Устройство для индикации линейных перемещений

 

О П 8C„.;А.Н И Е 1„„„

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) ЗаЯвлено 270675 (21) 2151740/18 — 24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

{43) Опубликовано 30,03.78. Б оллегень № 12 (Я) И. Кл.>

G 01 2 7/00

f IC foal)CTIIIRhll l91ITIT

ЭЭЭЭТЭ ЭНЭЭТРЭЭ ЭИР

ЭЭ.ДЭЭЭВ IIICPITCII4

Э ЭтЭРЫтЭЭ (бз) УДп 681. 325 (088.8) (45) Дата опубликования описання 030478 (72) вторы изобретения

В. К. фолобов, Д. И. Коваленчик и С. A. Леонтьев (7Ц Заввээтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ ЛИНЕЙНЫХ пеРеме(т(ений

Изобретение относится к устройствам для дистанционного контроля дискретных положений рабочих органов механизмов и может быть использован для контроля положения органов, перемещающих- 5 ся в герметичных объемах, в частности для контроля положения регулирующих стержней ядерного реактора.

Известны устройства для индикации линейных перемещений, содержгпцие грубый линейный канал, многооборотный дат-. чик углового перемещения вала механизма точного отсчета, усилитель мощности, указатель точного отсчета положения рабочего органа, датчик обратной свя-, зи, Куль-орган, индикатор ошибки и орган отработки.

При наличии перемещения рабочего органа напряжение, снимаемое с грубоГо линейного датчика, возрастает в соответствии с перемещением рабочего органа. Канал точного отсчета по угловому положению вала механизма индицирует положение рабочего органа с 25 заданной точностью. С датчика обратной связи точного канала снимается напряжение, величина которого пропорциональна величине угла поворота указателя точного перемещения и величине перемещения,линейного канала. Эти два напряжения — с грубого линейного датчика и с датчика обратной связи подаются .на нуль-орган, который сравнивает эти напряжения и вырабатывает сигнал ошибки и орган отработки. В случае, если разность напряжений на грубом линейном датчике и датчике обратной свя— эи превышает заданную величину напря— жения, снимаемого с линейного датчика, нуль-орган выдает- сигнал рассинхрониэации обоих каналов измерения с точностью, которую обеспечивает грубый линеййный канал, а индикатор ошибки показывает величину рассинхрониэации. При этом орган отработки прои зводит автоматическую коррекцию показании указателя положения рабочего органа по величине сигнала Ошибки с точностью, .определяемой .точностью грубого линейно го канала.

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство для индикации линейных перемещений, содержащее грубый канал измерения, выполненный в виде размещенных с определенным шагом герконов, которые объединены в N групп по С герконон в каждой, одни концы герконов ка кдой

600391 группы объединены и подключены к од- ствующим лампам индикатора младшего ному иэ входов соответствующих эле- разряда. Выходы пятого дополнительноМентов ИЛИ-НЕ, соединенных между со- го элемента ИЛИ-НЕ соединены с третьибой последовательно, выходы которых ми входами соответствующих элементов подлкючены к лампам. индикатора выс- 5 ИЛИ-НЕ, входы пятого дополнительного шего Разряда, другие концы одноимен- элемента ИЛИ-НŠ— с выходами последных герконов нечетных и четных групп ней пары дополнительных элементов И. объединены между собой, точный канал Такое выполнение устройства для измерения, выполненный на герконах, индикации линейных перемещений позволяРазмещенных по окружности с определен- l0 ет увеличить точность показаний, нсклюным шагом и объединенных в п групп чить потерю информации и обеспечить по С герконов в каждой, одни концы синхронность показаний всех разрядов герконов каждой группы объединены, указателя перемещения. между собой, два постоянных магнита На фиг. 1 показано соединение герканалов точного и грубого измерения, 15 конов линейного грубого канала; на элементы И, индикаторы среднего и фиг. 2 — соединение герконов точного младшего разрядов . кругового канала; на фиг. 3 приведена

Известные устройства не обладают принципиальная схема устройства. достаточной точностью. Герконы 1-20 (см.фиг.l) расположены

