Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины Советский патент 1983 года по МПК G07C3/10 

Изобретение относится к техническим средствам информационных систем и может быть использовано в автоматизированных системах для измерения перемещения и счета предметов, движущихся в прямом и обратном направлениях.

Известно устройство для счета импульсов с учетом направления вращения (если на выходах датчиков образуются сдвинутые по фазе последовательности импульсов), содержащее два датчика импульсов, два элемента И, два формирователя импульсбв, два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента задержки, элемент ИЛИ, индикатор отказа и блок счета импульсов 1 .

Недостатком указанного устройства является его низкая надежность, так как при отказе одного из датчиков нарушается нормальное функционирование устройства в целом, потому что на выходе одного из элементов И импульсы возн.икают постоянно независимо от направления вращения.

.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля перемещения рабочего органа машины, содержащее первый датчик, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей импульсов-, выход последнего из которых подключен к первому входу первого элемента И, второй датчик, выход которого соед11нен с входами третьего и четвертого формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу второго элемента И, первый триггер :управления, первый выход которого

10 соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, четвертый, пятый, икстой и седьмой элементы И, выходы трех последних из которых подключены соответственно к

15 первому, второму и третьему входам первого элемента ИЛИ и блока индикации отказов, выход первого фор«1ирователя импульсов соединен с первым входом четвертого элемента И, третий

20 датчик, выход которого подключен к входам пятого и шестого формирователей импульсов, второй триггер управления, первый выход которого соединен с первыми входами восьмого, девя25того и десятого элементов И, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ

