CS216885B1 - Fluidíkový snímač vzdialenosti s charakteristikou trojpolohového relé - Google Patents

Abstract

Vynález patří do odboru automatizačnej a meracej techniky. Rieši meranie relatívnej vzdialenosti medzi referenčnou rovinou a okamžitou rovinou merania. V podstatě vynález tvoři monolytický planárne integrovaný funkčný blok pozostávajúci z reflexného fluidíkového prvku na snímáme vzdialenosti a dvoch monostabilných fluidíkových prúdových prvkov a troch zrážacích odporov. Ďalšia oblast použitia je meranie rozmerov súčiastok pri automaticky riadených obrábacích strojoch, při triedení výrobkov podlá tolerenčných tried.

Description

218 885 (54] Fluidíkový snímač vzdialenosti s charakteristikou trojpolového relé 1 2

Vynález sa týká fluidíkového snímačavzdialenosti s charakteristikou dvojpoloho-vého relé a rieši základnú úlohu merania re-lativné] vzdialenosti medzi referenčnou ro-vinou merania, funkčně spojenou so súrad-nicovým systémom a okamžitou rovinou me-rania. Spadá do oblasti robotoniky automa-tizačnej a meracej techniky.

Doposial1 sú známe fluidíkové reflexněsnímače vzdialenosti s nespojitou činnosťou,ktoré majú charakter dvójpolohového relé.Ich použitie v polohových servosystémochvyžaduje neustálu reverzáciu pohonov, čímsa znižuje stabilita uzavretého regulačnéhoobvodu a zvyšuje sa spotřeba energie napá-jacieho média. V zariadeniach na triedenievýrobkov umožňuje použitie jedného sníma-ča získat iba dvojhodnotovú informáciu,čiže dodržanie šířky tolerančnej triedy sa dávyhodnotit iba použitím najmenej dvochsnímačov.

Uvedené nedostatky odstraňuje predmetvynálezu, ktorého podstata je v tom, že tvo-ří monolytický planárne integrovaný funkč-ný blok, ktorý pozostáva z planárneho aleboosové symetrického fluidíkového reflexnéhosnímača vzdialenosti. Výstupný kanál tdh-to snímača je spojený s podtlakovým ria-diacim druhým vstupom prvého monostabil-ného fluidíkového prúdového logického prv-ku a zároveň je spojený s přetlakovýmriadiacim třetím vstupom druhého monosta-bilného fludíkového prúdového logickéhoprvku. Prvý vstup tohto prvku je přepojenýs prvým vstupom samotného integrovanéhobloku. Štvrtý vstup druhého monostabilnéhofluidíkového prúdového logického prvku jecez prvý zrážací odpor spojený jednaks piatym vstupom druhého fluidíkovéhoprvku a jednak je spojený s piatym vstupomprvého fluidíkového prvku cez spojovacíbod. Na tento spojovací bod je připojenýštvrtý vstup prvého fluidíkového prvku cezdruhý zrážací odpor. Ďalej je spojovací bodspojený cez třetí zrážací odpor s třetímvstupom monolitického planárne integrova-ného funkčného bloku s prvým vstupom as druhým vstupom fluidíkového reflexnéhosnímača vzdialenosti. Prvý vstup prvéhomonostabilného fluidíkového prúdového lo-gického prvku je přepojený s druhým vstu-pom monolytického planárne integrovanéhofunkčného bloku. Fluidíkový reflexný sní-mač vzdialenosti riadi dva monostabilnéfluidíkové prúdové logické prvky, z kterýchjeden je riadený do přetlakového riadiace-ho vstupu a druhý do podtlakového riadia-ceho vstupu, povodně určenému pre pomoc-né zavzdušnenie priestoru interakcie prú-dov. Výstupné kanály z nestabilných výstu-pov oPidvioch riadených monostabilnýchprúdových prvkov sú výstupmi snímača. Lo-gické spracovanie týchto výstupných dvoj- hodnotových signálov umožňujú riadiť akti-vovanie a reverzáciu pohonov, resp. riešiťďalšie typy úloh.