Йель изобретения — повышение точ- Ю на трубе и разбиты на ь групп, наприночти датчика. мер на четыре, по С герконов в групЭто достигается тем, что в устрой- пе, где С 5, и образует линейный груство для индикации линейных перемеще- бый канал 21. ний введены элементы И-НЕ, дополнитель- Каждая группа герконов соединена ные элементы И объединены попарно, 25 выводом параллельно и имеет общий вывходы каждой пары элементов И соеди- во. нены с одноименными выходами грубого Вторые выводы каждого геркона ликанала измерения, другие выходы ко« нейного канала соединены между собой торого подключены к входам основных в к -групп. элементов И, которые между собой 30

О о объединены попарно. Выход каждого ос- где a. — — минимальное простое целое новного элемента И объединен с соот- число, при котором равно целому числу! ветствующими выходом дополнительного m — число групп герконов круговозлемента И и подключен к соответствую. — го канала (в схеме на фиг, 2 герконы

Nf4HM лампам индикатора среднего раз- 35 разбиты на 4 группы); ряда, одни выходы точного канала изме- 10 — величина постоянная. рения подключены к первым входам со- Исходя из решения данной формулы, ответствующих дополнительных элемен- вторые выводы герконов линейного канаHJIH-HE котоРые соединены между ла соединены между собой в последовательно. Вторые входы 40 группы, т.е. вывод геркона 1 соединен

Я каждого дополнительного элемента ка- с выводом геркона 11, а вывод герконала точного отсчета ИЛИ-НЕ соединены на 10 — с выводом геркона 20. Выводы с шиной питания, второй выход первого объединенных группы имеют общие выводополнительного элемента ИЛИ-НЕ— ды. Точность грубого канала 10 мм. втоРыми входами четвертого и восьмого 45 На фиг. 2 изображены герконы 1 основных элементов И, второй выхОд -20, которые размещены по окружности второго дополнительного элемента ИЛИ- с определенным шагом, разбиты на

HE — с вторыми входамн первого, -rIBTO -гРупп и образуют точный круговой канал го и девятого основных элементов И 22, в данном случае =4. и третьего, шестого и седьмого д - КажДаЯ из m гРУпп герконов имеет полнительных элементов И. Выход общий вывод, а вторые выводы всех четретьего дополнительного элемен- тырех групп герконов объединены. Точта ИЛИ-НЕ связан с вторыми входа и вто- но ть кРУвого канала 1 мм. рого, -шестого и десятого основных эле- Воздействующим элементом на герконы ментов И и второго и десятого допо ни- ЯвлЯютсЯ Два постоЯнных магнита, свЯл >5 тельньвс элементов И, второй выход чет- занных чеРез РедУктоР междУ Собой и вертого дополнительного элемента ИЛИ- кинематически с Рабочим оРганом мехаНŠ— с вторыми входами третьего и седь- низма, положение котоРого контролиру мого основн элементов И и первого, етсЯ. ПРи пеРемеЩении механизма магчетвертого, пятого восьмого и дев нит крувого канала, при группах в нем (m =4) делает один полный оборот го дополнительных элементов И. Другие за 40 мм перемещения магнита грубого выходы точного канала измерения связаканала. ны с входами группы соединенных между

Конструкция магнитов линейного и собой последовательно элементов И-НЕ, крувого каналов выбрана так, что при выходы которых лодключены к соответ65 определенном шаге расположения герко600391 нов в каналах обеспечивается получение от пяти герконов в группе десяти сигналов на входе вторичной схемы.

Номера выходных сигналов и состояние герконов приведены в таблице. 5

При получении 10-ro сигнала в линейном канале должны быть замкнутые герконы 5 и б, в круговом канале — герконы 5 и б или 1 и 20.

Устройство для индикации линейных 10 перемещений (см.фиг.3) содержит грубый канал 21 измерения, точный канал 22 измерения, индикаторы старшего

23, среднего 24 и младшего 25 разрядов, дополнительные элементы И 26-36, )8 основные элементы И 37-46, дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 47, элементы

ИЛИ-НЕ 48-51, элементы И-НЕ 52-61, дополнительные элементы ИЛИ-НЕ 6265, постоянные магниты (на черте- 20 же не показаны).

Работает устройство следующим образом.

