Датчик анализатора циклограммы вращения вала Советский патент 1982 года по МПК G01P3/64 G01P3/489 

I

Изобретение относится к технике измерения угловой скорости и ускорения неравномерно вращающихся валов с циклически изменяющейся нагрузкой, к технике оценки характера их изменения в за- висимости от поворота контролируемого вала в процессе вращения от установлен- ндго нулевого значения угла. Может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП), когда требуется оценить на соответствие норме циклограммы вращения контролируемого вала. В частности, в текстильной промышленности может быть использовано в АСУТП ткачества при контроле циклограммы вращения главных валов управляемых ткацких станков.

Известен лабораторный комплекс, обеспечивающий контроль 1шклограммы вращения главного вала ткацкого станка в процессе научного исследования работы MRxaiJH3MOB ткацкого станка. При его исг1ОЛ1 :1вании осуществляется осцилло-

графирование работы датчиков, связанных с главным -валом станка, на временной диаграмме щлейфового осциллографа l.

Недостатком данного комплекса являются большие трудозатраты при его применении на монтаж датчиков, расшифровку осциллограмм, ограниченное число углов поворота, моменты прохождения через которые фиксируются датчиками. Комплекс не нашел широкого применения.

10

Известно также устройство, содержащее электродвигатель, вал которого механически связан со входным валом электромагнитной муфты, на выходную ось которой надеты маховик, отметчик угла

15 поворота и чувствительный элемент датчика, погруженный в исследуемую жидкость. В состав датчика входят чувстви- тельный элемент, вход которого механически связан с контролируемым валом, первый выход соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к первому входу датчика, од- новибратор, выходы которого соединены

с первыми входами ключа прямого следования и ключа следования с задержкой, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов времени, выход ключа прямого следования непосредственно, а выход ключа следования с задержкой через линию задержки соединены с первым входом счетчика импульсов времени, выходы которого подключены ко входам группы усилителей Считывания времени. Датчик обеспечивает измерение вязкости контролируемой жидкости путем измерения временных промежутков между равномерноразнесенными метками в процессе останова первоначально раскрученного до требуемойугловой скорости чувсвительного элемента и связанных с ним деталей. Таким образом, данное устройство может быть приспособлено для измерения щпслограммы вращения. Необходимо лишь выделить метку, соответствующую нулевому положению вала 2 .

Однако для контроля поворота вала на каледый из требуемых углов, часто различающихся на доли градуса, количество меток по окружности отметчика угла поворота должно быть очень большим. В том случае, когда исследованию Аодлел ит промежуток времени поворота вала на один или несколько заданных углов, в память вычислительной машины, к которой подключен выход датчика, поступает большое число избыточных сигналов. Это требует повьпиенного объема памяти, подключаемой к датчику вычислительной машины и увеличению затра машинного времени на анализ поступившей информации. Таким образом, недостатком известного устройства является большая избыточность выдаваемой информации.

Цель изобретения - определение нестабильности угловой скорости на любом заранее заданном участие вала.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик введены канал пропускаемых и канал выдаваемых меток, каждый из которых состоит из последовательно соединенных регистра, усилителя считывания, счетчика, дешифратора и формирователя, триггер управления пропускаемых и триггер управления выдаваемых меток, ключ управления пропускаемых и ключ управления выдаваемых меток, причем вхбды регистров числа выдаваемых и пропускаемых меток подключены соответственно ко второму и третьему входу датчика, выход блока управления соедине

со.вторыми входами усилителей считывания числа, с R -входом счетчика импульсов времени и с 5 -входом триггера управления выдаваемых меток, R -вход которого подключен к. выходу формирователя вьщаваемых меток и R -входу триггера управления пропускаемых меток, а выход - к первому входу ключа управления выдаваемых меток, второй вход которого соединен со вторым выходом чувствительного элемента, а выход - с вторым входом счетчика числа пропускаемых меток и с первым входом ключа управления пропускаемых меток, второй вход которого подключен к выходу триггера отравления пропускаемых меток, а выход - к входу одновибратора, второму входу счетчика выдаваемых меток и второму входу группы усилителей считывани времени, при этом выход формирователя пропускаемых меток соединен с S -входо триггера управления пропускаемых меток

На чертеже представлена структурная схема датчика.

