Способ определения направления вращения и устройство для определения направления вращения

 

Изобретение относится к автоматической сигнализации и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования. Целью изобретения является расширение области применения способа за счет обеспечения возможности определения в более широком диапазоне скоростей вращения вала. Для этого в способе определения направления вращения, основанном на формировании электрического сигнала, напряжение которого зависит от угла поворота вала, и формировании электрических импульсных сигналов, соответствующих прямому и обратному направлению вращения вала, электрический сигнал формируют с локальными максимумом и минимумом, формируют потенциальный электрический сигнал глобального максимума, потенциальный электрический сигнал превышения локального максимума и потенциальный электрический сигнал превышения глобального минимума. В предложенном способе анализируют последовательность формирования во времени потенциального электрического сигнала глобального максимума, потенциального электрического сигнала превышения глобального минимума и потенциального электрического сигнала превышения локального максимума, а электрические импульсные сигналы, соответствующие прямому и обратному направлениям вращения вала, формируют по результатам анализа. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 03 М 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

С (21) 4697490/24 (22) 26.05.89 (46) 23.08.91, Бюл, ¹ 31 (71) Харьковский государственный университет им. А.M.Ãîðüêîãî (72) С.П.Игнатов, Ю,А.Макаренко и Т,B.Ñòåпанова (53) 681.325(088,8) (56) Заволокин А,К. Последовательные преобразователи непрерывных величин в числовые эквиваленты. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962, с. 26-28.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1170479, кл. Н G3 М 1/24, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВОДЛЯОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматической сигнализации и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования, Целью изобретения является расширение области применения способа за счет обеспечения возможности определения в более широком диапазоне скоростей вращения вала. Для

Изобретение относится к автоматической сигнализации и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности определения направления в более широком диапазоне скоростей вращения вала.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для определения направ„„Я „„1672564 А1 этого в способе определения направления вращения, основанном на формировании электрического сигнала. напряжение которого зависит от угла поворота вала, и формировании. электрических импульсных сигналов, соответствующих прямому и обратному направлению вращения вала, электрический сигнал формируют с локальными максимумом и минимумом, формируют потенциальный электрический сигнал глобального максимума, потенциальный электрический сигнал превышения локального максимума и потенциальный электрический сигнал превышения глобального минимума. В предложенном способе анализируют последовательность формирования во времени потенциального электрического сигнала глобального максимума, потенциального электрического сигнала превышения глобального минимума и потенциального электического сигнала превышения локального максимума, а электрические импульсные сигналы, соответствующие прямому и обратному направлениям вращения вала, формируют по результатам анализа. 2 с.п. ф-лы. 5 ил. ления вращения (eana); на фиг, 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие сущность способа и работу устройства; на фиг. 4 и 5— варианты конструкции кодовой шкалы.

Устройство для определения направления вращения содержит кодовую шкалу 1 с прозрачными для излучения участками 2, приемник 3 излучения, пороговые элементы

4-6, двухразрядный двоичный счетчик 7 импульсов, элементы И 8 и 9 и источник 10 излучения.

1672ьб4

Устройство работает следующим образом, Пусть в исходном состоянии на схему устройства подано напряжение питания.

Укрепленная на контролируемом валу шкала 1 с участками 2 располагается в рабочем зазоре приемника 3. Центр приемника 3 находится против середины расстояния между ближайшими участками 2, и при вращении шкалы 1 от этого положения против часовой стрелки (прямое направление вращения вала) первым мимо центра приемника 3 проходит участок 2 большего диаметра, а при вращении шкалы 1 по часовой стрелке (обратное направление вращения вала)— участок 2 меньшего диаметра. В положении шкалы 1, когда приемник 3 расположен между участками 2, излучение источника 10 полностью экранировано и на выходе приемника (фиг. 2 а) устанавливается исходное значение потенциала, существенно меньшее порогов срабатывания пороговых элементов 4 — 6, счетчик 7 устанавливается в "0" низким потенциалом, поступающим на его вход установки в "0" с выхода порогового элемента 4 (фиг, 2 б), Элементы И 8 и 9 закрыты по одним входам потенциалом "0" с выхода порогового элемента 6.

Пусть с некоторого момента времени шкала 1 начинает вращаться против часовой стрелки, С началом вращения происходит нарушение равновесия потоков излучения. Все большая часть основного потока источника 10 поступает через участок

2 шкалы 1 к приемнику 3, потенциал на выходе приемника 3 увеличивается и достигает своего наибольшего значения 0 в положении шкалы 1, при котором участок 2 находится против центра приемника 3. При этом происходит поочередное срабатывание пороговых элементов 4-6 (фиг, 2б, в, г).