Na připojených výkresech je na obr. 1 cel-ková schéma zapojenia diskrétnych prvkov,kterou je realizovaný snímač podlá vynále-zu, na obr. 2 je převodová charakteristikareflexného prvku je snímanie vzdialenosti,na obr, 3 je zidealizovaná převodová cha-rakteristika monostabilného prúdového flui-díkového prvku, riadeného do podtlakové-ho riadiaceho vstupu, na obr. 4 převodovácharakteristika monostabilného prúdovéhoprvku, riadeného do přetlakového riadia-ceho vstupu, na ktorom je vytvořený logic-ký súčin, na obr. 5 je převodová charakte-ristika celého obvodu a na obr. 6 je charak-teristika ideálneho trojpolohového relé.

Fluidíkový snímač vzdialenosti s charakte-ristikou trojpolohového relé tvoři monoly-tický planárne integrovaný funkčný blok 1pozostávajúci z fluidíkového reflexného prv-ku 10 na snímanie vzdialenosti, ktorý mňžebyť planárny alebo osové symetrický, pri-čom obidva majú dva vstupy a jeden výstup-ný kanál, a ktorého výstupný kanál 12 jespojený s potlatoovým riadiacim druhýmvstupom 22, prvého monostabilného fluidí-kového prúdového prvku 20 a s predtlako-vým riadiacim třetím vstupom 33 druhéhomonostabilného fluidíkového prúdového lo-gického prvku 30. Jeho prvý vstup 31 jepřepojený s prvým vstupom 2 samotnéhointegrovaného bloku 1 a jeho štvrtý vstup34 je cez prvý zrážací odpor 5 spojený jed-nak s piatym vstupom 35 druhého fluidíko-vého logického prvku 30 a jednak je spojenýs piatym vstupom 25 druhého fluidíkovéhoprvku 20 cez druhý zrážací odpor 7. Ďalej jespojovací bod 8 spojený cez třetí zrážací od-por 6 s třetím vstupom 4 samotného integ-rovaného bloku las prvým vstupom 11 adruhým vstupom 13 fluidíkového reflexné-ho snímača 10 vzdialenosti. Prvý vstup 21prvého fluidíkového prvku 20 je přepojenýs druhým vstupom 3 monolytického planár-ne integrovaného funkčného bloku 1, odktorého je vo vzdialenosti x referenčná ro-vina merania 9.

Reflexný snímač vzdialenosti v planár-nom alebo osovo symetrickom tvare mápřevodová charakteristiku pódia obr. 2. Zi-dealizovaná charakteristika a sa vyznačujeskokovou změnou tlakových úrovní pripřekročení kritickej vzdialenosti x„, reálnacharakteristika b má v bode x0, konečnúhodnotu derivácie. Hodnota kritickej vzdia-lenosti je funkciou geometrie vlastného ref-lexného snímača.

Monostabilný fluidíkový prúdový prvok 20je riadený do podtlakového riadiaceho dru-hého vstupu 22, výstupom fluidíkového ref-lexného prvku 10 na snímanie vzdialenosti,

Claims (1)

