Устройство для автоматической поверки стрелочных измерительных приборов Советский патент 1992 года по МПК G01R35/00 

СО

С

Изобретение может быть использовано в производстве стрелочных измерительных приборов при их поверке. Цель изобретения - повышение производительности поверки. Устройство содержит источник 2 входных сигналов, считывающую головку 3, мультиплексор 4, вольтметр 5, блок 6 обработки информации, Использование мультиплексора 4 и вольтметра 5 позволяет обрабатывать сигналы с выходов считывающей головки 3 отдельно для каждой считываемой зоны в динамическом режиме. Выполнение диафрагмы считывающей головки 3 с учетом погрешностей ее базирования по корпусу поверяемого прибора исключает необходимость точной ориентации считывающей головки 3 относительно шкалы прибора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

2

Г

v|

СО

ю

СА) Ю 00

Фиг/

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в производстве стрелочных измерительных приборов при их поверке.

Известно устройство для автоматической поверки измерительных приборов, содержащее источник входных сигналов, блок обработки результатов поверки и считывающую головку с фотоэлектронными датчиками, закрепляемую на поверяемом приборе.

Наиболее близким по технической сущности является известное устройство для поверки шкальных приборов, содержащее источник калиброванных сигналов, блок обработки результатов измерений, считывающую из неподвижно установленной между корпусом головки и защитным стеклом поверяемого прибора многозонной диафрагмы с вырезами в виде секторов кольца, ширина и расположение которых соответствуют зоне допуска контрольных отметок, фотоэлементов и осветителя с источником питания.

Недостатком данного устройства является низкая производительность поверки из-за использования статического способа поверки и наличия в процессе поверки неавтоматизируемой операции - выбора положения считывающей головки, при котором нулевое отверстие диафрагмы симметрично начальному положению стрелки прибора. Недостатком также является то, что в устройстве реализуется только допусковый контроль без определения точного значения погрешности в поверяемой точке.

Целью изобретения является повышение производительности поверки,

Сущность изобретения состоит в том, что считывающая головка подключена через мультиплексор к входу вольтметра, выход вольтметра присоединен к входу блока обработки информации, первый управляющий выход которого подключен к источнику калиброванных сигналов, а второй - к мультиплексору, причем ширина отверстий в многозонной диафрагме определяется максимальной линейной погрешностью, а угол сектора отверстий - удвоенной максимальной угловой погрешностью базирования считывающей головки по корпусу поверяемого прибора, кроме того применены плоские фотоэлементы, полностью закрывающие секторные отверстия в диафрагме.

Отличием устройства является то, что размеры секторных отверстий в диафрагме определяются максимальной погрешностью базирования считывающей головки по корпусу поверяемого прибора, что позволяет при

любом допустимом смещении фотоэлемента относительно отметки шкалы получить в его поле считывания участок шкалы с градуированной отметкой и концом стрелки. Таким образом, исключается операция точной ориентации фотоэлементов относительно отметок шкалы поверяемого прибора, следовательно, повышается производительность поверки.

0 Использование управляемого мультиплексора и электронного вольтметра позволяет отдельно для каждой считываемой зоны обработать информационный сигнал с фотоэлементов таким образом, что после

5 первоначального изменения уровня сигнала на выходе фотоэлемента свидетельствующего о вхождении стрелки в считываемую зону, ограниченную размерами секторного отверстия в диафрагме, регистрируется ло0 -кальный минимум (максимум) сигнала, по которому определяется момент времени совмещения стрелки прибора с поверяемой отметкой, а по повторному изменению уровня сигнала на выходе фотоэлемента, свиде5 тельствующему о выходе стрелки из считываемой зоны, происходит переключение на следующую считываемую зону, после чего процесс повторяется. Таким образом, поверка происходит в динамическом режи0 ме с точным определением значения погрешности в каждой поверяемой точке, что повышает производительность и точность. Использование для съема показаний в устройстве плоских фотоэлементов полно5 стью перекрывающих считываемые зоны, позволяет получить максимальную информационную составляющую в сигнале на выходе фотоэлемента.

На фиг, 1 показана структурная схема

0 предлагаемого устройства для поверки; на фиг.2 - конструктивная схема считывающей головки; на фиг.З -диафрагма для прибора с секторной шкалой; на фиг.4 - схема, поясняющая определение размеров секторных

5 отверстий в диафрагме.

Устройство для автоматической поверки измерительных приборов содержит поверяемый измерительный прибор 1, к входу которого подключен управляемый источник

0 2 калиброванных входных сигналов. Считывающая головка 3, отслеживающая перемещение стрелки прибора, через мультиплексор 4 (количество коммутируемых входов которого равно количеству фо5 тоэлементов в головке 3, по одному фотоэлементу на каждую поверяемую отметку шкалы) присоединена к входу вольтметра 5, цифровой выход которого присоединен к блоку 6 обработки информации. Последний связан с входом управления источника 2 и с управляющим входом мультиплексора 4. В качестве блока 6 может быть использована любая серийная микро- ЭВМ, работающая в реальном масштабе времени.

Считывающая головка 3 состоит из многозонной диафрагмы 7 и корпуса 8, который посредством зажимов 9 закрепляется на корпусе поверяемого прибора 1. В корпусе 8 установлен источник 10 освещения. Мно- газонная диафрагма 7 плотно прилегает к защитному стеклу 11 прибора 1. В ней выполнен ряд отверстий 12 для считывания стрелки 13 и поверяемых отметок на шкале 14, а также отверстие 15 для освещения шкалы поверяемого прибора 1 источником 10. На каждое отверстие 12 наложены считывающие плоские фотоэлементы 16.