В состав датчика входят регистр 1 числа пропускаемых меток, в который записывается код числа меток после нулевого значения угла поворота контролируемого вала, сигналы о прохождении которых не выдаются датчиком, регистр .2 числа выдаваемых меток, в который записывается код числа меток, сигналы о прохождении которых выдаются датчиком блок 3 управления, по команде извне включающий датчик в работу, чувствительный элемент 4, формирующий на выходах одиночные импулвзсы при повороте контролируемого вала на заданный угол, усилитель 5 считывания числа пропускаемых меток, переписывающий содержимое регистра 1 числа пропускаемых меток в счетчик 6 числа пропускаемых меток по команде импульса с выхода блока. 3 управления, счетчик б числа пропускаемых меток, уменьшающий свое содержание на единицу после фиксации прохождения метки чувствительным элементом 4, усилитель 7 считывания числа выдаваемых меток, переписывающий содержимое регистра 2 числа выдаваемых меток в счетчик 8 числа выдаваемых меток по команде импульса с выхода блока 3 управления, счетчик 8 числа выдаваемых меток, уменьшающий свое содержание на единицу после фиксации прохождения метки чувствительным элементом 4, дешифратор 9 пропускаемых меток, изменяющий уровень напряжения на выходе при сбросе в нуль

содержимого счетчика 6 числа пропускаемых меток, дешифратор 10 выдаваемых меток, изменяющий уровень напряжения на выходе при сбросе в нуль содержимого счетчика числа выдаваемых меток 8, формирователь 11 пропускаемых меток, выдающий одиночный импульс напряжения при появлении перепада напряжения на выходе дешифратора 9 пропускаемых меток, формирователь 12 выдаваемых меток, выдающий одиночный импульс напряжения при появлении перепада напряжения на выходе дешифратора 10 вьщаваемых меток, триггер 13 управления пропускаемых меток, управляю- щий режимом работы ключа 14 управления пропускаемых меток, ключ 14 управления пропускаемых меток, через которы импульсы сигналов о прохождении меток поступают на выход датчика, триггер 15 управления выдаваемых меток, управляющий работой ключа 16 управления вьщаваемых меток, ключ 16 управления выдаваемых меток, подготавливающий канал прохождения импульсов сигналов о прохождении меток на выход датчика, генератор 17 импульсов времени, выдающий прямоугольные импульсы стабильной частоты, одновибратор 18, управляющий каналами следования импульсов генера- тора 17 импульсов времени, ключ 19 прямого следования, пропускающий импулсы генератора импульсов времени 17 при отсутствии импульсов на выходе чувствительного элемента 4, ключ 20

следования с задерж1сой, направляющий импульс генератора 17 импульсов времени в линию задержки 21 при наличии импульса навыходе чувствительного элемента 4, линия задержки 21, задерживающая импульс, генератора 17 импульсов времени на время наличия импульса на выходе чувствительного элемента 4, счетчик импульсов времени 22, суммирующий поступающие на вход импульсы генератора импульсов времени 17 группа усилителей считывания времени 23 выдающих на выход датчика параллельный двоичный код времени появления импульсов сигналов о прохождении меток,

Элементы датчика взаимодействуют между собой следующим образом. Вход чувствительного элемента 4 механически связан с контролируемым валом, первый выход соединен с первым входом блока 3 управления, а второй выход -. с вторым входом ключа 16 управления выдаваемых меток. Второй вход блока 3 управления соединен с первым входом датчика, а

выход - с вторыми входами усилителей 5 и 7 считывания числа пропускаемых меток и выдаваемых меток, с S -входом триггера 15 управления выдаваемых меток и R -входом счетчика 22 импульсов времени. Вход регистра 2 числа выдаваемых меток соединен с вторым входом датчика, а выход - с первым входом усилителя 7 считьшания числа выдаваемых меток. Вход регистра 1 числа пропускаемых меток .соединен с третьим входом датчика, а выход - с первым входом усилителя 5 считывания числа пропускаемых меток. Второй вход счетчика 6 числа пропускаемых импульсо соединен с первым входом ключа. 14 управления пропускаемых меток и выходом триггера 16 управления пропускаемых меток, первый вход - с выходом усилителя 5 считывания числа пропускаемых меток, а выход - с входом дешифратора 9 пропускаемых меток. Второй вход счетчика 8 числа выдаваемых меток соединен с выходом ключа 14 управления пропускаемых меток, входом одновибрато ра 18, вторым входом группы усилителей 23 считывания времени. Первый вход счетчика 8 числа вьздаваемых меток соединен с выходом усилителя 7 считывания числа выдаваемых меток, а выход - со входом дешифратора 10 выдаваемых меток. Вход формирователя 11 пропускаемых меток соединен с выходом дешифратора 9 пропускаемых меток, а выход - с S -входом триггера управления пропускаемых меток 13. Вход формирователя 12 выдаваемых меток соединен с выходом дешифратора 10 выдаваемых меток, а выход - с R. -входами триггеров 13 и 15 управления пропускаемых меток и выдаваемых меток. Выход триггера 13 управления пропускаемых меток соединен с первым входом ключа 14 управления пропускаемых меток. Выход триггера 15 управления выдаваемых меток соединен с первым входом ключа 16 управления вьщаваемых меток. Выход генератора 17 импульсов времени соединен со вторыми входами ключей прямого 19 и 20 следования и следования с задерижой. Выходы одновибратора 18 соединены соответственно с первым входом ключа 19 прямого следования и с первым входом ключа 20 следования с задерл кой. Вход линии задер 1жи 21 соединен-с вьгходом ключа 29 следования с задер кой, а выход - с выходом ключа 19 прямого следования и порвым входом счетчика 22 кмпульсов времени.