Как только потенциал на выходе приемника

3 будет превышать соответствующий каждому иэ них порог срабатывания, на их выходах устанавливается единичный потенциал. Потенциал "1" с выхода порогового элемента 4 разрешает прием информации на счетчик 7, положительный перепад с выхода порогового элемента 5 устанавливает в единичное состояние триггер первого разряда счетчика 7 (фиг. 2), который открывает элемент И 8, потенциал ",1" с выхода порогового элемента 6 проходит черев элемент

И 8 (фиг. 2ж).

Дальнейшее увеличение значения фазового угла приводит к уменьшению части основного потока, проникающей через участок 2 в lliKane 1 к приемнику 3, уменьшению потенциала на его выходе до тех пор, пока шкала 1 займет положение, при котором

55 середина расстояния между участками 2 находится против центра приемника 3. Расстояние между участками 2 выбирают таким, чтобы значение потенциала на выходе приемника 3 в этом положении шкалы 1 соответствовало 1/3 UM, где U — максимальное напряжение, Уменьшение потенциала на выходе приемника 3 от U> до 1/3 UM приводит к поочередной установке в исходное состояние пороговых элементов 6 и 5. Как только потенциал на выходе приемника 3 станет меньше соответствующего каждому из них порогу срабатывания, на их выходах устанавливается нулевой потенциал. Потенциал

"0" с выхода порогового элемента 6 закрывает элемент И 8, Наличие импульса на выходе элемента

И 8 (фиг. 2ж) свидетельствует о вращении контролируемого вала против часовой стрелки, т,е после импульса глобального минимума поступил импульс глобального максимума. Дальнейшее увеличение угла поворота вновь приводит к увеличению части основного потока, поступающего на приемник 3 до тех пор, пока шкала 1 займет положение, при котором центр меньшего участка 2 находится против приемника 3.

Площадь меньшего отверстия в шкале 1 выбирают такой, чтобы значение потенциала на выходе приемника 3 в этом положении шкалы 1 соответствовало 2/3 U<.

Увеличение потенциала на выходе приемника 3 от 1/3 UM до 2/3 UM приводит к повторному срабатыванию порогового элемента 5 и установке на его выходе потенциала "1", как только потенциал на выходе приемника 3 превысит порог его срабатывания. Положительный перепад с выхода порогового элемента 5 поступает на вход счетчика 7, изменяя его содержимое с "1" на

"2" (фиг. 2, е), При этом элемент И 8 закрывается нулевым потенциалом с прямого выхода триггера первого разряда счетчика 7, а элемент И 9 открывается единичным потенциалом с прямого выхода триггера второго разряда счетчика 7, но потенциал на выходах элементов И 8 и 9 (фиг, 2 ж, з) при этом не изменяется, так как их другие входы закрыты нулевым потенциалом с выхода порогового элемента 6.

Дальнейшее увеличение значения угла поворота вала приводит к уменьшению потока, проникающего через участок 2 шкалы

1, и уменьшению потенциала на его выходе от 2/3 U> до его исходного значения. При этом происходит поочередная установка в исходное состояние пороговых элементов 5 и 4, как только потенциал на выходе приемника 3 будет меньше соответствующих им

1672564

55 пороговых срабатывания. Потенциал "0" с выхода порогового элемента 4 сбрасывает в ноль счетчик 7, цикл работы устройства заканчивается и его схема вновь устанавливается в исходное состояние.