30 и к четвертому, пятому и шестому входам блока индикации отказов, выход шестого формирователя импульсов соединен с первым входом двенадцатого элемента И, третий элемент ИЛИ, выход которого через седьмой формирователь импульсов подключен к первьм ..входам триггеров управления, выход Четвертого формирователя импульсов соединен с первым входом одиннадцато го элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к входам блока счетчиков Г21. Недостатком известного устройства является его ненадежность из-за низкого качества диагностики неисправности отказавшеого датчика, так как в устройстве обнаруживается только фак внезапного отказа конкретного датчика {первого, второго или третьего) и не определяется вид отказа, а именно неизвестно произошел ли отказ вида единица (ложная вьщача сигнала) или отказ вида ноль (ложная невы дача сигнала),. Незнание вида отказа увеличивает время обнаружения неисправности, а следовательно, время ре монта и восстановлений отказавшего датчика. При ограниченном восстановлении (отсутствии запасных исправных датчиков) это обстоятельство увеличивает вероятность отказа одного из двух неотказавших датчиков, а следовательно, и устройства в целом, что в ряде случаев, например, в системах измерения пути перемещения для безупорного останова заготовки перед ме тодическими нагревательными печами влечет за собой поломку и простои оборудования. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет определе ния вида отказа отказавшего датчика. Поставленная цель достигается тем что в устройство для контроля переме щения рабочего органа машины, содержащее первый датчик, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу первого элемента И, второй датчик, выход которого соединен с входами третьего и четвертого формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу второго элемента И, первый три гер управления, первый выход которог соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И,.четвертый, пятый, шестой и седьмой эле.менты И, выходы трех последних из ко торьк подключены соответственно к Iпервому,второму и третьему входам пе вого элемента ИЛИ и блока. ин;цикации отказов, выход первого фор лирователя импульсов соединен с первым входом четвертого элемента И,, третий датчик .выход которого подключен к входам пя того и шестого формирователей импульсов, второй триггер управления, первый выход которого соединен с первыми входами восьмого, девятого и десятого элементов И, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ и к четвертому, пятому и шестому входам блока индикации отказов, выход шестого формирователя импульсов соединен с TiepBbM входом двенадцатого элемента И, третий элемент ИЛИ, выход которого Через седьмой формирователь импульсов подключен к первым входам триггеров управления, выход четвертого формирователя импульсов соединен с первым входом одиннадцатого элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к входам блока счетчиков, введены восьмой формирователь импульсов, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый элементы И и четвертый и пятый элементы ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров управления, выходы датчиков подключены к входам третьего элемента ИЛИ и четырнадцатого элемен-та И,выход которого соединен с входом восьмого формирователя импульсов, третьим входом четвертого элемента И и с первыми входами пятнадцатого, шестнадцатого и семнадцатого элементов И, выход третьего формирователя импульсов подключен к второму входу шестнадцатого элемента И, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам пятнадцатого и семнадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пя-. того и первого формирователей импульсов, второй вход четвертого элемента И подключен к первому выходу первого триггера управления, второй выход которого соединен с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементов И, второй выход второго триггера управления подключен к вторым входам одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И, выход первого датчика соединен с третьими входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход второго датчика подключен к третьим входам пятого и тринадцатого элементов И, выход третьего датчика соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов И, выход восьмого формирователя импульсов подключен к третьим входам первого , второго,восьмого и девятого элементов И, выход седьмого Формирователя импульсов соединен с третьими входами третьего и десятого элементов И, выход четвертого формирователя импульсов подключен к вторым входам девятого и десятого элементов и, к пер вому входу третьего элемента И и к третьему входу седьмого элемента И, вьаход второго формирователя импульсо соединен с вторым входом пятого элемента И и с третьим входом шестого элемента И, выход шертого формирователя импульсов подключен к первому входу тринадцатого элемента И и к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с четвертьм входом второго элемента ИЛИ,пятый вх которого подключен к выходу десятого элемента Невыход девятого элемента И соединен с шестьм входом второго эле мента ИЛИ и с седьмьм входом блока индикации отказов, восьмой вход кото рого подключен к выходу четвертого .Элемента И, выход второго элемента И соединен с девятым входом блока индикации отказов и с четвертьом входом первого элемента ИЛИ, пятый и шестой входы которого подключены к выходам соответственно первого и третьего элементов И. На чертеже изображена блок-схема устройства для контроля перемещения рабочего органа машины. Устройство содержит первый, второй и третий датчики 1-3, первый, второй третий, четвертый, пятый,шестой,седь мой и восьмой формирователи 4-11 им-пульсов, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, июстнадцатый и семнадцатый элементы И 12-28, первый, второй, третий, четвертый и пятый эле менты ИЛИ 29-33, первый и второй триг геры 34 и 35 управления, блок 36 сч.ет чиков, блок 37 индикации отказов. Устройство- работает следующим образом. При вращении вала двигателя на выходах датчиков 1-3 образуются последовательности импульсов, передние (за дние) фронты которых сдвинуты по фазе относительно друг друга. Первый, третий, пятый формирователи 4,6 и 8 и второй, четвертый, шecтoй седьмой восьмой формирователи 5,7 и 9-11 формируют минимальной, длительности импульсы соо.твётственно Передний фронт и Задний фронт. . Прямое направление вращения. При исправных датчиках 1-3 на выходах дат чика 3, формирователя 8 и элемента И 25 одновременно возникают импульсы. На.выходе элемента И 26 выделяется импульс управления триггером 34, который через элемент ИЛИ 32 переводит этот триггер в другое состояние (в единицу по первому выходу ив ноль по второму инверсному выходу) , благодаря чему открываются элементы И 12-14 и закрываются элементы И 16-18. -На выходе датчика 1 и элемента И 25 импульсы исчезают одновременно, что приводит к формированию, импульсов Задний фронт формирователями 10 и 11, в результате элементом И 12 выделяется импульс счета, который через элемент ИЛИ 29 поступает на первый вход блока 36 счетчиков, регистрируя факт прямого нааравления вращения. Триггер 34 в исходное состояние переходит по сигналу Задний фронт, формируемому формирователем 10., При отказе вида единица датчика 1 элемент И 13, открытый по первому входу единицей первого выхода триггера 34, выделяет импульс счета, который поступает на первый вход блока 36, регистрируя факт прямого направления вращения, и параллельно на вход блока 37, регистрируя факт отказа вида единица датчика 1, при данном виде отказа сигнал Задний фронт формирователем 10 не формируется вообще и триггер 34 сохраняет другое состоя-ние до восстановления отказавшего датчика 1. При отказе вида единица датчика 2 аналогично случаю исправных датчиков 1-3 элементом И 12 вьщеляется импульс счета, регистрирующий.