Первая группа входов группы усилителей 23 считыва шя времени соединена с группой ВЫХОЛОЕ; счетчика 22 импульсов времени, а группа их выходов - с первой группой выходов датчика.

Датчик работает следующим образом.

Перед началом ка одого очередного цикла анализа циклограммы вращения контролируемого вала в регистры 2 и 1 числа выдаваемых меток и пропускаемых меток через второй и третий входы дат- записываются двоичные коды. Этим кодами задается количество подлежащих выдачи сигналов о повороте контролируемого вала на характеризуемый метками угол и количество пропускаемых перед этим меток, сигналы о которых пе требуются в проводимом анализа. После этого через первый вход датчика на второй вход блока 3 управления подается напряжение, разрешающее работу датчика. При наличии этого напряжения калд:1Ь1Й импульс с первого выхода чувствительного элемента 4, соответствзто- 1.Щ{й нулевому утлу поворота контролируемого вала, проходит на выход блока 3 управления. Отсюда он подается, во-первых, на О, -вход счетчяка 22 импульсов времени, устанавлчвая его в нуль. Войторых, им переводится в единичное состояние триггер 15 управления вы даваемых меток. С его выхода на первый вход ключа 16 управления выдаваемых меток подается разрешающее напряжение, открывающее ключ. В-гретьих,, по его команде содер 5шмое регистров 1 и 2 числа пропускаемых меток и числа Быдаваемыд меток усилителями 5 и 7 считывания числа пропускаемых меток и выдаваемых меток переписывается соответственно в счетчгжи 6 и 8 числа аропускаемых меток и выдаваемых меток

Импульсы генератора 17 импуль-сов времени в этом режиме через открытый управляющнй напряжением одновибратора 18 ключ 19 прямого следования поступают на первый вход счетчиха 22 импулсов времени и суммируются ик; измеряя время, прогаедшее с момента нахож- депия контролируемого вала в положение гг/левого угла.

При фиксации чувс7-зительпым элементом 4 прохожденне очередной метки, на его втором выходе появляется им пуяьс напряжения. Он проходит через о-псрытый ключ 16 управления вьщавае- меток и поступает на первый вход ключа 14 управления пропускаемых меток } ВГ-орой вход счетчика 6 числа

пропускаемых . Клк--ч J-1 упрли. меток в этом режим } anKjii.ir, и имггулыг; напряжения через него не прохсчаит. Счетч1ш 6 числа пропускаемых меток

после поступления импульса уменьшает содержащийся код па единицу. Таким образом, сигнал о повороте контролируемого вала на определенный метками угол на выход датчика не выдается.

Описанный режим работы датчика

продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 6 числа пропускаемых меток не станет равным нулю. При выполнении указанного условия на выходе

5 дешифратора 9 пропускаемых меток появится разрещаюший потенциал под воздействием которого формирователь 11 пропускаемых меток вьщаст на свой выход одиночный импульс. Под воздей-

ствием этого импульса триггер 13 управления пропускаемых меток перейдет в един1гчное состояние. При этом на второй вход ключа 14 управления пропускаемых меток с выхода триггера 13

управления пропускаемых меток будет подан разрешающий потенциал, открывающий ключ.