При нахождении постоянных магнитов грубого канала 21 и точного канала 22 B зоне срабатывания герконов

1-20 и 1 -20 герконы замыкаются и сигналы из грубого канала 21 подаются на элемент ИЛИ-HE 48 и с его выхода на индикатор 23 старшего разряда, который начинает индицировать цифру 0 .

Иэ грубого же канала поступает сигнал на один из входов первого двухвходного элемента И 26, а на второй вход элемента И 26 падает сигнал из точного канала через четвертый элемент ИЛИ-НЕ 65.

С вывода первого элемента И 26, сигнал проходит на индикатор 24 среднего разряда, который начинает индици- :0 ровать цифру 0 . Одновременно из точного канала .сигналы поступают на десятый элемент ИЛИ-НЕ 61, а с его выхода на индикатор 25 младшего разряда и этот индикатор начинает индициро- 4," вать цифру 0 . Таким образом, при замкнутых герконах 1 и 1 и 20 индикатор положения механизма индицирует 000, т.е. контролируемый орган механизма находится в исходном положе- 50 нии. При перемещении механизма, нап(>имер, на 5 мм состояние первого элемента ИЛИ-НЕ 48 не изменяется, так как на его вход подается сигнал из грубого канала 21, т.е. индикатор 23 стар-5 шего разряда продолжает индицировать ф ю0

Состояние первого дополнительного элемента И 26 также не меняется потому, что на герхон 1 в линейном канале остается замкнутым и на вход элемента

И 26 и продолжают поступать сигналы линейно о канала 21 и с выхода четвертого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ

65, на вход которого проходит сигнал из: точного канала 22, на первый дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 62, в данном случае не изменяющий состояние индикатора. В результате индикатор 24 сред. него разряда также продолжает индицировать циФру 0 . В точном же канале 22 перемещение механйзма на 5 мм вызывает изменение состояния элементов И-НЕ 61, 52-56, так как магнит кругового канала, переместившись на

5 мм, изменяет состояние герконов 20, 1, 2, 3 и согласно таблице сигналов и состояния герконов замыкается геркон

3, а герконы 1 и 20 размыкаются.

Сигнал подается на пятый дополнитель" ный элемент И-НЕ 56, à c его выхода на четвертый элемент -HE 55 поступает запрещающий сигнал и ранее индицирующая на индикаторе младшего разряда циФра 4, отключается, а включается цифра 5, получившая сигнал с выхода пятого элемента И-НЕ

56.

Таким образом, указатель положения индицирует цифры 005, это означает, что контролируемый орган механизма переместится на 5 мм. Итак, ссстояние индикаторов 23 и 24 неизменно до перемещения контролируемого органа механизма на 10 мм, а на индикаторе

25 индицируется цифрами положение контролируемого органа.

При перемещении механизма на 10 мм

-состояние первого элемента ИЛИ-НЕ 48 не изменяется, так как на его вход сигнал поступает в продолжении 100 мм перемещения магнита грубого канала.

B точном канале магнит замыкает герконы 51 и б, и на десятый элемент

И-НЕ б поступают сигналы. С выхода элемента И-НЕ 61 подается запрещающий сигнал на девятый элемент И-НЕ 60, который отключает цифру 9 в индикаторе 25 младшего разряда, а элемент И-НЕ 61 включает цифру 0 .

Одновременно из точного канала поступает два сигнала соответсвенно на два элемента ИЛИ-НЕ 65 и ИЛИ-НЕ 64.

С выхода третьего дополнительного элемента ИЛИ-HE 64 подаются два сигнала: один запрещающий на элемент ИЛИНЕ 65, который отключает цифру 0 в индикаторе 24 среднего разряда, получившую питание с выхода первого элемента И 26, и второй сигнал на второй вход двухвходового элемента И 27.

На другой вход элемента И 27 проходит сигнал грубого канала 21. С выхода элемента И 27 сигнал поступает на индикатор 24, на котором начинает индициооваться цифра 1 . Таким образом, указатель положения индицирует 010, т.е. контролируемый орган механизма перемещается на 10 мм. В случае перемещения механизма назад, например от

10 до 9 мм, в точном канале магнит

600391 поступает на вход девятого дополнительного элемента И-НЕ 60, отличающийся цифру 9 в индикаторе 25.