факт прямого направления вращения. Из-за отсутствия импульса на выходе формирователя 10 триггер 34 сохраняет другое состояние до восстановления отказавшего датчика. При отказе вида единица датчика 3 С 1гнал управления триггером 34 выделяется элементом И 27, который через элемент ИЛИ 32 переводит триггер 34 в другое состояние, что позволяет элементу И 12 выделить импульс счета, поступающий на первый вход блока 36. При отказе вида ноль датчика 1 возникает одиночный импульс управления, который открывает по первому входу элемент И 12, и на первый вход блока 36 поступает одиночный импульс счета. С приходом импульса формирователя 10 триггер 34 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до восстановления отказавшего датчика 1, благодаря чему в дальней- . шем импульсами счета являются импульсы, выделенные элементом И 18, рткрытыл по первому входу единицей второго выхода триггера 34 до метлента восстановления отказавшего датчика 1. Указанные импульсы счета являются результатом совпадения импульсов Задний фронт, формируемых формирователем 7, и сигналов датчика 3. Параллельно эти сигналы счета поступают на вход блока 37, индицируя отказ вида ноль датчика 1. При отказе вида ноль датчика 2возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 13, и иа первый вход блока 36 поступает одиночный импульс счета, С приходом импульса формирователя 10 триггер 34 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до во становления отказавшего датчика 2, благодаря чему в дальнейшем импульса ми счета являются 15мпульсы, вьщеленные элементом и 17, открытым по первому входу единицей второго выхода триггера 34 до момента восстано ления отказав 1 его датчика 2. Указанные импульсы счета являются результа том совпадения импульсов Задний фронт, формируемых формирователем 5, и сигналов 6 датчика 3. Параллель но эти импульсы счета поступают на вход блока 37, индицируя отказ вида ноль датчика 2, При отказе вида ноль датчика 3возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 13, и на первый вход, блока 36 поступает одиночный импульс счета. С появлением импульса формирователя 10 триггер 34 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до во становления отказавшего датчика 3, благодаря чему в дальнейшем импульса ми счета являются импульсы, вьгцеленные элементом И 16, открытым по перединицейвторого вывому входу хода триггера 34 до момента восстановления отказавшего датчика 3. Указанные импульсы счета являются результатом совпадения импульсов ний фронт, формируемых формировате лем 5, и сигналов датчика 2, Параллельно эти сигналы поступают на вход блока 37, индицируя отказвида ноль датчика 3. Обратное направление вращения. Пр исправнЕ11Х датчиках 1-3 аналогичным образом формируются шлпульсы счета, выделенные элементом И 19, открытом по первому входу единицей первого выхода триггера 35, который из исходного состояния, переводится в другое состояние импульсом управления, выделяемым на выходе элемента И 28. При отказе вида единица датчи ка 1 Сигнал управления триггером 35 выделяется элементом И 27, который через элемент ИЛИ 33 переводит триггер 35 в другое состояние, что позво лйет элементу И 19 выделить импульс счета, поступающий на второй вход блока 36, При данном виде отказа фор мирователем 10 импульс не формируется вообще и триггер 35 сохраняет дру гое состояние до восстановления отка завшего датчика 1, При этом отказ ви да единица, случившийся, например, во время обратного направления вращения, выявляется блоком 37 при рьщелении элементом- И 13 сигнала совпадения во время прямого направления вращения. При отказе вида единица датчика 2 аналогично случаю исправных датчиков 1-3 элементом И 19 выделяется импульс счета, регистрирующий факт обратного направления вращения. Из-за отсутствия импульса формирователя 10 триггер 35 сохраняет другое состояние до восстановления датчика 2. Сигнал отказа вида единица датчика 2 выделяется элементом И 15, предварительно открытым по первому входу единицей первого выхода триггера 34, если отказ случился во время прямого направления вращения. Если отказ вида единица датчика 2 случился во время о.братного направления вращения, .то он выявляется после изменения обратного направления вращения на прямое направление {во время которого постоянно открывается элемент И 15) и перехода вновь к обратному направлению вращения. Выявление факта отказа вида,единица датчика 2 с некоторым запаздыванием относительно момента отказа не снижает надежности, устройства, так как в авдоматизированных системах для измерения перемещения предметов, движущихся в прямом и обратном направлениях (например, механизмов загрузки и выгрузки методических нагревательных печей прокатных станов), длительность циклов перехода от одного направления вращения вала двигателя к другому направлению вращения исчисляется несколькими минутами, а допустимое время восстановления отказавшего датчика (с высокой вероятностью исключающее возможность отказа еще одного датчика) - обычно не менее одного часа. ка 3 элемент И 20,.открытый по первоединицейму входу первого выхода триггера 35, выделяет импульс, который поступает на вход блока 36 как импульс счета, регистрируя факт обратного направления вращения, и параллельно на вход блока 37, индицируя факт отказа вида единица датчика 3, триггер 35 сохраняет другое состояние до восстановления датчика 3. При отказе вида ноль датчика 1 возникает одиночный иIvJпyльc,который открьшает по первому входу элемент и 21, и на второй вход блока 36 поступает одиночный импульс счета, С появлением импульса формирователя 10 триггер 35 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до .восстановления отказавшего датчика 1, благодаря чему в дальнейшем импульсами счета являются импульсы, выделявмне элементом И 24, открытым по первому входу единицей второго вькода триггера 35. Указанные импульсы счета являются результатом совпадения импульсов Задний фронт, формируемых формирователем 9, и сигналов датчика 2. Параллельно эти сигналы поступают на вход блока 37, индицируя отказ вида ноль датчика 1. При отказе вида ноль датчика 2возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 20, и на второй вход блока 36 поступает одиночный импульс счета. С приходом импульса формирователя ю триггер 35 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до вос становления отказавшего датчика 2, благодаря чему в дальнейшем импульса ми счета являются импульсы, вьщеленные элементом И 23, открытым по первому входу единицей второго выхо да триггера 35. Указанные импульсы счета являются результатом совпадени импульсов Задний фронт, формируе мых формирователем 9, и сигналов дат чика 1. Параллельно эти импульсы сче та поступают на вход блока 37, индицируя отказ вида ноль датчика 2. При отказе вида ноль датчика 3возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 19, и на второй вход блока 36 поступает- одиночный импульс счета. С приходом импульса формирователя 10 триггер 35 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до вос становления отказавшего датчика 3, благодаря чему в дальнейшем импульса ми счета являются импульсы, выделенные элементом И 22, открытым по перв му входу единицей второго выхода триггера 35. Указанные импульсы счета являются результатом совпадения импульсов Задний фронт, формируе мых формирователем 7, и сигналов дат чика 1. Параллельно эти сигналы поступают на вход блока 37, индицируя отказ вида ноль датчика 3. Таким образом в устройстве выявля ются отказы видаединицаиноль каждого датчика.Кроме того, анализ формирования сигналов счета показывает, что в моменты отказов датчиков вида единица или ноль не наблюдается ложная регистрация лишнего импульса счета или его потеря, позволяя исполь зовать устройство также для счета предметов, перемещаемых то в одном, то в другом направлении. При использовании изобретения исключены простои оборудования по вине автоматики вследствие повы1-1ения на-, дежности устройства. Формула изобретения Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины, содержащее первый датчик, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу первого элемента. И, второй датчик , выход которого соединен с входами третьего и четвертого фо{ 1ирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу второго элемента И, первый триггер уп.равления, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, выходы трех последних из которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам первого элемента ИЛИ и блока индикации отказов, выход первого фОЕЖЯирователя импульсов соединен с первым входом четвертого элемента И, третий датчик, выход которого подключен к входам пятого, и шестого формирователей импульсов, второй триггер управления, первый выход которого соединен с первыми входами восьмого, девятого и десятого элементов И, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ и к четвертому, пятому и шестому входам блока индикации отказов, выход шестого формирователя импульсов соединен с первым входом двенадцатого элемента И, третий элемент ИЛИ, выход которого через седьмой формирователь импульсов Подключен к первым входам триггеров управления, выход четвертого формиро.вателя импульсов соединен с первым входом одиннадцатого элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к входам блока счетчиков, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены восьмой формирователь импульсов, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый . элементы И и четве зтый и пятый элементы ИЛИ, выходы ко.торых соединены с вторьми входами триггеров управления, выходы датчиков подключены к входам третьего элемента ИЛИ и четырнадцатого элемента И, выход которого соединен с входом восьмого формирователя импульсов, третьим входом четвертого элемента И и с первьми входами пятнадцатого, шестнадцатого и семнадцатого элементов И, выход третьего формирователя импульсов подключен к второму входу шестнадцатого элемента И, выход которого соединен с первьамн входами четвертого и пятого элементов

