Устройство для измерения перемещения

 

О П И C А Н И Е ии 568959

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Свцивлистическик

Реслусла<

Н АВТг- ГНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 24.11.75 (21) 2193184/24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.08.77. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 31.08.77 (51) М, Кл. 6 08С 9 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ла делам изосретений и открытий (53) УДК 681.325(088 8) (72) Лвторы изобретения (71) Заявитель а т.;,.

В. А. Китаев и P. П. Михайлов

Опытное производственно-техническое предприятие по создацию, наладке и внедрению средств и систем автоматизации прокатного и трубного производства (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕ1ЦЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения величины перемещения движущихся по транспортной линии объектов, например для определения текущей координаты изделия или его составных частей.

Известны измерители перемешения изделий, построенные по принципу подсчета импульсов, количество которых пропорционально измеряемому перемещению. Такие устройства содер>кат преобразователи величины перемещения в последовательность электрических импульсов, счетные и логические узлы (1).

Однако известные измерители обладают низким быстродействием и имеют отраниченные эксплуатационные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения перемещения, содержащее датчик перемещения, блок управляемых ключей, счетно-вычислительное устройство и пересчетный блок (2).

Пересчетный блок выполнен на триггерах со счетным входом, а каждый разряд счетчика соединен через, управляемые ключи с соответствующей ячейкой распределителя.

Из-за наличия большого количества ячеек задержки распределителя известное устройство обладает низким быстродействием, что ограничивает область его применения, Кроме того, при ручном управлении преобразованием масштаба в известном устройстве из-за большого количества органов управления не обеспечивается оперативность управления. Это ограничивает его эксплуатационные возмож5 ности.

Для обеспечения точности измерения перемещения 0,01% устройство должно содержать пересчетную схему из 14 триггеров (общей емкостью 16384), т. е. преобразование значе10 ния одного импульса перемещения в этом случае производится за 14 тактов (время, необходимое для отработки всех 14 ячеек задержки распределителя) .

Оперативность управления преобразованием

15 масштаба и объективный контроль снижается в силу необходимости перевода 4-х разрядного десятичного числа в 14 разрядное двоичное число и установки задания масштаба при помощи 14 коммутирующих элементов.

20 Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение его

Функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения:перемещения введены генератор импульсов, и счетных блоков, и — 1 элементов памяти и ИЛИ, выход датчика перемещений соединен со входом генератора импульсов, один из выходов которого соединен с первым входом каждого элемента памяти, 30 другие выходы генератора импульсов подклю568959

Количество импульсов, поступающих на входы счетного блока

Число, которое необходимо записать в декаду

55 декад двоичного (вес импульсов=5) пятеричного (вес импульсов =1) Of

5,.

5з чены «о входам блока управляемых ключей, первый выход которого соединен с первым входом первого счетного блока, выход каждого предыдущего счетного блока через последовательно соединенные элементы памяти и

ИЛИ соединен с первым входом каждого последующего счетного блока, второй вход каждого счетного блока соединен с соответствующим четным выходом блока управляемых ключей, другие нечетные выходы которого соединены с другими входами элементов ИЛИ, выход последнего счетного блока соединен со входом счетно-вычислительного устройства.

Такое выполнение устройства позволяет осуществлять запись любого числа за меньшее количество тактов и обеспечивает одновременную запись информации во все декады, (счетные блоки), что повышает быстродействие устройства и расширяет его функциональные возможности.

На фиг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 — схема счетного блока.

Измеритель перемещения содержит датчик перемещения 1, счетно-вычислительное устройство 2, тенератор 3 импульсов, блок 4 управляемых ключей и счетные блоки 51 — 5, элементы памяти 61 — 6„ и элементы ИЛИ 71—

7ï — 1.

Сочетание элементов 51 — 5, 61 — 6„ и

7 — 7 -g составляет собой пересчетный блок.

Каждый счетный блок (см. фиг. 2) выполнен из пятеричного счетчика 8, одноразрядного двоичного счетчика 9 и включенного между ними элемента 10 ИЛИ. Первый вход каждого блока 5 образован счетным входом счетчика

8, второй вход — одним из входов элемента

10 ИЛИ, а выход блока 5 — выходом счетчика 9. В зависимости от кода, в котором работают блоки 5, порядок включения счетчиков

8 и 9 может быть обратным.

Блоки 5 связаны друг с другом посредством элементов 7 ИЛИ и элементов 6 памяти. Каждый элемент 6 памяти представляет собой одновибратор или триггер и предназначен для запоминания переполнения соответствующей декады (блока 5).

Выход датчика 1 соединен со входом генератора 3 импульсов, KQTolpbIH соединен шинами 11 — i15 с блоком 4 управляемых ключей и шиной 16 с устанавливающими входами элементов 6, Выходы блока 4 подключены к первому входу первого блока 5ь ко вторым входам всех блоков 5i — 5 и вторым входам междекадных элементов 7 ИЛИ, выход YIQследнего блока 5 (последней декады) соединен со входом счетно-вычислительного устройства 2. Задание на масштабирование задается в блоке 4.

Генератор 3 импульсов от входного сигнала датчика 1 вырабатывает и выдает по каждой из шин сигналы следующих тактов: по шине

11 — Tl; по шине 12 — Tl, Т2, по шине 13 — Tl, Т2, ТЗ, по шине 14 — Tl, Т2, ТЗ, Т4, по шине

15 — Т5, для каждого элемента 6 — по одному

I0

50 импульсу следующих за Т5 тактов, в данном случае это Т6, Т7 и Т8.

