IT8019921A1 - Dispositivo per misurare l'angolo di rotazione di un albero di una macchina - Google Patents
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Description
DOCUMENTAZIONE
RILEGATA
DESCRIZIONE
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per misurare l' angolo di rotazione di un albero di una macchina fra un a..p osiz io ne angolare di riferimento dell'albero e la posizione angolare all istante in oui si verifica un evento causato dal funzionamento macchina, dove ? previsto almeno un trasmettitore, ad esempio uno'? strobosoopio, che interviene sulla posizione angolare di riferimento ed ? presente un altro trasmettitore, il quale, al verificarsi dell vento caratteristico della macchina, invia parecchi impulsi, frai? quali anche degli impulsi di:disturbo, ohe possono venire inviati ad una unit? di elaborazione, la quale genera un segnale proporzionale all'angolo dall'intervallo di tempo fra la posizione angolare di rife rimento e l'evento oaratteristioo della macchina, e nella quale il trasmettitore influenzato dall'evento caratteristico della macchina ? collegato con una entrata di un comparatore, alla oui seconda entra ta ? applicato un segnale che definisce la sua soglia di intervento? Nel caso di siffatti dispositivi si presenta un problema nella generazione del segnale d? scatto derivato da un evento caratteristico della macchina, ad esempio dalla pressione nel tubo di iniezione, il quale, insieme con un secondo segnale di scatto , che corrisponde ad una posizione angolare definita dell' ?lbero a gomiti , viene usato per la formazione del segnale d? porta da contare? Nel caso ideale il segnale di scatto , ricavato dalla curva delle pressioni , dovrebbe venire generato all' istante dell ' aumento della pressione nel tubo di iniezione che si verifioa per la prima volta per ogni oiolo di lavoro. Per?, per evitare scatti multipli , che possono venire generati ad esempio segnali di disturbo sempre presenti prima dell' aumento di pressione vero e proprio , ? ne cessario generare l' impulso di scatto soltanto?* in caso di superamento di una determinata soglia di pressione nel tubo di iniezione? Questo , come nostrano le soluzioni note f?no ad ora, ? senz'altro possibile usando un comparatore di tensione, che* viene comandato dal segnale di pressione del tubo di iniezione pre parato, mentre il livello di intervento si trova al di sopra del li vello c?ei disturbi presenti prima dell'avvento di pressione. Sa.pef? i disturbi prima dell'aumento di pressione sono grandi, il livello di intervento del comparatore deve essere scelto grande, per cui oi si allontana per? molto dall'esigenza ideale di generare un impulso di scatto quando si verifica un aumento di pressione? Un disturbo e presente poi secondo la definizione quando viene superata una determinata soglia, ad esempio un valore di pressione e quando si va di nuovo al di sotto di detta soglia prima dell'entrata vera e propri dell'evento caratteristico della macchina, ad esempio di un aumento di pressione?
Inoltre ? gi? stato proposto dalla pubblicazione brevettuale tedesca non esaminata 2 347 800 di inserire a valle del generatore di segnali un integratore e di oollegare quest'ultimo con un interrut tore di soglia? Di conseguenza ? possibile sopprimere degli impulsi di disturbo , le cui superfici o prodotti "tempi . tensione" si trovano sotto di un determinato valore, proprio al di sotto della soglia di intervento dell' interruttore di soglia? In pratica per? que sta disposizione ? idonea soltanto per i oasi in cui si verificano so ltant segnali di . disturbo molto brevi con elevato livello di tensione , ad esempio su segnali di disturbo ripartiti su lin?e di trasmiapijq molto lunghe- Il difetto di un siffatto circuito di oomando consiste anche nel fatto che la elaborazione del segnale utile ha luogoco n un ritardo, che dipende dalla soglia di intervento scelta, in acco do con il valore della superficie dei "tempi ? tensione"dei segnal da sopprimere. Per? in questo caso il ritardo non ? affatto determi nato per quanto riguarda la sua durata, dato che questo dipender a tipo di curva che presenta il segnale in arrivo.