или, вторые входы которых подключены к выходам пятнадцатого и семнадиатого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пятого и первого формирователей им.пульсов, второй вход четвертого элемента И подключен к первому выходу первого триггера управления, второй выход которого соединен с первыми входами пятого, tiecToro и седьмого элементов И, второй выход второго триггера управления подключен к вторым входам одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И, выход первого датчика соединен с третьими входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход второго датчика подключен к третьим входам пятого и тринадцатого элементов И, выход третьего датчика соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов И, выход восьмого формирователя импуль7 сов подключен к третьим входам первого, второго, восьмого и девятого элементов И, выход седьмого формирователя импульсов соединен с третьими входами третьего и десятого элементов И, выход четвертого формирователя импульсов подключен к вторым входам девятого и десятого элементов И, к первому входу третьего элемента И и к третьему входу седьмого элемента И, выход второго формирователя импульсов соединен с вторьм входом пятого элемента И и с третьим входом шестого элемента И, выход шестого формирователя импульсов подключен к первому входу тринадцатого элемента И и к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с четвертьм входом второго элемента ИЛИ, пятый вход которого подключен к выходу десятого элемента И, выход девятого элемента И соединен с шестым входом второго , элемента ИЛИ и с седьмым входом бло.ка индикации отказов, восьмой вход .IcoTOporo подключен к выходу четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен с девятым входом блока индикации отказов и с четвертьм входом первого элемента ИЛИ, пятый и шестой входы которого подключены к выходам соответственно первог о и третьего элементов И,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 832569, кл. G Об М 7/04, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2961244/18-24,

кл. G -07 С 3/10, ( прототип) .