На вход второго элемента ПЛИ-HE 63 проходит сигнал из точного дополнительного кан-" а от геркона 11, элемент ИЛИ-НЕ 63, включаясь, подает запрещающий сигнал на третий дополнительный элемент ИЛИ-НЕ 64, выдававший сигнал, разрешающий индицировать

24 цифры 9, т.е, десятый элемент

И Зб отключается.

Включается первый основной элемент

И 37, на один из входов которого поступает сигнал из грубого канала 21 от геркона б, а на .второй вход элемента

И 37 — сигнал с выхода элемента ИЛИНЕ 63. Выход элемента И 37, подключен, как и элемент И. 26, к индикатору 24, который начинает индицировать цифру

3I0II

На второй элемент И-HE 49 грубого канала 21 от герконов второй группы поступает сигиал. В связи с тем, что элементы И 35, Зб отключились, элемент ИЛИ-НЕ 49 включается и подает два сигнала: один на элемент ИЛИ-НЕ

48, который отключает цифру 0 в .индикаторе 23, и второй сигнал, который включает в том же индикаторе цифI l1l 4 указатель положения начинает индицировать цифры 100, т.е. показывает, что контролируемый орган переместился на 100 мм. При движении механизма назад магнит точного канала 22 перемещается, размыкает геркон 11, элемент ИЛИ-НЕ 63 отключается и включается элемент ИЛИ-НЕ 64, соответственно отключается элемент И 37 и включается элемент И 36, с выхода которого сигналы поступают на индикатор 24, в котором цифра 0 отключается и включается цифра 9, и на элемент ИЛИ вЂ  47, который отключает элемент ИЛИ-НЕ 49,и включает элемент

ИЛИ-НЕ 48, включающий в индикаторе

23 цифру 0 .

Вследствие того, что в точном канале 22 включен только геркон 10 включается элемент И-НЕ 60, а элемент

И-НЕ 61 отключается, отключая в индикаторе 25 цифру 0 . Элемент же

И-НЕ 60 включает цифру 9 и таким образом указатель положения индицирует цифры 099, .т.е. контролируемый орган переместился на 1 мм назад . Аналогично работает устройство во всем заданном диапазоне перемещения контролируемого органа.

Таким образом, с помошью предлагаемого устройства можно замерять положение контролируемого органа механизма в заданном диапазоне перемещения с точностью :1 мк, без потери информации, так как схема не содержит занимает положение, при котором геркон б отключается и остается включенным только геркон 5, сигнал на выходе элемента И-НЕ б отключается, снимая запрещающий сигнал на элемент И-НЕ 60,5 цифра . 0, на индикаторе 25 отключается, а загорается цифра 9, получающая сигнал с выхода девятого элемента И-НЕ 60.

Одновременно с отключением герконаб О пропадает сигнал на третий элемент

ИЛИ-НЕ 64, получивший питание от точного канала 22. С выхода элемента

ИЛИ-HE 24 сигналы пропадают, второй дополнительный элемент И-27 отключа- 15 ется, а четвертый элемент ИЛИ-НЕ 65 включается, включается первый дополнительный элемент И 26, который включает цифру 0 на индикаторе

24. Таким образом, на указателе поло- р жения механизма индицируется цифра 009 .

При дальнейшем перемещении вперед контролируемого органа, например на

90 мм, в эта время во включенном состоянии находится элемент ИЛИ-HE 48, индицирующий цифру О в индикаторе

23, который получает питание от геркона 5 грубого канала 21; на один вход десятого дополнительного элемента И 36 поступает сигнал из грубого канала 21,ат геркона 5, на второй его вход — сигнал с выхода третьего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ 64, получающий сигнал на вход от второй группы m герконов точного канала.

С выхода элемента И 36 сигнал проходит на индикатор 24, индицирующий цифру 9 .

В точном канале в этот момент замкнуты геркокы 5, б, т.е. индикатор

25 икдицирует цифру 0, а указатель положения механизма — 090, т.е.

90 мм.

При дальнейшем перемещении индикатор положения индицирует цифры 091 45 092 и так далее.

