклов, на первом выходе которого

15434354

приемников 20, влево или вправо, в зависимости от направления- вращения шпинделя, на количество разрядов, определяемое содержимым счетчика 31 числа разрядов сдвига по состоянию датчика начала отсчета, датчика секторов и датчика частоты и направления вращения. Вместе с разрядами кодов, принимаемыми первыми фотодиодами I9, регистр 23 сдвига производит преобразование синхроимпульсов, принимав мых вторым фотодиодом 26 и далее узлом 27 приема сигнала третьего приемника 25 и преобразование состояния датчика секторов, принимаемого фотодиодом 29, и далее - узла 30 приема сигнала четвертого приемника 28 стробирования счета секторов, так как второй фотодиод 26 и фотодиод 29 расположены на одной образующей с первыми фотодиодами 19 и принимают информацию с второго и третьего светодио- дов 15 и 17, расположенных на одной наружной образующей с первыми свето- диодами 11. Это имеет место только тогда, когда счетчик 31 числа разря15

20

формируется адрес датчика 7, который подключается через коммутатор 8 К АЦП 9, на втором выходе которого - импульсы, усиливаемые вторым усилите- 4ем 14 тока и передаваемые вторым Оветодиодом 15 как синхроимпульсы апробированных данных.

Узел 18 считывания сигнала рябо- т ает следующим образом.

Передаваемые коды принимаются первыми фотодиодами 19, причем каждый Принимает свой разряд кода, усиливаются первыми усилителями 21 и Преобразуются первыми триггерами 22 Порога, первыми приемниками 20, преобразуются регистром 23 сдвига и принимаются преобразователем 24 информации, где разделяются данные, относящиеся к различным датчикам 7, Накапливаются и анализируются0 Разделение данных производится по коду, относящемуся к напряжению блока 16 питания, а вход коммутатора 8 Через который контролируется напрят «ение блока 16 питания, используется к|ак метка, относительно которой отсчитываются коды диагностических датчиков 7. Преобразование, выполняемое регистром 23 сдвига, заключается в циклическом сдвиге входного иода, поступающего с выходов первых

30

35

40

45

50

55

дов сдвига установлен в принимаемые коды проходят через регистр 23 без сдвига„ При вращении шпинделя 3 вращается и связанный с ним кинематически стробоскопический диск 39 из- мерительного преобразователя 40 перемещения. В момент расположения метки начала отсчета, выполненной на стробоскопическом диске 39, между четвертым излучателем светодиода 43 и приемником сигналов фотодиода 44, на выходе приемника 38 сигнала появляется логический уровень, сбрасывающий счетчик 31 числа разрядов сдвига в ноль и тем самым устанавливающий количество разрядов, циклически сдвигаемых регистром 23, равным нулю, при этом разряды кода, передаваемые первыми светодиодами 11, принимаются первыми фотодиодами 19, которые в этом положении находятся напротив первых светодиодов 11, передающих соответствующие разряды кода, и поступают s блок 24 без сдвига, при этом импульсы с второго светодиода 15 принимаются фотодиодом 26, ас третьего светодиода 17 - фотодиодом 29, принимается постоянная составляющая и изменение содержимого счетчика 31 числа разрядов сдвига не происходит. При дальнейшем повороте шпинделя 3 происходит смещение светодиодов

дов сдвига установлен в принимаемые коды проходят через регистр 23 без сдвига„ При вращении шпинделя 3 вращается и связанный с ним кинематически стробоскопический диск 39 из- мерительного преобразователя 40 перемещения. В момент расположения метки начала отсчета, выполненной на стробоскопическом диске 39, между четвертым излучателем светодиода 43 и приемником сигналов фотодиода 44, на выходе приемника 38 сигнала появляется логический уровень, сбрасывающий счетчик 31 числа разрядов сдвига в ноль и тем самым устанавливающий количество разрядов, циклически сдвигаемых регистром 23, равным нулю, при этом разряды кода, передаваемые первыми светодиодами 11, принимаются первыми фотодиодами 19, которые в этом положении находятся напротив первых светодиодов 11, передающих соответствующие разряды кода, и поступают s блок 24 без сдвига, при этом импульсы с второго светодиода 15 принимаются фотодиодом 26, ас третьего светодиода 17 - фотодиодом 29, принимается постоянная составляющая и изменение содержимого счетчика 31 числа разрядов сдвига не происходит. При дальнейшем повороте шпинделя 3 происходит смещение светодиодов