Рассмотрим работу устройства, полагая, что все элементы схемы находятся в исходном (нулевом) состоянии.

При перемещении объекта импульсы с датчика 1 поступают на вход генератора 3 импульсов. Пачки импульсов по своим каналам поступают на блок 4 управляемых ключей. С блока 4 управляемых ключей в зависимости от значения заданного коэффициента преобразования пачки импульсов подаются на соответствующие входы блоков 5. Пачки импульсов, содержащие от 0 до 4 импульсов тактов

Tl, Т2, ТЗ, Т4, поступают на пятеричные счетчики 8: в первый блок 5> — непосредственно, а в блоки 5з, 5з, ...,5> — через элементы 7 ИЛИ.

На вход каждого двоичного счетчика 9 может поступать до одного импульса такта Т5 через элемент 10 ИЛИ.

При поступлении на вход генератора 3 одного импульса в каждом блоке 5 записывается цифра, обозначающая масштаб соответствующего разряда.

В процессе записи информации в декадах их переполнение запоминается элементами 6 памяти, с выхода генератора 3 на входы соответствующих элементов 6:подаются сигналы тактов Т6, Т7, Т8 и осуществляется опрос элементов и передача сигнала переполнения в последующие блоки 5 и посылка масштабированното сигнала с выхода последнего блока

5 на счетно-вычислительное устройство 2.

Максимальное количество тактов при преобразовании в предлагаемом устройстве — 5+

+ (n — 1), где n — количество счетных блоков

5. Максимальное число записывается 4-мя тактами по входу пятеричного счетчика 8, одним тактом по входу двоичното счетчика 9 и (n — 1) тактами опроса элементов 6 памяти.

В качестве примера рассмотрим масштабирование импульсов датчика перемещения 1, имеющих значение 0,9747 мм. На выходе п(редлатаемого устройства необходимо получить информацию о длине в миллиметрах с точностью не хуже +0,0001 (0,01% ) .

При установке в блоке 4 коэффициента преобразования 0,9747, от каждого импульса датчика 1 по обоим входам каждого блока 5 по568959 ступает количество импульсов, согласно таблице.

В исходном состоянии, когда все блоки 5 находятся в нулевом состоянии, от первого импульса перемещения в них запишется число

9747 за 5 тактов (в блоке 5> цифра 9), все элементы б памяти останутся в исходном состоянии, так как в декадах не было переполнения. Поэтому после опроса их на выходе устройства сигнала не будет. От второго импульса перемещения к записанному числу прибавляется число 9747 также за пять тактов.

При этом в первой, третьей и четвертой декадах будет переполнение и элементы 6 памяти этих декад запомнят его, а в блоках 5 зафиксируется число 8484. Тремя следующими тактами производится опрос элементов б памяти, при этом масштабированный сигнал, соответствующий 1 мм перемещения, поступит в счетно-вычислительное устройство 2, а в блоках 5 после окончательного пересчета останется число 9494. Таким образом, преобразование значения одного импульса осуществится за 8 тактов.

При поступлении следующих импульсов с датчика 1 дробные части значения цены импульсов суммируются, а на счетно-вычислительное устройство 2 выдаются импульсы, соответствующие перемещению в миллиметрах.

Аналогично будет происходить работа,устройства, если на входе блока 5 установить одноразрядный двоичный счетчик 9, а на выходе — пятеричный счетчик 8. В этом случае изменяется только вес импульсов, поступающих на вход пятеричното счетчика — он будет равным 2 вместо 5.

Предлагаемое устройство в отличие от известных обеспечивает измерение перемещения изделий при более высоких скоростях перемещения. Быстродействие предложенного устройства на 40% выше известного — 8 тактов против 14; кроме того, оно обладает более и

Зо

40 широкими эксплуатационными возможностями, позволяющими применять его в измерительных системах, требующих оперативного управления преобразованием масштаба, так как управление производится только четырьмя коммутирующими элементами в десятичном коде вместо 14 элементов в двоичном коде, неудобном для операторов.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещения, содержащее датчик перемещения, блок управляемых ключей и счетно-вычислительное устройство, отличающееся тем, что, с целью .повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства, в него введены генератор импульсов, п счетных блоков, и — 1 элементов памяти и ИЛИ, выход датчика перемещений соединен со входом генератора импульсов, один из выходов которого соединен с первым входом каждого элемента памяти, другие выходы генератора импульсов подключены ко входам блока управляемых ключей, первый выход которого соединен с первым входом первичного счетного блока, выход каждого предыдущего счетного блока через последовательно соединенные элементы памяти и ИЛИ соединен с первым входом каждого последующего счетного блока, второй вход каждого счетного блока соединен с соответствующим четным выходом блока управляемых ключей, другие нечетные выходы которого соединены с другими входами элементов ИЛИ, выход последнего счетного блока соединен со входом счетно-вычислительного устройства.

Источники информации, непринятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3713139, кл. 340-347, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 220097, кл. G 08С 9/ОО, 1966.

568959

Tиг. 2

Составитель И. Назаркина

Техред М. Семенов

Корректор Л. Орлова

Редактор Н. Каменская

Типография, lip. Сапунова, 2

Заказ 1929/4 Изд. № 693 Тираж 778 Подппс,пое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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