Устройство для индикации линейных перемещений Советский патент 1978 года по МПК G01D7/00 

Изобретение относится к устройства для дистанционного контроля дискретных положений рабочих органов механи мов 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 лннейньк перемещений, содержащие грубый линейный канал, многооборотный да чик, углового перемещения вала механиз ма точного отсчета, усилитель мощност указатель точного отсчета положения рабочего органа, датчик обратной ев яэй, нуль-орган, индикатор ошибки и орган отработки. При наличии перемещения 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 заданной точностью, с датчика обратно связи точного канала снимается напряжение, величина которогр пропор-циональна величине угла поворота указате ля точного перемещения и величине перемещенил .линейного канала. Эти два напряжения - с грубого линейного датчика и с датчика обратной связи подаются -на нуль-орган, который сравнивает эти напряжения и вырабатывает сигнал ошибки и орган отработки. В случае, если разность напряжений на грубом линейном датчике и датчике обратной связи превышает заданную величину напряжения, снимаемого с линейного датчика, нуль-орган выдает- сигнал рассинхронизации обоих каналов измерения с точностью, которую обеспечивает грубый линейный канал, а индикатор ошибки показьшает величину рассинхронизации. При этом орган отработки производит автоматическую коррекцию показаний указа.теля положения рабочего органа по величине сигнала ошибки с точностью, определяемой -точностью грубого линейно го канала. Наиболее близким техническим решением к данному является устройство для индикации линейных перемещений, содержащее грубый канал измерения, выполненный- в Виде размещенных с определенньг шагом герконов, которые объеинены в гг групп по С герконов в аждой, одни концы герконов каждой группы объединены и подключены к однсму из входов соответствующих элементов ИЛИ-НЕ, соединенных между собой последовательно, выходы которых подлкючены к лампам. индикатора высшего ра зряда, другие концы одноименHfciX герконов нечетных и четных групп объединены между собой, точный канал измерения, выполненный на герконах. размеаденных по окружности с определен ным шагом и объединенных в m групп по С герконов в каждой, -одни концы герконов каждой группы объединены. меукду собой, два постоянных магнита каналов точного и грубого измерения, элементы И, индикаторы среднего и младшего разрядов, Известные устройства не обладают достаточной точностью. Цель изобретения - повышение точночти датчика. Это Достигается тем, что в устройство для индикации линейных: перемещений введены элементы И-НЕ, дополнител ные элементы И объединены попарно, входы каждой пары элементов И соединены с одноименнБми выходами грубого канала измерения, другие выходы которого подключены к входам основных элементов И, которые между собой объединены попарно. Выход каждого ос новного элемента И объединен с соответствующими выходом дополнительного элемента И и подключен к соответствую ющим лампам индикатора среднего разряда, одни выходы точного канала изме рения подключены к первым входам соответствующих дополнительных элементов ИЛИ-НЕ, которые соединены между собой последовательно. Вторые входы каждого дополнительногр элемента канала точного отсчета ИЛИ-НЕ соединены с шиной питания, второй выход первого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ вторыми входами четвертого и восьмого основных элементов И, второй выход второго дополнительного элемента ИЛИ- НЕ - с вторыми входами первого, -пят го и девятого основных элементов И и третьего, шестого и седьмого дополнительных элементов И. Выход третьего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ связан с вторьми входами в рого, шестого и десятого основных эл ментов И и второго и десятого дополн тельных элементов И, второй выход че вертого дополнительного элемента ИЛИ НЕ - с вторыми входами третьего и се мого основных элементов И и первог четвертого, пятого, восьмого и девят го дополнительных элементов И. Други выходы точного канала измерения связ ны с входами группы соединенных межд собой последовательно элементов И-НЕ выходы которых подключены к соответ твуюидам лампам индикатора младшего азряда. Выходы пятого дополнительноо элемента ИЛИ-НЕ соединены с третьии входами соответствующих элементов ЛИ-НЕ, входы пятого дополнительного лемента ИЛИ-НЕ - с выходами последей пары дополнительных элементов И. Такое выполнение устройства для ндикации линейных перемещений позволят увеличить точность показаний, исклюить потерю информации и обеспечить инхронность показаний всех разрядов казателя перемещении. На фиг. 1 показано соединение герконон линейного грубого канала; на иг. 2 - соединение герконов точного ругового канала; на фиг. 3 приведена ринципиальная схема устройства. Герконы 1-20 (см.