11,15 и 17 относительно фотодиодов 19, 26 и 29. В Момент потери оптического контакта между третьим светодио- дом 17 и фотодиодом 29 происходит изменение состояния счетчика 31 числа разрядов сдвига на единицу, причем если обозначить разряды первых свето- диодов 11 по часовой стрелке (фиг.2), то при вращении шпинделя 3 по часовой стрелке произойдет циклический сдвиг содержимого регистра сдвига 23 влево, т„е. в сторону меньшего разряда, в результате фотодиод 19 будет принимать информацию о первом разряде кода, передаваемую первым свето- диодом 11, а на вход преобразователя 24 информация придет как первый разряд кода. При дальнейшем повороте шпинделя 3 информацию о первом разряде кода будет принимать фотодиод 19 и так далее, пока не сработает датчик начала отсчета, после чего процесс повторяется вновь. При изменении направления вращения шпинделя 3 изменяется сигнал с выхода блока 32 определения направления перемещения, воздействующий на счетный вход счетчика 31 числа разрядов сдвига, и

направление сдвига регистра 23 иэменя-30 счетчика циклов соединен с управляюется на противоположное. Регистр.23 одновременно циклически сдвигает все разряды принимаемого кода.

Блок 32 определения направления перемещения работает следующим образом. С фотодиода 41 преобразователя 40 на вход приемника 33 поступает синусоидальный сигнал, который усиливается и преобразуется в импульсный, а с фотодиода 42 на вход приемника 34 приема .сигнала - косинусо- идальный сигнал. Эти два сигнала дифференцируются элементами 35 и 36 и поступают в элемент 37 выделения , направления перемещения, где сравниваются с сигналами на выходах приемнков 33 и 34. Логический уровень появляется только на соответствующем выходе элемента 37 и поступает на соответствующий счетный вход счетчика 31 числа разрядов сдвига.

По второму варианту воздействие на стробирующий вход счетчика 31 числа разрядов сдвига формируется путем деления импульсов, снимаемых с выхода приемника 35 или 34 приема сигнала делителем 45 частоты, коэффициент деления которого определяется так, чтобы за один полный оборот

5

шпинделя 3 на выходе делителя 45 частоты количество импульсов равнялось количеству излучателей, установленных на одной наружной образующей корпуса I.

Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает возможность получения информации в параллельном цифровом коде на полном обороте шпинделя независимо от направления его вращения, а также когда шпиндель неподвижен, и за счет этого - повышение оперативности и объема информации, поступающей со шпинделя.

Формула изобретения

1 о Устройство для передачи сигна- лов с вращающегося объекта, содержащее на вращающемся объекте датчики, выходы которых подключены к информационным входам аналогового коммутатора, выход которого соединен с пер- вым входом аналого-цифрового преобразователя, генератор, выход которого подключен к входу счетчика циклов и к второму входу аналого-цифро-1 вого преобразователя, первый выход

5

0

щим входом аналогового коммутатора, первый усилитель, выход которого подключен к первому светодиоду, второй усилитель, выход которого соединен с вторым светодиодом, блок питания и измерительный преобразователь перемещения, на неподвижном объекте - первый фотодиод, соединенный с входом первого приемника сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены на вращающемся объекте дополнительные первые усилители и первые светодиоды по чнс- , лу информационных каналов и третий светодиод, соединенный с первым выходом блока питания, выходы аналого- цифрового преобразователя подключешл

. к входам первых усилителей, выходы п дополнительных первых усилителей под ключены к первым дополнительным све-о тодиодам, выход счетчика циклов соединен с входом второго усилителя тока, на неподвижном объекте введены блок определения направления перемещения,

дополнительные первые фотодиоды и приемники сигналов, третий и четвертый фотодиоды, счетчик числа разрядов сдвига и регистр сдвига, выходы дрполнительных первых фотодиодов соединены с входами дополнитедьных первых приемников сигналов первый и второй выходы измерительного преобразователя перемещения через соответствующие вторые приемники сигналов соединены с первым и вторым входами блока определения направления перемещения, выходы которого подключены к первому и второму входам счетчика числа разрядов сдвига, третий выход измерительного преобразователя перемещения через соответствующий второй приемник сигналов соединен с третьим входом счетчика числа разрядов сдвига, выход которого подключен v первому управляющему входу регистра сдвига, четвертый вход счетчика числа разрядов сдвига являются стробирующим входом устройства, информационные выходы регистра сдвига являются выходами устройства, выходы второго и третьего фотодиодов соединены с: вхо

5

0

5

дами одноименных приемников, выходы первых приемников соединены с информационными входами регистра сдвига с вторым и третьим управляющими входами-выходами третьего и четвертого приемников.

40 Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него на , неподвижном объекте введен делитель частоты, вход которого соединен с выходом одного из вторых приемников, а выход объединен со стробирующим входом устройства.

со

Ё

1л .рLO J U) Ul

tsa