Устройство для контроля перемещений

 

Изобретение относится к устройствам для определения крена объекта. Сущность его состоит в том, что оно имеет два блока датчиков, расположенных перпендикулярно друг другу, каждый блок выполнен в виде маятника, на конце которого расположен излучатель света, а на шкале находится ряд светоприемников, расположенных симметрично относительно маятника на некотором расстоянии. Техническим результатом, достигаемым при использовании описанной конструкции, является наиболее надежное определение направления угла наклона исследуемого объекта и повышение долговечности устройства. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для определения крена объекта.

В настоящее время в связи с увеличением объема строительства и сооружений газо-нефтепроводов, появилась необходимость в автоматизации контроля состояний различных сооружений, поэтому была разработана система, предупреждающая небольшое перемещение стационарных объектов, в результате которой можно предупредить аварию на начальной стадии.

В основу этой системы лежит датчик перемещений. В настоящее время известны датчики для измерения углов наклона с закрытым резервуаром, частично заполненным жидкостью, например с пузырьком воздуха (контроль ведется за счет изменения емкости). При использовании, например, в строительстве известные устройства обладают рядом недостатков. Жидкостные уровни чувствительны к температуре, ударам, имеют не очень удобный способ снятия показания.

Существуют датчики угла наклона с чувствительным элементом в виде маятника, снабженным контактным устройством для получения сигнала при отклонении чувствительного элемента. Однако в этих датчиках угла наклона имеются контактные устройства, которые снижают точность, надежность и уменьшают долговечность датчиков.

Известны также датчики угла наклона с бесконтактными преобразованиями, например с индуктивно - связанными катушками, включенные в цепь автогенератора (измерение основано на изменении магнитного поля). Однако такие датчики имеют небольшую чувствительность к малым углам наклона или сложны по конструкции в тяжелых производственных условиях.

Известны оптические датчики перемещений, но они сложны по конструкции и имеют низкую точность. Наиболее близок к заявленному датчик перемещений а.с. SU569852 [5] , содержащий источник и приемник света. Недостатком данного датчика является сложность по конструкции и снятию показаний.

Задачей изобретения является определение направления угла наклона, повышение надежности и долговечности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для контроля перемещения содержит корпус с двумя блоками датчиков; каждый блок выполнен в виде маятника 3, на конце которого находится излучатель света 5, а на шкале находится ряд светоприемников 4, который расположен симметрично относительно маятника на некотором расстоянии.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг. 1 - способ крепления блоков датчиков.

Фиг. 2 - устройство датчика.

Фиг. 3 - система контроля перемещений.

Фиг. 4 - структурная схема системы.

Устройство состоит из двух блоков датчиков X1 и Y1, которые находятся перпендикулярно друг к другу, выполнены в одном корпусе и крепятся непосредственно на исследуемом объекте 2 перпендикулярно относительно друг друга (например, один измеряет по оси X, а другой по оси Y). Схема крепления датчиков показана на фиг. 1. Структура датчиков X1 и Y1 одинакова. Если исследуемый предмет 2 будет перемещаться не по осям X и Y, то, зная перемещение по оси X и Y, можно найти перемещение объекта, используя обычные геометрические формулы, например соотношения в прямоугольном треугольнике, теорема Пифагора и т.д.

Блок датчиков состоит из устройства, похожего на маятник 3. На конце его находится излучатель света 5 (светодиод, лазерный диод и т.д.), а на некотором расстоянии расположен ряд светоприемников 4 (их количество зависит от того, какая требуется точность измерения), которые равноудалены от передатчика. При перемещении маятник 3 поворачивается, тем самым, изменяя направление света светоизлучателя 5. Следовательно, появится потенциал на другом светоприемнике 4. Предлагаемая схема устройства приведена на. фиг. 2. При наличии перемещения микроконтроллер фиксирует это перемещение и передает данные через модем по СОМ-порту удаленному пользователю. Кроме того, система контроля может индицировать величину и направление перемещения.

Точность измерения будет зависеть от количества светоприемников 4 и обусловлена также технологическим классом деталей и размерами самих деталей.

Данный датчик может быть использован в системе, которая представлена на фиг. 3.

Система контроля перемещений Система контроля перемещений включает: 1) устройство контроля перемещений 2, содержащее два блока датчиков 1; 2) систему обработки данных 7, которая содержит: 2.1) CPU - однокристальную микроЭВМ (КР1816ВЕ51); 2.2) модули памяти ОЗУ и ПЗУ (RAM и ROM); 2.3) интерфейсные блоки (PPI и RS-232); 2.4) блок индикации 8.

Рассмотрим работу системы в целом.

Сначала происходит сброс и инициализация всей системы 7. Далее осуществляется опрос устройства контроля и вывод значений с него на дисплей 8, если при этом нажата кнопка включения/выключения дисплея 9. Данные с устройства 2 поступают через порты 6 в систему обработки данных 7, где информация проверяется, и, в случае обнаружения смещения исследуемого объекта, поступает на RS232- последовательный порт 11, где при помощи модема или какого-нибудь передающего устройства передается в конечный пункт. Алгоритм обработки, хранимый в ПЗУ (ROM), может изменяться (перезаписываться) в зависимости от задачи контроля, особенностей объекта контроля, влияющих факторов и др.

Т. о. , система 7 позволяет получать информацию о величине и направлении смещения удаленного объекта.

Структурная схема системы 7 представлена на фиг. 4.

Однокристальная микроЭВМ. На нее возложена основная функция - управления всеми устройствами системы 7. Управление сбором и организацией протокола связи обеспечивает однокристальная ЭВМ К1835ВЕ51 (импорт, аналог Intel 80C51). Она может выбрать любое устройство и прочитать/записать данные из/в него. Выбор устройств (адреса) осуществляется шиной адреса (Address Bus), а обмен информацией по шине данных (Data Bus). Микроконтроллер обрабатывает поступающую в него информацию в соответствии с программой, находящейся в ПЗУ. Буферные регистры необходимы для увеличения нагрузочной способности линий микроконтроллера. ROM осуществляет функцию хранения основной программы и подпрограммы загрузки. В ОЗУ хранятся переменные, необходимые в процессе работы программы. Дешифратор подключается к шине адреса микропроцессора и в зависимости от поданного на него адреса выбирает то или иное устройство. Т. о. , дешифратор необходим для согласования работы всех устройств системы. Параллельный интерфейс используется для осуществления двух функций: индикации и опроса датчиков 1. Датчики 1 служат для контроля перемещения несущих частей. Для предупреждения опасности перемещения существует последовательный порт 11, выполненный на разъеме RS232, через который передается информация об аварийной ситуации.

Формула изобретения

Устройство для контроля перемещений, содержащее корпус, источник и приемник света, отличающееся тем, что содержит два блока датчиков, расположенных перпендикулярно друг другу, и каждый блок выполнен в виде маятника, на конце которого расположен излучатель света, а на шкале находится ряд светоприемников, которые расположены симметрично относительно маятника на некотором расстоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4