фиг.1) расположены на трубе и разбиты на п групп, например на четыре, по С герконов в группе, где , и образует линейный грубый канал 21. Каждая группа герконов соединена выводом параллельно и имеет общий вывод. Вторые выводы каждого геркона линейного канала соединены между собой в и -групп. л. - п 10 где сх - минимальное простое целое число, при котором равно целому числу; тп- число групп герконов кругового канала (в схеме на фиг, 2 герконы разбиты на 4 группы); 10 - величина постоянная. Исходя из решения данной формулы, вторые выводы герконов линейного.канала соединены между собой в 1 соединен группы, т.е. вывод геркона с выводом геркона 11, а вывод геркона 10 - с выводом геркона 20. Выводы объединенных группы имеют общие выводы. Точность грубого канала ±10 мм. На фиг. 2 изображены герконы 1° - -20°, которые размещены по окружности с определенным шагом, разбиты на тп-групп и образуют точный круговой канал 22; в данном случае . Каждая из тп групп герконов имеет общий вывод, а вторые выводы всех четырех групп герконов объединены. Точность крувого канала ± 1 мм. Воздействующим элементом на герконы являются два постоянных магнита, связанных через редуктор между собой и кинематически с рабочим органом механизма, положение которого контролируется. При перемещении механизма магнит крувого канала, при группах в нем (т 4) Делает один полный оборот за 40 мм перемещения магнита грубого канала. Конструкция магнитов линейного и крувого каналов выбрана так, что при определенном шаге расположения геркоНОВ в каналах обеспечивается получен от пяти герконов в группе десяти си налов на входе вторичной схемы. Номера вьлходных сигналов и состояние герконов приведены в таблице. При получении 10-го сигнала в лин ном канале должны быть замкнутые гер коны 5 и б, в круговом канале - герконы 5 и б или 1 и 20. Устройство для индикации линейных перемещений (см.фиг.3) -содержит гру6fcfft канал 21 измерения, точный канал 22 измерения, индикаторы старшег 23, среднего 24 и младшего 2 5 разрядов, дополнительные элементы И 26-36 основные элементы И 37-46, дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 47, элементы ИЛЙ-НЕ 48-51, элементы И-ЯЕ 52-61, дополнительные элементы ИЛИ-НЕ 6265, постоянные магниты (на чертеже не показаны). Работает устройство следующим обр зом. При нахождении постоянных магнитов грубого канала 21 и точного кана ла 22 в зоне срабатывания) герконов 1-20 и 1 -20 герконы замыкаются и сигналы из грубого канала 21 пода ются на элемент ИЛИ-НЕ 48 и с его вы хода на индикатор 23 старшего разря который начинает индицировать цифру Из грубого же канала поступает си нал на один из входов первого двухвходного элемента И 26, а на второй вход элемента И 26 падает сигнал из точного канала через четвертый элемент ИЛИ-НЕ 65. С вывода первого элемента И 26, сигнал проходит наиндикатор 24 сред го разряда, который начинает индицировать цифру О.. Одновременно из точного канала сигналы поступают на десятый элемент ИЛИ-НЕ 61, ас его в хода на индикатор 25 младшего разряда и этот индикатор начинает индицировать цифру О . Таким образом, при замкнутых герконах 1 и I и 20 индикатор положения механизма индицирует 000, т.е. контролируемый орган механизма находится в исходном положе нии. При перемещении механизма, мер, на 5 мм состояние первого элемента ИЛИ-НЕ 48 не изменяется, так ка на его вход подается сигнал из грубого канала 21, т.е. индикатор 23 ста шего разряда продолжает индицировать цифру О. Состояние первого дополнительного элемента И 26 также не меняется потом что на геркон 1 в линейном канале остается замкнутым и на вход элемента И 26 и продолжают поступать сигналы л нейного канала 21 и с выхода четверто го дополнительного элемента ИЛИ-НЕ 65 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 среднего разряда также продолжает индицировать цифру О. В точном же канале 22 перемещение механизма 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 и 20 размыкаются. Сигнал подается на пятый дополнительный элемент И-НЕ 56, а с его выхода на четвертый элемент И-НЕ 55 поступает запрещакнций сигнал и ранее индичирующая на индикаторе младшего разряда цифра 4 отключается, а 5 , получившая включается цифра сигнал с выхода пятого элемента И-НЕ 56. Таким образом, указатель положения индицирует цифры 005, это означает, что контролируемый орган механизма переместится на 5 мм. Итак, состояние 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 5 и б , и на десятый элемент И-НЕ 61 поступают сигналы. С выхода элемента И-НЕ 61 подается запрещающий сигнал на девятый элемент :И-НЕ 60, который отключает цифру в индикаторе 25 . младшего разряда, а элемент И-НЕ 61 включает цифру О. Одновременно из 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 сигнала: один запрещающий на элемент ИЛИ- НЕ 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 индиииооваться цифра . Таким образом, указатель положения индицирует 010 , т.