С целью синхронизации показаний разрядов выходы с элементом И 35 и

36 заведены в индикатор 24 и дополнительно на вход элемента ИЛИ-НЕ 47, 50 выходы которого подключены к входам элементов ИЛИ вЂ  49 и 50.

Это необходимо с целью предотвращения одновременного загорания в индикаторе 23 цифр 0 и 1, в случае включения геркона б (11) грубого канала 21 при положении контролируемого органа 80(180) (199) мм.

Продолжая перемещаться магнит груФ

60 бого канала 2 l замыкает герконы 5, б, а магнит точного накала 22 включает геркокы 10, Il . В этот момент включается десятый дополнительный элемент

И-НЕ 6), с выхода его один сигнал

á00391

Таблица

Замкнутый геркон 1 1 и 2 2 2 и 3 3 3 и 4 4 4 и 5 5 5 и 1 элементов памяти и накапливающих сумматоров. При этом индикация может вЫдаваться, например, на трехраэрядное цифровое табло беэ промежуточных контролирующих и декодирующих устройств. Выбор редакции кругового канала по отношению к линейному может быть различным в зависимости от точФормула изобретения устройство для индикации линейных перемещений, содержащее грубный канал измерения, выполненный в виде размещенных с Определеннымошагом герконов, которые объединены в xl.групп по с герконов в каждой, одни концы герконов каждой группы объединены и подключены к одному иэ входов соответствующих элементов ИЛИ-НЕ, соединенных между собой последовательно,и выходы которых подключены к лампам индикатора высшего разряда, другие концы одноименных герконов нечетных и четных групп объединены между со- бой, точный канал измерения, выполненный на герконах, размещенных по окружности с определенным шагом и объединенных в йп. групп по С геркоиов в каждой, одни концы герконов в каждой группе объединены между собой, а другие концы одноименных герконов каждой группы объединены между собой, два постоянных магнитэ каналов точного и грубого измерения, элементы И, индикаторы среднего и младшего разрядов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности датчика, в него введены элементы И вЂ” НЕ, дополнительные элементы И объединены попарно.; входы каждой нары элементов И соеДинены с однбименнь чи выхо« дами грубого канала измерения, другие выходы Которого подключены к входам основных элементов И, которые между собой объединены попарно, выход каждого основного элемента И объединен с соответствующим выходом дополнительного элемента И и подключен к соответствующим лампам индиканости герконов линейного канала, например эа один оборот крувого канала

10;. 20; 30 мм и т.д.

С учетом предложенной схемы возможно построение герконных цифровых указателей положения с необходимым числом разрядов. тора среднего разряда, одни выходы точного канала измерения подключены к первым входам соответствующих дополнительных элементов ИЛИ-НЕ, которые соединены между собой последовательно, в †ор входы каждого дополнительнОГО элемента канала тОчнОГО отсчета ИЛИ-HE соединены с шиной питания, второй выход первого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторыми входами четвертого и восьмого основных элементов И, второй вход

30 второго дополнительного элемента ИЛИНЕ соединен с вторыми входами первого, пя-ого и девятого Основных элементов И и третьего, шестого и седьмого дополнительных элементов И„ выход

35 третьего дополнительного элемента

ИЛИ-HE соединен с вторыми входами первторого "второго, шестого и десятого основных элементов И и второго и десятого дополнительных элементов И, 40 второй выход четвертого дополнительного элемента HJiH-HE соединен с вторыми входами третьего и седьмого основных элементов И и первого, четвертого, пятого, восьмого и девятого дополни45 тельных элементов И, другие выходы точного канала измерения соединены с входами группы элементов И-НЕ, ко- торые между собой соединены последовательно и выходы которых подключены к соответствующим лампам индикатора младшего разряда, выходы пятого до полнительного элемента ИЛЙ-HE соединены с третьими входами соответствующих элементов ИЛИ-НЕ, входы пятого

55 дополнительного элемента ИЛИ-НЕ соединены с выходами госледней пары дополнительных элементов H.

600391

Тираж 872 Под пис ное

Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Закаэ 1892/59

ЦНИИПИ

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная 4, Составитель И. Наэаркина

Редактор И. Груэова Техред Э.Чужих Корректор Н ° Ковалева