1. 216 88S 3 pričom kladným riadiacim tlakom, nastave-ným cez druhý zrážací odpor 7 zo zdrojanapájacieho tlaku PN je možné nastavit vel-kost1 podtlaku, potřebného na prepnutie na-pájacieho prúdu. Tento pomocný riadiacitlak pri nulovom podtlakovém signále nadruhom riadiacom vstupe 22 ešte nestačí naprepnutie prúdu do nestabilnej strany. Zi-dealizovaná prepínacia charakteristikaprvého monostabilného fluidíkového prúdo-vého logického prvku 20 je na obr. 3. Prikonštantnom predpátí P24 sa napájací prúdpřepne do nestabilného výstupného prvéhovstupu 21 riadiacim podtlakom P22.i, čomuna obr. 2 zodpovedá vzdialenosť Xj. Změnoudruhého zrážacieho odporu 7 možno v ur-čitom rozsahu nastavovat hodnotu Xi. Druhý monostubilný fiuidíkový prúdovýlogický prvok 30 má na svojom pretlako-vom riadiacom vstupe vytvořený zo signá-lov vo vstupných kanáloch přetlakovéhoriadiaceho tretieho vstupu 33 a štvrtéhovstupu 34 logický súčin. Hradlovací vstupnýsignál na štvrtom vstupe 34 je vytvořenýprvým zrážacím odporom S z napájaciehotlaku. Změnou tohto odporu je možné ria-diť velkost přetlakového riadiaceho signá-lu na pretlakovom riadiacom treťom vstupe33, potřebného na prepnutie napájaciehoprúdu do nestabilného výstupného kanálaprvého vstupu 31. Zidealizovaná převodo-vá charakteristika prvku druhého monosta-bilného fluidíkového prúdového logického 30 je na obr. 4. Napájací prúd sa do nesta-bilného výstupného kanála prvého vstupu 31 přepne pri konštantnej hodnotě hradlo-vacieho tlaku P34 riadiacim tlakom P33.2, čo-mu zodpovedá na obr. 2 vzdialenosť x2. Hod-notu x2 možno teda v určitom rozsahunastavovat změnou prvého zrážacieho od-poru 5. PREDMET Fiuidíkový snímač vzdialenosti s charak-teristikou trojpolohového relé je význačnýtým, že je tvořený monolyticky planárne in-tegrovaným funkčným blokom (1), ktorýpozostáva z planárneho a] alebo osové sy-metrického fluidíkového reflexného prvku(10) na snímanie vzdialenosti, ktorého vý-stupný kanál (12) je spojený s podtlakovýmriadiacim druhým vstupom (22) prvého mo-nostabilného fluidíkového prúdového logic-kého prvku (20) a s .predtlakovým riadia-cim třetím vstupom (33) druhého monosta-bilného fluidíkového prúdového logickéhoprvku (30), ktorého prvý vstup (31) je pře-pojený s prvým vstupom (2) monolytickéhoplanárne integrovaného funkčného bloku (1) a štvrtý vstup (34) je cez prvý zrážacíodpor (5) spojený jednak s piatym vstupom(35) druhého monostabilného fluidíkového 4 Obidva monostabilné prúdové prvky súnapájané zo spoločného zdroja napájaciehotlaku cez třetí zrážací odpor 6. Fiuidíkový reflexný snímač 10, prvý mo-nostabilný fiuidíkový prúdový logický prvok20, druhý monostabilný fiuidíkový prúdovýlogický prvok 30 a prvý zrážací odpor 5,druhý zrážací odpor 7, třetí zrážací odpor6 tvoria jeden monolitický, planárne inte-grovaný funkčný blok 1 s prvým vstupom 2a s druhým vstupom 3, pričom pomocouhodnot logických premenných týchto vstu-pov, reprezentovaných prítomnosťou aleboneprítomnosťou tlaku, resp. prietoku, možnovyhodnotením jednoduchých logickýchfunkcií určiť, v ktorom z troch intervalov(0—x2, x2—xb Xi—οθ) sa měrná vzdialenosťnachádza. Na obr. 5 je znázorněný priebeh tlako-vých signálov na prvom vstupe 2 a treťomvstupe 3 monolytického planárne integro-vaného bloku 1 pri zmene meranej vzdiale-nosti a priradenle hodnot logických premen-ných tlakovým signálom. Základná aplikácia snímača podlá vyná-lezu je v oblasti polohových servosystémov.Vhodné logické funkcie binárnych premen-ných umožňujú získať riadiace signály preaktivovanie a reverzóciu elektrických, pneu-matických, resp. hydraulických pohonov. Na obr. 6 je příklad možností rladeniáspojitého elektrického pohonu. Motor sa ak-tivuje připojením napájacieho napatia U nabudiace vinutie motora, pričom jeho pola-rita určuje směr otáčania. Spínacia charak-teristika je typická nelinearita ideálne troj-polohové relé bez hysterézie s necitlivosťou. Ďalšia oblasť použitia je aktivně meranierozmerov súčiastok pri automaticky riade-ných obrábacích strojoch a pri triedení vý-robkov podlá tolerančných tried. VYNALEZU prúdového logického prvku (30) a jednak jespojený s piatym vstupom (25) prvého mo-nostabilného fluidíkového prúdového logic-kého prvku (20) cez spojovací bod (8), naktorý je připojený aj štvrtý vstup (24) dru-hého monostabilného fluidíkového prúdové-ho logického prvku (30) cez druhý zrážacíodpor (7) a ďalej je spojovací bod (8) spo-jený cez třetí zrážací odpor (6) s třetímvstupom (4) monolytického planárne inte-grovaného funkčného bloku (1) a s prvýmvstupom (11) a s druhým vstupom (13)fluidíkového reflexného snímača (10) vzdia-lenosti, pričom prvý vstup (21) prvého mo-nostabilného fluidíkového prúdového logic-kého prvku (20) je přepojený s druhýmvstupom (3) monolytického planárne inte-grovaného funkčného bloku (1). 2 výkresy