е. контролируемый орган механизма перемещается на 10 мм. В случае перемещения механизма назад, например от 10 до 9 мм, в точном канале магнит занимает положение, при котором герксн б отключается и остается включенным только геркон 5, сигнал на выходе элемента И-НЕ 6 отключается, снимая запрещающий сигнал на элемент И-НЕ 6 цифра JO, на индикаторе 25 отключается, а загорается цифра , получающая сигнал с выхода девятого элемента И-НЕ 60. Одновременно с отключением геркона пропадает сигнал на третий элемент ИЛИ-НЕ 54, получивший питание от точного канала 22, С выхода элемента ИЛИ-НЕ 24 сигналы пропадают, второй дополнительный элемент И-27 отключается, а четвертый элемент ИЛИ-НЕ 65 включается, включается первый дополнит.ельный элемент И 26, который включает цифру О на индикаторе 24. Таким образом, на указателе положения механизма индицируется цифра 009 . При дальнейшем перемещении вперед контролируемого органа, например на 90 мм, в это время во включенном состоянии находится элемент ИЛИ-НЕ 48, индицирующий цифру в индикатора 23, который получает питание от геркона 5 грубого канала 21; на-один вход десятого дополнительного элемента И 36 поступает сигнал из грубого канала 21,от теркона 5, на второй его - сигнал с выхода третьего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ 64, получающий сигнал на вход от второй группы т герконов точного канала. С выхода элемента И 36 сигнал про ходит на индикатор 24, индицирующий цифру 9 . В точном канале в этот момент замкнуты герконы 5, 6, т.е. индикато 25 индицирует цифру О, а указате положения механизма - 090, т.е. 90 мм. При дальнейшем перемещении индика тор положения-индицирует цифры 091 092 и так далее. . С целью синхронизации показаний разрядов выходы с элементом И 35 и 36 заведены в индикатор 24 и дополнительно на вход элемента ИЛИ-НЕ 47, выходы которого подключены к входам элементов ИЛИ-НЕ 49 и 50. Это необходимо с целью предотвра щения одновременного загорания в индикаторе 23 цифр О и , в случае включения геркона 6 (11) гру бого канала 21 при положении контролируемого органа 80(180) (199) мм. Продолжая перемешаться, магнит гр бого какала 21 замыкает герконы 5,6, а магнит точного канала 22 включает герконы 10 , 11. В этот момент вклю чается лесятый дополнительный элемен И-НР Ы, ц выхода его один сигнал оступает на вход девятого дополниельного элемента И-НЕ 60, отлиаюцийся цифру 9 в индикаторе 25. На вход второго элемента lijjih-НЕ 63 роходит сигнал из точного дополительного канона от геркона 11, элемент ИЛИ-НЕ 63, включаясь, подает запрещающий сигнал на третий дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 64, выдававий сигнал, разрешающий индицировать 24 цифры 9, т.е. десятый элемент И 36 отключается. Включается первый основной элемент И 37, на один из входов которого поступает сигнал из грубого канала 21 от геркона 6, а на .второй вход элемента И 37 - сигнал с выхода элемента ИЛИ- НЕ 63. Выход элемента И 37, подключен, как и элемент И 26, к индикатору 24, который начинает индицировать цифру О. На второй элемент И-НЕ 49 грубого канала 21 от герконов второй группы поступает сигнал, в связи с тем, что элементы И 35, 36 отключились, элемент ИЛИ-НЕ 49 включается и подает два сигнала: один на элемент ИЛИ-НЕ 48, который отключает цифру О в индикаторе 23, и второй сигнал, который включает в том же индикаторе цифру 1 . Указатель положения начинает индицировать цифры 400, т.е. показывает, что контролируемый орган переместился на 100 мм. При движении механизма назад магнит точного канала 22 перемещается, размыкает геркон 11, элемент 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 О 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 индикаторе 23 цифру О. Вследствие того, что в точном канале 22 включен только геркон 10 , включается элемент И-НЕ 60, а элемент И-НВ 61 отключается, отключая в индикаторе 25 цифру О. Элемент же И-НЕ 60 включает цифру 9 и аким образом указатель положения инди099, т.е. контролицирует цифры руемый орган переместился на Г мм назад. Аналогично работает устройство во всем заданном диапазоне перемещения контролируемого органа. Таким образом, с помошью предлагаемого устройства можно замерять положение контролируемого органа механизма в заданном диапазоне перемещения с ТОЧНОСТЬЮ ±1 мм, без потери информации, так как схема не содержит

