CS219043B1

CS219043B1 - Equipment for incremental measurement of mechanical quantities

Info

Publication number: CS219043B1
Application number: CS447881A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Hruska; Zdenek Skara; Lubomir Svoboda
Original assignee: Frantisek Hruska; Zdenek Skara; Lubomir Svoboda
Priority date: 1981-06-16
Filing date: 1981-06-16
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Účelem vynálezu je zvýšení přesnosti a rozlišovací citlivosti u inkrementálních 'čidel určených do prostředí ,s nebezpečím výbuchu, zejména u výrob poromerickýeh usní, fólií a podlahovin z plastů. Pro měření posuvných Obvodových a rychlostí otáčení, Jakož 1’ celkových délek a poměrného prodloužení bylo vyvinuto zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že mezi zdroje 41.1, 41.2 až 41.n :a snímače 42.1, 42.2 až 42.n toku indikačního média je zařazen odvalovací kotouč 2 ©e zářezy 3, spojený osově nebo obvodově s měřeným místem 1, Jednotlivé snímače toku todikaičníhio média 42.1, 42.2 až 42.n jsou spojeny se vstupním' vyhodnocovacím obvodem 5, který upravuje tvar, úroveň, případnsě druh signálu. Jeho výstupy 5.1, 5.2 «až 5.n jsou spojeny s výstupním vyhodnocovacím obvcdeim 6, jehož výstup 6.1 představuje inkrementální výstup o počtu impulsů rovnajícímu ©e dvojnásobku součinu počtu zářezů 3 a poctu snímačů 42.1, 42.2 až 42.n na jednu otáčku odvalovacího kotouče 2.The purpose of the invention is to increase the accuracy and discrimination sensitivity of incremental sensors intended for environments with a risk of explosion, especially in the production of porous leather, foils and plastic flooring. For measuring sliding peripheral and rotational speeds, as well as total lengths and relative elongation, a device has been developed, the essence of which is that between the sources 41.1, 41.2 to 41.n and the sensors 42.1, 42.2 to 42.n of the flow of the indicating medium, a rolling disc 2 with notches 3 is included, connected axially or circumferentially to the measured point 1. The individual flow sensors of the indicating medium 42.1, 42.2 to 42.n are connected to an input evaluation circuit 5, which adjusts the shape, level, and possibly the type of signal. Its outputs 5.1, 5.2 «to 5.n are connected to the output evaluation circuit 6, whose output 6.1 represents an incremental output with a number of pulses equal to twice the product of the number of notches 3 and the number of sensors 42.1, 42.2 to 42.n per revolution of the rolling disc 2.

Description

Vynález ee tyká zařízení -k inkrementálnímu měření mechanických veličin, zejména obvodové a posuvné rychlosti, rychlosti otáčení, diference rychlosti, celkové délky a poměrného prodloužení pásových materiálů.The invention relates to an apparatus for incremental measurement of mechanical quantities, in particular peripheral and displacement speeds, rotational speeds, speed differences, overall length and relative elongation of web materials.

Při výrobě pásových materiálů je nutno pro účely sledování technologie, řízení výroby a technologického zařízení měřit mechanické veličiny, zejména obvodovou a posuvnou rychlost, rychlost otáčení, diference rychlosti, celkovou délku a poměrné prodloužení pásových materiálů. Za příklad výroby pásových materiálů slouží výroba a, zušleohťov ání tkanin, inietk anýc h v 1 áknitých vrstev, fólie z plastů, podlahovin, porcmisrických usní apod. Pro splnění požadavků na přesnost a citlivost měření se u současných (moderních výrobních jednotek používá s výhodou měřicích zařízení s impulsními rotačními¹ snímači s číslicovým způsobem vyhodnocování.In the production of strip materials, mechanical quantities, in particular peripheral and sliding speed, rotation speed, speed difference, total length and relative elongation of the strip materials, must be measured for the purpose of monitoring technology, production control and technological equipment. As an example of the production of strip materials, the fabrication and refinement of woven fabrics, fiber layers, plastic foils, flooring, porcelain skins, etc. To meet the requirements for accuracy and sensitivity of measurement, the current (modern production units with pulse rotary ¹ sensors with digital evaluation method.

Tato měřicí Zařízení používají snímače spo jteiné odvalovacím kotem s povrchem pohybujícího se pásu materiálu nebo s osolu. rotační části. Impulsní rotační snímače vytvářejí výstupní signál, jehož frekvenční parametry jsou úměrné rychlosti otáčení nebo úhlového natočení hřídele snímače. Tyto parametry jsou dány konstrukcí snímače. Vývstuphi impulsní signály jsou vedeny kabelovým spojením do obvodů číslicového' vyhodnocování a zpracovávají se na 'rychlostní a 'délkové údaje pásových materiálů.These measuring devices use roll-type sensors with the surface of the moving material belt or with salt. rotating parts. Pulse rotary encoders produce an output signal whose frequency parameters are proportional to the rotational speed or angular rotation of the encoder shaft. These parameters are determined by the design of the sensor. The output pulse signals are routed by cable connection to the digital evaluation circuits and processed into the " speed and length " data of the web materials.