Отверстия 12 имеют форму секторов кольца. Ширина h отверстий определяется максимальной линейной погрешностью базирования считывающей головки по корпусу поверяемого прибора в направлении, перпендикулярном основанию прибора

hwa.cc h А - а,(1)

где hmaxc - величина перекрытия стрелки и отметок шкалы прибора;

А - максимальный возможный размер внутренней поверхности считывающей го- ловки;

а - минимальный возможный размер корпуса прибора. В свою очередь

А АН + Ai ,(2)

а ан - Аг ,(3)

где АН - номинальный размер внутренней поверхности корпуса считывающей головки;

Ai - допуск изготовления на Ан;

ан номинальный размер корпуса прибора;

Да - допуск изготовления на ан.

Угол р отверстий 12 определяется удвоенной максимальной погрешностью ба- зирования считывающей головки по корпусу прибора:

рмакс arcsin-22

Э т D

(Vb2-a2- Va24-b2-Az))

где иакс - половинный угол между сосед- ними отметками шкалы прибора;

b - минимальный горизонтальный размер корпуса прибора,

b Ьн - Аз,(5)

где Ьн - номинальный размер корпуса прибора;

Аз - допуск изготовления на Ьл.

Устройство работает следующим образом. На корпусе поверяемого прибора 1 с помощью зажимов 9 закрепляется считывающая головка 3, включается источник 10 освещения. По команде с блока 6 мультиплексор 4 подсоединяется к измерительному входу цифрового вольтметра 5 первый фотоэлемент, расположенный над первой градуированной поверяемой отметкой. Блок 6 начинает опрашивать цифровой выход вольтметра 5, регистрируя значения напряжения на выходе фотоэлемента. Частота опроса должна быть такой, чтобы точно зафиксировать максимум (минимум) сигнала при совмещении стрелки с отметкой. Для этого за время совмещения стрелки с отметкой опрос должен быть произведен минимум три раза. Время At совмещения стрелки с отметкой равно

Л ю

где do - ширина отметки шкалы; di - ширина стрелки; бис - скорость перемещения стрелки; R -длина стрелки. Учитывая ,что

fr)

In

где рш УГОЛ шкалы поверяемого прибора;

In - предел шкалы поверяемого прибора;

Sc - скорость нарастания сигнала на входе поверяемого прибора, частота опроса выхода вольтметра 5:

0

5

0

5

f

Sc

(8)

(do+dk)ln Выражение (8) дает нижнюю границу для частоты, а верхняя граница частоты опроса определяется либо длительностью цикла измерения вольтметра, либо характеристиками блока 6 обработки информации (быстродействием и объемом памяти используемой мик- роЭВМ). Блок б выдает запускающий сигнал на источник 2 и одновременно начинает отсчет времени. Под действием вход но го ей гнала X с устройства 2

X Sc-t(9)

стрелка поверяемого прибора 1 начинает отклоняться. В момент вхождения стрелки в считываемую зону, ограниченную размерами секторного отверстия в диафрагме, сигнал на выходе фотоэлемента 16 изменяется. По относительному изменению уровня сигнала на выходе фотоэлемента 16 блок 6 переходит в режим регистрации максимума сигнала (для белой шкалы и черных отметок

и указателя), или минимума (для черной шкалы и белых отметок и стрелки), который наступает при полном совмещении стрелки с поверяемой отметкой. Момент времени наступления максимума (минимума) сигнала фиксируется блоком 6. Затем, по обратному относительному изменению уровня сигнала на выходе фотоэлемента, свидетельствующему о выходе стрелки из считываемой зоны, блок 6 выдает на мультиплексор 4 управляющий сигнал для подключения к вольтметру 5 фотоэлемента, закрывающего считываемую зону над следующей поверяемой отметкой. После этого процесс повторяется.

В результате полного цикла поверки после прохождения стрелкой всего диапазона шкалы и последовательного опроса всех считываемых зон устройство 6 фиксирует ряд моментов времени

t1,t2tktn(Ю)

в которые произошло совмещение указателя с поверяемыми отметками шкалы

Xi1,X21Xk1, Xn1.(11)

По (9) вычисляются значения входного сигнала в моменты времени (10) :

Xi,X2Xk,..,Xn,(12)

Ряд (12) представляет собой истинные значения входного сигнала, а ряд (11)-соответствующие им значения, измеренные прибором 1, поэтому их разность:

AXk Xk1-Xk(13)

является искомой абсолютной погрешностью прибора.

Если, кроме погрешности показаний (13), определяется и вариация показаний, то цикл поверки проводят так же и при обратном ходе указателя.

ров, содержащее источник входных сигналов, соединенный с. клеммами для подключения поверяемого прибора, блок обработки информации, считывающую головку, содержащую многозонную диафрагму с отверстиями в виде кольцевых секторов, фотоэлементы и источник освещения, отличающееся тем, что , с целью повышения производительности поверки, в

устройство введены мультиплексор и вольтметр, выходы фотоэлементов, закрепляемых над отверстиями диафрагмы, подключены через мультиплексор к входу вольтметра, выход вольтметра соединен с

входом блока обработки информации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом источника входных сигналов и управляющим входом мультиплексора, а ширина и угол сектора

отверстий диафрагмы удовлетворяют соотношениям

А - a h Ьмакс ,

25

0макс 2 arcsin- 5а +tr

( / 7Г

а2 + ь2-А2 )

где А - максимальный возможный размер внутренней поверхности считывающей головки;

а - минимальный возможный вертикальный размер корпуса прибора;

h - ширина отверстий диафрагмы;

b - минимальный возможный горизонтальный размер корпуса прибора;

р-угол сектора отверстий диафрагмы;

Ьмакс - величина перекрытия стрелки и отметок шкалы прибора;

р макс - половинный угол между соседними отметками шкалы прибора.