Способ определения положения многопозиционного механизма и устройство для его осуществления

 

Изобретение касается измерения и может быть использовано в любой отрасли для определения положения многопозиционного объекта. Способ основан на формировании первого и второго аналогового сигналов, соответствующих положению многопозиционного объекта, изменяющихся ступенчато с постоянным шагом квантования по амплитуде и по длительности рабочего хода и сдвинутых по отношению один к другому на половину шага квантования по длительности рабочего хода, добавлении к обоим сигналам дополнительного, равного максимальной амплитуде, длительностью, равной 1/4 шага квантования по длительности рабочего хода, и сдвинутого по отношению к началу ступени каждого аналогового сигнала на 3/4 длительности шага квантования по длительности рабочего хода и опре- . делении .соответствующим суммированием сигналов положения механизма. Устройство содержит датчик, переключатель , преобразователь амплитуды , арифметическо-логический блок, блок масштабирования и управляемый генератор.2 с. и 1з.п.ф-лы, 3 ип. 8 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК (19) (11) (504 С 08 С 21 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1 1 гг11Д, °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13,,13

ЫБ,11ИОТЕЫА

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

МНОГОПОЗИЦИОННОГО МЕХАНИЗМА И

УСТРОЙСТВО ДДЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается измерения и может быть использовано в любой отрасли для определения положения многопозиционного объекта. Способ основан на формировании первого и второго аналогового сигналов, соответствующих положению многопозицион(21) 3782455/24-24

" (22) 02.08 ° 84 (46) 07.07.86. Бюл. Р 25 (72) В.Г.Литвинов (53) 621.398 (088.8) (56) Телемеханика,/ Под ред.

В.М.Новацкого. M.Âûñøàÿ школа, 1967, с.52-59.

Агейкин Д.И. Датчикц контроля и регулирования. M. Машиностроение, 1965, с.19. ного объекта, изменяющихся ступенча" то с постоянным шагом квантования по амплитуде и по длительности рабочего хода и сдвинутых по отношению один к другому на половину шага квантования по длительности рабочего хода, добавлении к обоим сигналам дополнительного, равного максимальной амплитуде, длительностью, равной 1/4 шага квантования по дли-< тельности рабочего хода, и сдвинутого по отношению к началу ступени каждого аналогового сигнала на 3/4 длительности шага квантования по длительности рабочего хода и опре- . делении .соответствующим суммированием сигналов положения механизма.

Устройство содержит датчик, переключатель, преобразователь амплитуды, арифметическо-логический блок, блок масштабирования и управляемый генератор.2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил .

1243008 2 строго однозначное соответствие ком бинаций амплитуд ступенек двух аналоговых сигналов, изменяющихся равномерно ступенчато на постоянный, > одинаковый для обоих сигналов шаг квантования, при этом оба сигнала изменяются в одинаковом диапазоне.

Ступеньки отделены друг от друга максимальным значением сигнала, при

1О этом все ступеньки и максимумы в функции от перемещения механизма имеют постоянные длительности. "Ступенька" и максимум сигнала образуют постоянный шаг, в ко гором их длительности связаны соотношением: где Ь вЂ” длительность ступеньки сигнала;

1 м — длительность максимума сигнала;

Оба сигнала имеют одно и то же .

25 направление изменения возрастания или убывания амплитуд в ступеньках, но при этом один сигнал смещен относительно другого на полшага квантования nо длительности рабочего хода, в результате чего максимум одного сигнала приходится на среднюю треть ступеньки другого сигнала.

Определение позиции механизма сводится к последовательному выполнению следующих арифметических и логических операций согласно системе уравнений

А - Ао (1 ) 1 ° - - — - - ° ь (2) а и — 41 (3) п(с) 4„„-1+а при A, > A, „, и i P О; (4) п(): 4„. + а при А.= А „,щ„,и i = i (5) n(t) 4„+ 1 + а при А,=А„, иАФА (6) n(t) 4; + 2 + а при А„ А„„„,и 1„ i, (7) n(t) 4„+а приА=А и i 0; (8) n(t) — n(t-1) ) 1 (9) LX = )n(t) — и, ) m, у

Изобретение относится к области измерения и может буть использовано

B любойртрасли дляопределения поло- жения многопозиционногомеханизма.

Цель изобретения — повышение точ" ности определения положения многопозиционного механизма при относительной простоте датчика первичного преобразователя) и минимальном числе проводников в линии связи.

На фиг.la и б соответственно приведены диаграммы первого и второго аналоговых сигналов; на фиг„ 2— функциональная схема устройства, на фиг. 3 -. вариант выполнения арифметическо-логического блока.

Для удобства первый 1 и второй 2 аналоговые сигналы приведены на фиг.la и б, на которых горизонтальная ось 3 снабжена полимерами позиций п(1. ) и (1 ) многопозиционного механизма, на вертикальной оси 4 откладывается квантованная амплитуда аналогового сигнала от А до А

На фиг. 2 приведены датчик 5, переключатель 6, преобразователь 7 амплитуды сигнала, арифметическо-логический блок 8, блок 9 масштабирования, управляемый генератор 10.