элементов памяти и накапливающих сумматоров. При этом индикация может вьщаваться, например, на трехразрядное цифровое табло без промежуточных контролирующих и декодирующих устройств . Выбор редакции кругового канала по отношению к линейному может быть различным а зaвиcш ocти от точТаблица

ности герконов линейного канала, например за один оборот крувого канала 10; 20; 30 мм и т.д.

С учетом предложенной схемы воэмoж ю построение герконных цифровых указателей положения с необходимым числом разрядов.

Формула изобретения Устройство для индикации линейны перемещений, содержащее грубный канал измерения, выполненный в виде размещенных с определеннымдшагом герконов, которые объединены в jn. гру по с герконов в каддаой, одни концы герконов каждой группы объединены и подключены к одному из входов соо ветствующих элементов ИЛИ-НЕ, соеди ненных между собой последовательно выходы которых подключены к лампам индикатора высшего разряда, другие концы одноименных герконов нечетных и четных групп объединены между собой, точный канал измерения, выполненный на герконах, размещенных по окружности с определенным шагом и объединенных в tu 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 магнита каналов точно го и грубого измерения, элементы И, индикаторы среднего и млгшшего разрядов, отличающееся тем что, с целью повьгшення точности датчика,, в него введены элементы И-НЕ, дополнительные элементы И объединены попарно;-, входы каждой пары элемен тов И соединены с- однои.менными выхо дами грубого канала й-з.мерения, другие выхрдыкоторого подключе.на к вхо дам основных элементов -И, которые между собой объединены попарно, выход каждого основного элемента И объединен с соответствующим выходом дополнительного элемента И и подклю чен к соответствующим лампам индика тора среднего разряда, одни выходы точного канала измерения подключены к первы входам соответствующих дополнительных элементов ИЛИ-НЕ, которые соединены между собой последовательно, вторые входы каждого дополнительного элемента канала точного отсчета ИЛИ-НЕ соединены с шиной питания, второй выход первого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторыми входами четвертого и восьмого основных элементов И, второй вход второго дополнительного элемента ИЛИНЕ соединен с вторыми входал{и первого, пятого и девятого основных элементов И и третьего, шестого и седьмого дополнительных элементов И, выход третьего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторыми входами первторого второго,, шестого и десятого основных элементов И и второго и десятого, дополнительных элементов И, второй выход четвертого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторыми входами третьего и седьмого основных элементов И и первого, четвертого, пятого, восьмого и девятого дополнительных элемен.тов И, другие выходы точного канала измерения соединены с входами группы элементов И-НЕ, которые между собой соединены последовательно и выходы которых подключены к соответствующим лампаги индикатора младшего разряда, выходы пятого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединены с третьими входами соответствующих элементов ИЛИ-НЕ, входы пятого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соеинены с выходами последней пары дополнительных элементов И.

У

Т

6

4

У

№

W

/г

5

/7

Iff

/5iy

20