Dosavadní rotační inkrementální snímače používají převážně princip fotoelektrický. Friolti jejich přednostem, jakými! jsou velká rozlišovací schopnost, velký rozsah měření, vhodné dynamické parametry, vystupuje nevýhoda, kterou je omezení používání pouze v prostředích bez nebezpečí výbuchu.Previous rotary incremental encoders use mostly the photoelectric principle. Friolti their strengths! high resolution, large measuring range, suitable dynamic parameters, the disadvantage of limiting the use in non-explosive environments.

Výjimečně se používají také pneumatické rotační inkrementální snímače vhodné k přímému použití ve všech prostředcích. Vyznačují se ovšem nevyhovujícími dynamickými parametry se značně omezeným frekvenčními rozah-eimi výstupních signálů. Lze je použít pouze pro měření malého ,rozsahu otáček, mialé posuvné a obvodové rychlosti. Pro měření diference rychlosti a poměrného prodloužení z důvodů malé rozlišovací schopnosti je nelze použít, stejně jako k číslicovému vyhodnocování, protože přednost přesnosti měření se tímto ztrácí.Exceptionally, pneumatic rotary incremental encoders suitable for direct use in all applications are also used. However, they are characterized by unsatisfactory dynamic parameters with considerably limited frequency ranges of the output signals. They can only be used to measure low speed, low sliding and peripheral speeds. They cannot be used for the measurement of speed difference and elongation due to their low resolution, as well as for numerical evaluation, since the accuracy of the measurement is thereby lost.

Nedostatky těchto známých řešení odstraňuje zařízení k inkrementálnímu měření mechanických veličin, zejména posuvné a obvodové rychlosti, rychlosti otáčení, diference rychlosti, celkové délky a poměrného prodloužení pásových materiálů sestávající ze zdrojů (ai snímačů indikačního média, odvalovacího kotouče a vyhodnocovacích obvodů vyznačené tím, že mezi zdroje a snímače toku (indikačního média je zařazen odvalovací kotouč se zářezy -spojený osově nebo obvodově s měřeným místem, přičemž jednotlivé snímače toku indikačního média jsiou spojeny se vstupním vyhodnocovacím obvodem pro úpravu tvaru, úrovně, případně druhu signálů a jeho výstupy jsou spojeny s 'výstupním vyhodnocovacím obvodem, jehož výstup představuje poslóupnost inkreimeintálnich impulsů.The drawbacks of these known solutions are overcome by a device for incremental measurement of mechanical quantities, in particular displacement and peripheral speed, rotational speed, speed difference, total length and elongation of web materials consisting of sources (including indicator medium sensors, rolling disc and evaluation circuits). sources and flow sensors (the indication medium includes a rolling disc with notches - connected axially or circumferentially with the measured point, where the individual flow medium sensors are connected to the input evaluation circuit for adjusting the shape, level or type of signals and its outputs are connected to an output evaluation circuit whose output represents a sequence of incremental pulses.

Zařízení k inkrementálnímu měření mechanických veličin podle předloženého vynálezu má proti dclsud známým řešením několik výhod.The device for incremental measurement of mechanical quantities according to the present invention has several advantages over the known solutions.

Volba vhodného druhu indikačního média odstraní obecný nedostatek dosavadních rotačních inkrementálních snímačů, tj. jejich omezené používání pouze pro prostředí bez nebezpečí výbuchu. Vyhodnocování signálů ze snímačů toku indikačního média na posloupnost dynamických parametrů s vyhovujícím frekvenčním rozsahem. Toto logické vyhodnocení více řad vzájemně posunutých signálů, vznikajících postupným přerušováními toku indikačního média zářezy odvalovacího kotouče podstatně zvýší rozlišovací citlivost impulsního rotačního snímače a jeho spojením s dalším číslicovým vyhodnoooiváníími se dolsáhne měření rychlostních a délkových parametrů s požadovanou přesností a rozsahem. · Výhodnost tohoto zařízení se také projeví v rozšíření provozuschopnosti zařízení <ai ve zvýšení efektivnosti využití zařízení pracujících v nebezpečných prostředích inkrementálním měřením mechanických veličin a s následným číslicovým zpracováním. K bližšímu objasnění podstaty vynálezu* slouží další popis a příklad konkrétního provedení, který však iróžah vynálezu neomezuje.The choice of a suitable type of indication medium will eliminate the general lack of prior art rotary incremental encoders, i.e. their limited use only for non-explosive environments. Evaluation of signals from the sensors of the flow of indication medium for a sequence of dynamic parameters with a suitable frequency range. This logical evaluation of a plurality of mutually offset signals resulting from successive interruptions in the flow of the indication medium by the notches of the rolling disc will substantially increase the sensitivity of the pulse rotary encoder and by combining it with other digital evaluations will measure velocity and length parameters with desired accuracy and range. The advantage of this device will also be manifested in extending the operability of the device <and also in increasing the efficiency of the use of devices operating in hazardous environments by incremental measurement of mechanical quantities and subsequent digital processing. The following description and example of a specific embodiment serve to illustrate the invention in more detail, but the present invention is not limited thereto.