На фиг. 3 приведен задатчик 11 констант, блок 12 сравнения, блок 13 деления, инвертор 14, регистры 15 и

16, триггеры 17 — 19, блок 20 сумматоров, блок 21 контроля.

Суть определения позиции механизма по данному способу заключается в том, что каждой позиции поставлено где i - номер ступеньки аналогово"

ro сигнала; — номер аналогового сигнала, 1 или2;

1243008

Определение положения механизма сводится к выполнению процедур: определения номера стуйеньки ij для каждого аналогового сигнала из выражения (1); определение условий для выражений (3) — (7); расчет позиций

n(t) по одной из формул (3) — (7 ) согласно условий; проверка достоверности информации по выражению (8); расчет величины перемещения по (9).

Смысл проверки на достоверность 35 по (8 ) заключается в том, что величина вновь рассчитанного значения

n(t) не должна отличаться от предыдущего значения n(t-1) больше, чем на единицу, поскольку механизм мо- 40 жет переходить из одной позиции н другую последовательно без пропусков.

Работа устройства заключается в том, что управляемый генератор 10 45 выдает с заданной частоты прямоуголь-. ннй импульсный сигнал со скважностью 2, т.е. длительность импульса равна полпериода. При этбм в момент, например, положительной полу- 50 волны переключатель 6 подключает к входу преобразователя 7 первый канал датчика 5, т.е. формирует ступень первого аналогового сигнала. А при отсутствии сигнала с выхода генера- 55 тора 10 переключатель 6 подключает к входу преобразователя второй канал датчика 5. В преобразователе 7 происА о

n(t) n(t-l )—

LX текущее значение аналогового сигнала; минимальное значение амплитуды аналогоного сигнала; шаг квантования по амплитуде; максимальное значение амплитуды аналогового сигнала; постоянная, учитывающая . )0 начальные условия счета позиций механизма и ступенек сигнала; начало отсчета положений механизма, гг = 0 или 1; . г5 начало отсчета ступенек сигнала, г = 0 или 1; текущее значение позиций механизма; предыдущее значение пози- 20 ции механизма; величина перемещения механизма масштабный коэффициент. ходит для каждого канала н разные о тре зки времени измерение v еличины аналогового сигнала А г, который затем поступает на вход блока 8, где на отрезок времени, определяемый длительностью полуволнъг сигнала от генератора 10 происходит последовательный расчет, проверка условий и определение значения позиции n(t) в соотнетстнии с "формулами (1) — (7), а также проверка полученной информации на достоверность по выражению (8) . Рассчитанное же значение n(t) поступает на вход блока 9, где по формуле (9) производится вычисление величины перемещения механизма. Полученные значения n(t) и ЪХ индицируются либо выдаются в АСУ (не показано).

Если же полученная информация недостоверна, то на втором выходе бло— ка 8 появляется сигнал ()I) логической единицы, который поступает на вход генератора 10 и останавливает его. На информационном же выходе блока 8 в этом случае сохраняется предшествующее значение позиции, т.e. n(t-l).

Для возобновления работы устройства необходимо через управляемый генератор 10 подать команды "Пуск" либо "Сброс" и "Пуск". В первом случае расчет позиции механизма осуществляется с учетом предыдущего (до сбоя) расчета, а во втором — после очищения (обнуления) блока 8 от предыдущей информации.

Работа блока 8 заключается в том, что сигнал А1., поступает на нход блока 12 сравнения, на других его входах постоянно присутствуют сигналы с соответствующих первых двух вьгходов задатчика II констант. Один сигнал соответствует начальному (минимальному) значению А, а другой — максимальному значению А аналогового сигнала. В результате сравнения на одном иэ выходов блока

12 появляется сигнал: на первом и втором выходах сигнал логической единицы при условии, что А„. = А на первом или А = А„ „ — йа втором а на третьем выходе — сигнал разности, т. е. A„— А, если А а A . ( о о J (А „,. Сигнал разности с выхода блока 12 поступает на вход блока 13 деления, на другой вход которого из задатчика )1 поступает сигнал величины шага квантования (Ь) . На вы! 243008.

А — А<, 1

3(О ь а = и — 4i

0 о»

n(t) = 4; -1+ а

n(t) =4; +а

n(t) =4, +1+а

n(t) =4; + 2+a

n(t) = 4"."" + а т

f n(t) — n (t-1)1 1;

1Х = tn(t) — и,) ш, А„„„,„, и

А,-ис дчд кс ч при А при А, при Ач при А, лри А

1 ходе блока 13 имеем значение номера ступеньки того сигнала (канала) датчика 5, который в данный момент времени подключен к входу преобразователя 7.

Получаемая с выходов блока 12 сравнения и блока 13 деления информация записывается для первого канала. т.е, при положительной полуволне сигнала с выхода генератора 10, в регистр 15 — номер ступеньки (i )

1 или в триггер 18 — единицу признак, ч то А„= А „„,), HJIH B TpHI" е1р единицу (признак, что А, = А ).