При вращении диска 1 по часовой стрелке из исходного положения первым мимо центра приемника 3 проходит участок 2 меньшего диаметра. В сформированном на выходе приемника 3 сигнале локальный максимум следует первым, а глобальный максимум — вторым (фиг. 3 а). Сигнал с выхода приемника 3, воздействуя на входы пороговых элементов 4 — 6, обеспечивает формирование на их выходах сигналов в виде прямоугольных импульсов, совпадающих во времени с определенными участкал1и сигнала с выхода приемника 3 (фиг, 2 б, В, г), При этом на выходе порогового элемента 4 формируется импульс, совпадающий по времени с исходным сигналом на уровне порога его срабатывания и разрешающий прием информации В счетчик 7 (фиг, 3 д, е) на время действия импульса. На выходе порогового элемента 5 формируются два прямоугольных импульса, первый из которых соответствует прохождению мимо приемника 3 участка 2 меньшего диаметра, а втоpoL - участка 2 большего диаметра. По пе:;еднсму фронту 1ервого импульса, постуГ1ающего нэ счетный ВхОд счетчика с Выхода порогового элемента 5, В счетчик заносится един 1ца, а по .1ереднему фронту второго импульса содержимое счетчика становится равным двум, Потен1.иал "1" с прямого выхода триггера второго разряда счетчика ( (фиг, 3 е) открывэет элемент И 9. На выходе порогового элемента 6 формируется прямоугольный импульс, совпадающий по времени и длительности с первым сигналом на уровне г орпга срабатывания порогового элемента 6. Этот импульс поступает на вход элемента И 9, на выходе которого (фиг. 3 з) формируется прямоугольный импульс, свидетельствующии о вращении шкалы 1 по часовой стрелке, На выходе элемента И 8 (фиг, 3ж;) имп ул ьс ы отсутствуют, Формула изобретения

1. Способ определения направления вращения Основанный на формировании электрического сигнала, напряжение которогг.. зависит от у1л . поворота вала и имеет .лобаль11ый максимум и глобальный минил1ул1 формировании электрических импульсных сигналов, соответствующих прямому и

Обратном направлению вращения вала, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения Области,là. л1енения способа за счет обесп че1 ия ьо. л1ожности опреде5

45 ления направления в более широком диапазоне скоростей вращения вала, в нем электрический сигнал формируют с локальным максимумом и локальным минимумом напряжения, в момент достижения глобального максимума формируют потенциальный электрический сигнал глобального максимума, сравнивают текущее напряжение электр11 1еского сигнала со значениями его напряжения при глобальном минимуме и при локальном максимуме, при превышении напряжения электрического сигнала напряжений, соответствующих глобальному минимуму и локальному максимуму, формируют соответственно потенциальный электрический сигнал превышения глобального минимума и потенциальный электрический сигнал превышения локального максимума, анализируют последовательность поступления Во времени потенциального электрического сигнала глобального максимума, потенциального электрического сигнала превышения глобального минимума и потенциального электрического сигнала превышения локального максимума, электрический импульсный сигнал, соответствующий прямому направлению вращения вала, формируют, если потенциальный электриче ".кий сигнал глобального максимума формируется после потенциального электрического сигнала превышения глобального минимума, а электрический импульсный сигнал, соответствующий обратному направленио вращения вала, формируют, если потенциальный элекгрический сигнал глобального максимума формируется после потенциального электрического сигнала превышения локального максимума, 2. Устройство для определения направления вращения, содержащее кодовую шкалу. расположенную между источником излучения и приемником излучения и выполненную в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных для излучения участков, расположенных по окружности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены три пороговых элемента, двухразрядныи двоич11ыи счетчик импульсов и два элеме11та И, прозрачные для излуче 1ия участки кодовой шкалы разделены на две группы и Выполнены по форл.е, совпадающеи с формой актиг-ной по1ерхности приемника излучения, площадь S кам.до1О из прозрачных для излучения у1ае1ХОВ первой группы меньше или р;1В11а llл11ша, "1 акTllsной поверхности приел1>1и1::1иэ,а . 1ия, а

ПЛОЩаДЬ .Ûæ.lîl о ИЗ ПРОЗРВЧНЫХ,1 .. и..1 I Ó×Å11ия учасгксв ь1орог1 гр,ппы г:.1 1:. ./3 S, расс1оячие н од1.ел1 ti:illð, l " .; .,кду

1672564

Фиг. 1

Фиг.2 смежными прозрачными для излучения участками первой и второй групп меньше или равно габаритному размеру 0 активной поверхности приемника излучения в том же направлении, а расстояние между ближай- 5 шими прозрачными для излучения участками одной и той же группы больше или равно

5/2 О, выход приемника излучения соединен с входами поро-овых элементов, выхо10 б

3 г

Р

3 ды первого и второго пороговых элементов соединены соответственно с входом установки нуля и со счетным входом двухразрядного двоичного счетчика импульсов, выходы первого и второго разрядов которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход третьего порогового элемента соединен с вторыми входами первого и второго элементов И.

1672564 фуад. 5

Редактор В.Петраш

Заказ 2846 Тираж 444 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 д д г

Составитель. А.Сидоренко

Техред М.Моргентал Корректор Т,Малец