Compito dell'invenzione ? quello di realizzare una possibil che, anche con grandi disturbi prima del segnale vero e proprio, c indica l'entrata di un evento caratteristico della macchina, conse di generare un impulso di scatto che si avvicini il pi? possibile alle condizioni ideali. Seoondo l'invenzione la soluzione di quest problema viene ottenuta grazie al fatto che in modo noto l'unit? d elaborazione ? collegata con un circuito logioo che combina i segn di uscita del comparatore, che presenta una soglia superabile anch da segnali di disturbo, con quello di un circuito di rilevamento e grazie al fatto ohe l'unit? di elaborazione ? comandata dai segnal di uscita del comparatore, mentre l'intervallo di tempo dall'ultim superamento della soglia sull'entrata del comparatore prima del v ficarsi del segnale di uscita del circuito di rilevamento , ohe corr sponde ad un evento caratteristico della macchina, ed al verificar del segnale dell ' angolo di riferimento serve per la determinazione dell ' angolo di rotazione tramite l'unit? di elaborazi one ? Dall 'uscita del comparatore , ogni volta anche . al verifice ei di un disturbo con superamento del livello di intervento , ii .Vivello di uscita del comparatore viene spoetato ad esempio da "basso ad "alto", quando il livello di uscita rimane al di sotto viene spo stato da "alto" a "basso". Pertanto, per ogni passaggio del livello di uscita del comparatore da "basso" ad "alto", ? possibile avviare con l'aiuto del cirouito logico inserito a valle una fase di elabora zione e per ogni passaggio del livello di uscita del comparatore da "alto" a "basso" arrestare e riportare a zero la fase di elabora zione. Questa fase s? pu? ripetere finche il passaggio di livello sull'uso ita del comparatore da "basso" ad "alto" non viene pi?.prov cato da un disturbo, bens? dal segnale vero e proprio caratteristic della macchina, ad esempio dall'aumento di pressione nel tubo di in zione, dove in questo caso il segnale di uscita del circuito di: rilevamento pu? dare luogo attraverso il circuito logico al manteni mento della fase di elaborazione finche il segnale angolare di rife rimento non pone fine a questa fase?
Con le misure previste secondo l'invenzione ? possibile mantenere basso il valore di soglia per il comparatore, per cui la fase di elaborazione pu? iniziare gi? immediatamente dopo il verificarsi di un segnale. Inoltre con il circuito di rilevamento ? possibile stabilire durante la elaborazione se si tratta oppure no di un segnale di disturbo , dove nel primo caso l'operazione viene riportata a zero oppure non viene addirittura avviata* Bell'ultimo caso ? possibile ritardare l'elaborazione di un segnale in arrivo di un determinato intervallo di tempo durante il quale ? possibile controllare se si tratta o no di un segnale utile e ritardare il segnale angolare. riferimento dello stesso periodo di torneo? Con ci? ? assicurato che nella misura venga tenuto in considerazione l'intervallo di tempo fra l'inizio del segnale caratteristico della .macchina ed il sega le dell'angolo di riferimento, che ad esempio viene fatto scattaredal punto morto superiore di un pistone di un motore*
Si ottengono dei particolari vantaggi se l'unit? di elabora zione ? costituita sostanzialmente da un contatore, alla cui entra ta di conteggio possono venire inviati dei segnali accoppiati a valo ri angolari, e ohe pu? venire sbloccato da un segnale, corrispondent ad un superamento della soglia di intervento, di un comparatore che presenta un basso valore di soglia superabile anche da segnali di di sturbo e se mediante dei segnali di ripristino, che preferibilmente sono derivati dai segnali corrispondenti ad un valore inferiore alla soglia di intervento del comparatore, pu? essere riportato a ze e dal fatto che la fase di conteggio si conserva dopo che si ? ver ficato il segnale di rilevamento e termina al verificarsi del segnal angolare di riferimento, rispettivamente di un segnale fatto scattar da questo? In questo caso il circuito di elaborazione si caratterizz per una particolare semplicit? e sicurezza di funzionamento?
Inoltre ? anche possibile ohe l'unit? di elaborazione sia cos tuita da un computer, dove in questo caso si ottengono dei vantaggi per quanto riguarda l'ulteriore elaborazione del valore angolare determinato ?