Отрицательная же полуволна сигнала с выхода генератора 10, проходя через инвертор 14, разрешает запись информации о втором канале датчика 5 в регистр 16 — номер ступеньки (i ), а з триггер l7 — единицу (признак, что А = А, после чего в блоке 20 производится расчет номера позиции механизма n(t) на данный момент времени по одному из выражений (2 ) —(7). На шестой вход блока 20 из эадатчика 11 констант поступает чдч,ц, ДЛЯ КаНаЛа.

В блоке 21 проверка на достоверность осуществляется, поскольку в нем хранится предыдущее значение позиции и(t-1),которое сравнивается с вновь полученным n(t),ÅñëH они отличаются друг от друга не более чем на единицу, т.е. не соблюдается неравенс.тво (8 ), то информация считается достоверной, и вместо n(t-1) на выходе блока 21 выставляется значение n(t) .

Если же информация недостоверна, т.е. соблюдается неравенство (8), то на втором выходе блока 21 появляется сигнал логической единицы гл» i — номер ступеньки аналогоJ ного сигнала; (,l),êoòoðûé и подается на вход генератора 10, останавливая его работу. В этом случае на информацион— ном выходе блока 21, в том числе и блока 8, сохраняется предыдущее значение позиции n(t-1) механизма.

Формулaиз обретения

1.Способ определения положения многопозиционного механизма, основанный на формировании первого аналогового сигнала, соответствующего положению многопозиционного механизма, изменяющегося ступенчато с постоянньм шагом квантования по амплитуде от минимального значения амплитуды аналогово "o сигнала до ее максимального значения и с постоянным шагом квантования по длительности рабочего хода, о т л и ч а ю щ и и " с я тем, что, с целью повьппения точности определения положения многопозиционного механизма формируют второй аналоговый сигнал, аналогичный первому и: сцвинутый по отношению к нему на половину шага квантования по длительности рабочего хода, и осуществляют преобразование первого и второго аналоговых сигналов на каждом шаге квантования по длительности рабочего хода путем формирования дополнительного сигнала макси,яальной амплитуды длительностью, равной: 1/4 длительности шага квантования по длительности рабочего хода и сдвинутой по отношению к началу ступени каждого аналогового сигнала на 3/4 длительности шага квантования пс длительности рабочего хода, и определяют положение многопозиционного механизма иэ выражений

) — номер аналогового сигна-ra, 1 или 2;

1243008

А

А текущее значение аналогового сигнала; минимальное значение/ амплитуды аналогового сигнала; максимальное значение амплитуды аналогового сигнала; шаг квантования по амплиf0 туде; — постоянная, учитывающая начальные условия счета позиций механизма .и ступенек сигнала; 15 п — начало отсчета положений о механизма,п = 0 или 1; — начало отсчета ступенек о сигнала, 1 = 0 или 1;

n(t) — текущее значение позиций 20 механизма, n(t-1)- предыдущее значение позиции механизма;

m — масштабный коэффициент,,LX — величина перемещения механизма.

2. Устройство для определения положения многопозиционного механизма, содержащее датчик преобразователь амплитуды сигнала и блок, 30 масштабирования, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности в него введены переключатель, управляемый генератор импульсов, арифметическо- 35 логический блок, выходы, датчика подключены к информационным входам переключателя, выход которого через преобразователь амплитуды сигнала соединен с информаци- 40 онным входом арифметическо-логи". ческого блока, первый выход которого через блок масштабирования подключен к выходу устройства, второй выход через управляемый генератор подключен к своему управляющему входу и к управляющему входу переключателя.

3. Устройство по п.2, о т л.ич а ю щ е е с я тем, что арифметическо-логический блок содержит задатчик констант, блок сравнения, блок деления, инвертор, регистры, триггеры, блок сумматоров, пороговый элемент, первый и второй выходы задатчика констант подсоединены к первому и второму входам блока сравнения, третий выход — к первому входу блока деления, четвертый — к первому входу блока сумматоров, выход которого через блок контроля соединен соответственно с первым и вто- . рым выходами арифметическо-логического блока, информационный вход которого подключен к третьему входу блока сравнения, первый выход которого соединен с вторым входом блока деления, второй выход подключен к первым входам первого и второго триггеров, третий выход — к первому входу третьего триггера, управляющий вход арифметическо-логического блока подключен непосредственно к первому входу первого регистра, к вторым входам второго и третьего триггеров и через инвертор — к первому входу второго регистра и к второму входу первого триггера, выход блока деления подключен к вторым входам первого и второго регистров, выходы первого и второго регистров и выходы первого второго и третьего триггеров подключены к соответствующим входам блока сумматоров.

1243008

n(i

n(ig/

Составитель Н.Лысенко

Редактор С.Лыжова Техред M.Ходанич Корректор С, Черни

Заказ 3710/5l Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета -СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород, ул.Проектная,4