Pro inkrementální měření rychlostních a délkových parametrů¹ je použito zařízení scheimiaticky znázorněné na obr. 1 .a 2. Odvalovací kotouč 2 spojený na obvodu v 'měřicím místě 1 s pohybujícím se materiálem) má na vnitřní části pravidelně rozmístěné zářezy 3 a je vřazen mezi zdroje .41.1, 41.2 až 41.n toku indikačního' média, patko indikační médium je použito stlačeného vzduchu 0,15 MPa. Zdroje a snímáče indikačního média jsou umístěny kolmo na plochu kotouče 2 se zářezy 3 a jsou uspořádány ve směru, úhlopříčky zářezu. Otáčející se kotouč 2 přerušuje <a obnovuje tok indikačního média -ai vytváří ve snímiačích 42.1, 42.2 až 42.n tlakové signály. Spojením snímiačů 42,1, 42.2 až 42.n s vstupním vyhodnocovacími obvodem 5 se tlakové signály upravují co do tvaru, úrovně a druhu na elektrické signály. Vstupní vyhodnocovací obvod S je vytvořen převodníky impulsních signálů velmi nízkého tlaku o hodnotě asi 0 až 250 Pa· na impulsní tlakové signály o hodnotě 0 až 0,1 MPa,, dále pneumiaitlckio-ielelktráčkými převodníky a elektrickými asynchronními klopnými obvody.For the incremental measurement of velocity and length parameters ¹ , a device scheimiatically shown in Figs. 1 and 2 is used. The rolling disk 2 connected on the circumference at the measuring point 1 with moving material) has regularly spaced notches 3 on its inner part and is inserted between sources 41.1, 41.2 to 41.n of the flow of the indicating medium, the pressurized pressurized air at 0.15 MPa being used. Sources and sensors of the indicating medium are arranged perpendicular to the surface of the disc 2 with the notches 3 and are arranged in the direction diagonal of the notch. The rotating disc 2 interrupts and restores the flow of the indicating medium -a generates pressure signals in the sensors 42.1, 42.2 to 42.n. By connecting the transducers 42,1, 42.2 to 42 to the input evaluation circuit 5, the pressure signals are adjusted in shape, level and type to electric signals. The input evaluation circuit S is formed by transducers of very low pressure pulse signals of about 0 to 250 Pa · to pulse pressure signals of 0 to 0.1 MPa, as well as pneumatic-electric converters and electric asynchronous flip-flops.

Výstupy 5.1, 5.2 až 5.n tohoto obvodu 5 jsou dále spojeny s výstupním vyhodnocovacím obvodem 6 s výstupem 6.1, který vytváří z řady elektrických signálů vzájemně fázově posunutých posloupnost impulsů, je219043 jíž počet se rovná dvojnásobku součinu počtu zářezů a počtu snímačů. Obvod S je tvořen monolsitaibitaími klopnými obvody a obvodem logického součinu. Toto příkladné zařízení umožňuje měřit inkrementálním způ-The outputs 5.1, 5.2 to 5.n of this circuit 5 are further coupled to an output evaluation circuit 6 with an output 6.1, which generates a series of electrical signals of a phase-shifted pulse sequence equal to twice the product of the number of notches and the number of sensors. The circuit S consists of monolithaibita flip-flops and a logic product circuit. This exemplary device makes it possible to measure incremental

Claims

SUBJECT

Apparatus for incremental measurement of aniechain quantities, in particular displacement speed, peripheral speed of rotation, speed difference, total length and proportional elongation of strip materials, consisting of sources and sensors of indicator medium, rolling disc and evaluation circuits indicated by the fact that between sources (41.1, 41.2 to 41.n). And a sensor medium (42.1, 42.2 to 42.nj) is provided with a rolling disk (2) with notches (3) connected axially or partially to the measurement point (1), using elements, which have limited frequency characteristics, e.g. up to 5 Hz, with an output pulse sequence of, for example, a frequency of 100 Hz.

BACKGROUND OF THE INVENTION the individual flow medium sensors (42.1, 42.2 to 42.n) are connected to an input evaluation circuit (5) to adjust the shape, level, or type of signals, its outputs (5.1, 5.2 to 5.n) are connected to the output an evaluation circuit (6) whose output (6.1) represents an incremental output with a number of pulses equal to twice the product of the number of notches (3J) and the number of sensors (42.1, 42.2 to 42; n) per revolution of the rolling disc (2).