При появлепии очередного импульса на втором выходе чувствительного элемента 4, зафиксировавшего прохождение очередной метки, он пройдет через открытые ключи 16 и 14 управления вьщаваемых меток и пропускаемых меток. С выхода последнего ключа он поступает на второй выход датчика, тляясь сигналом о прохождении очередной метки. Одновременно он проходит на второй вход группы усилителей 23 считывания времени, которыми по команде этого импульса на первый выход датчика выдается параллельный двоичный код времени от начала оборота контролируемого вала до момента фиксации рассматриваемой мепСИ чувствительным элементом 4. Для того, чтобы не было искажения кода времени при считывании вызванного считыванием содержимого счетчика 22 импульсов времени в момент счета, импульс с выхода ключа 14 управления пропускаемых меток подается и на вход одновибрагора 18, который, переходя в неустойчивое состояние, закрывает ключ 19 прямого следования и открывает ключ 20 следования с задержкой. Очередной импульс с выхода генерато5 ра 17 импульсов иременк через клхч 2f следования с задер.ч.кой поступает в (. 21, в к .1торс)й ц.i ход до КОП1Ш (.;ЧИТ1.ГВЧИ1(Я - ,IPp(.4- счетчика 22 импульсов времени. После этого он также поступает на гэрвь(й вход счетчика 22 импульсов времени и суммируется им. По окончании считывания одновибратор 18 возвращается в устойчивое состояние, и импульсы гене ратора 17 импульсов времени вновь передаются через ключ 19 прямого следования. И наконец, импульс с выхода ключа 14 управления пропускаемы меток подается на второй вход счетчика 8 числа выдаваемых меток, уменьшая каяадый раз содержимое счетчика на единицу. После того, как содержимое счетчика 8 числа выдаваемых меток станет равным нулю, дешифратор 10 выдаваемы меток выдаст на свой выход разрешающ потенциал, по поступлении которого фор мирователь 12 выдаваемых меток сформирует одиночный импульс, который переведет триггеры 13 и 15 управлени пропускаемых меток и выдаваемых мето в нулевое состояние. Ключи 14 и 16 у равления пропускаемых меток к выдавае мых меток окажутся закрытыми. Таким образом, после выдачи требуемого коли чества сигналов в течение одного оборота контролируемого вала, их поступление на выходы датчика полностью прекрашается. Новый цикл работы датчика наступае после появления на первом выходе чувс вительного элемента 4 нового импул.--са свидетельствующего о том, что контролируемый вал начал новый оборот. Прекращение работы датчика достигается снятием разрешающего потенциал со второго входа блока 3 управления (первого входа датчика). Формула изобретения Датчик анализатора циклограммы вращения вала, содержащий чувствитель ный элемент, вход которого механическ связан с контролируемым валом, выход, соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к первому входу датчика, одновибратор, выходы которого соединены с первыми входами ключа прямого следования и ключа следования с задеряской, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов времени, выход ключа прямого следования неиосредст- 3 венно, а выход ключа следования с задержкой через линиюзадержки соединены с первым входом счетчика импульсов времени, выходы которого подключены ко входам группы усилителей считывания времени, отличающийся тем, что, с целью определения нестабильности угловой скорости на любом заранее заданном участке вала, в.него введены канал пропускаемых и канал выдаваемых меток, каждый из которых состоит из последовательно соединенных регистра, усилителя считывания, счетчика, дешифратора и формирователя, триггер управления пропускаемых меток, триггер управления выдаваемых меток, ключ управления пропускаемых меток и ключ управления выдаваемых меток, причем входы регистров числа выдаваемых и пропускаемых меток подключены соответственно ко второму и третьему входу датчика, выход блока управления соединен с вторыми входами усилителей считьгаания числа, с R -входом счетчика импульсов времени и с 5 -входом триггера управления выдаваемых меток, R -вход которого подключен к выходу фор }ирователя выдаваемых меток и R. -входу триггера управления пропускаемых меток, а выход - к первому .входу ключа управления выдаваемых меток, второй вход которого соединен с дополнительным выходом чувствительного элемента, а выход - с вторым входом счетч1жа числа пропускаемых меток и с первым входом ключа управления пропускаемых меток, второй вход которого подключен к выходу триггера управления пропускаемых меток, а выход - к входу одновибратора, второму входу счетчика выдаваемых меток и второму входу группы усилителей считывания времени, при этом выход формирователя пропускаемых меток соединен с 5 входом Tpiirrepa управления пропускаемых меток. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коритысский Я. И. и др. Комплексое механическое исследование автома- тического ткацкого станка АТК-10О. б. Исследование машин ткацкого прозводства. Труды В1- ИИЛТЕК/.АШ. ащгиз, М., 1957. 2.Авторское свидетельство СССР № 648883, кл. G01 Р 3/64, 1978 (прототип).