Un tipo di realizzazione particolarmente opportuno dell ' inven zione si oaratterizza per il fatto che il circuito ?i rilevameniV.'? formato da un comparatore supplementare, di cui una entrata ? colle gata con l'entrata del comparatore che sblocca il contatore e che e' ventualmente lo riporta a zero, e la cui soglia di intervento si tro va su quella di quest'ultimo, nonch? da un multi vibratore monosta bile inserito a valle di questo? Con ci? ? possibile in modo moj,to? semplioe ed attendibile rilevare il segnale oaratteristico della'mac china, mentre la soglia di intervento pu? essere scelta relativament alta, per cui i segnali di disturbo, che si verificano prima del segnale vero e proprio oaratteristico della macchina, non portano con sicurezza ad una variazione dello stato di comando del comparatore del circuito di rilevamento? il multivibratore monostabile inserito a valle assicura dal canto suo che per ogni ciclo di lavoro venga inviato al circuito logico soltanto un segnale e che i segnali di disturbo provocati da riflessioni, phe si verificano dopo il segnale ca ratter?stico della macchina e che possono raggiungere valori di livel lo notevolo , non influiscano sul circuito logico?
Per? esistono anche altre possibilit? per la realizzazione di un circuito di rilevamento? Questo pu? essere eventualmente format da uno stadio differenziatore, il quale fornisce un segnale dipendent dall ' aumento del livello del segnale , che pu? venire analizzato sia seoondo il suo valore di livello , sia secondo una determinata durata minima, per cui ? possibile discriminare il segnale oaratteristico della macchina da segnali di disturbo ed inviare nel primo caso tua segnale al circuito logico* Inoltre in alcuni casi ? anche possibile rilevare i segnali di disturbo come tali soltanto dal fatto che .essi rimangono al di sotto di una determinata durata minima*
Un altro opportuno tipo di realizzazione si caratterizza. per
il fatto ohe il oirouito rilevatore e formato da un comparatore? plementare, di cui una entrata ? collegata con l'entrata del compara toro a basso valore di soglia, ohe sblocca il contatore e che eventual mente lo riporta a zero, e la cui soglia di intervento si trova'?al
di sopra di quella di quest'ultimo, nonch? da un interruttore, inser? to a valle del comparatore supplementare,'di un integratore di tensione costante, il quale interruttore riporta indietro l'integratore di tensione costante a seconda dello stato di comando del comparatore supplementare inserito in serie e lo blocca oppure lo sblocca e l'uscita dell'integratore ? collegata con la prima entrata di un altro comparatore e con una memoria del valore di cresta, a valle della qua le ? inserito un divisore di tensione collegato con la sua presa centrale con la seconda entrata dell'altro comparatore* Il segnale di ri ferimento per il comparatore, ed eventualmente anche per quello del circuito di rilevamento, pu? venire derivato sia dal valore di cresta del segnale caratteristico della macchina, sia da un valore asso luto*
Inoltre pub essere previsto anche ohe il circuito di rilevamento sia formato da un comparatore supplementare, di cui una entrata e collegata con l' entrata di un comparatore, che presenta un basso valore d? soglia, e la cui soglia, d? intervento si trova al di sopra di quella di quest'ultimo , nonch? da un elemento A ND, che collega l'uscita del comparatore supplementare con l'uscita di un temporizzatore , inserito a valle del comparatore con valore di soglia basso, preferibilmente un multivibratore rieccitabile e ohe sblocca il contatore che forma'.lunit? di elaborazione ed ? previsto un circuito correttore, il quale . compensa l'avviamento ritardato del contatore dovuto al temporizza tore ed ? formato ad esempio da un multivibratore monostabile inserito fra il trasmettitore dell'angolo di riferimento ed il circuito di elaborazione?
Una possibilit? molto semplice della commutazione del segnale d? porta definito dal segnale caratteristico della macchina e dal segnale dell'angolo di riferimento consiste nel fatto che l'entrata di .conteggio del contatore, che forma l'unit? di elaborazione, ? collegata con un trasmettitore, il quale interviene su tacche angolari applicate sull'albero della macchina oppure su un disco o simile rotante con questo in un rapporto di numeri di giri costante?
Un'altra realizzazione dell'invenzione pi?.semplice per quanto riguarda l'esecuzione costruttiva del dispositivo di misura ? contenu ta se l'entrata del contatore, che forma l'unit? di elaborazione, ? oollegata con un multivibratore di frequenza, il quale moltiplica un segnale, ottenuto da una posizione angolare di riferimento, per il fattore ?? 'k, dove k indica la risoluzione angolare ed 1'angolo fra due tacche angolari di riferimento.
Per esigenze particolarmente alte della risoluzione e della precisione di misura ? vantaggioso se l'entrata del contatore, ohe forma l'unit? di elaborazione, ? comandata con una frequenza costante e se il contatore ? collegato con un calcolatore, al quale, come seconda informazione, pu? venire inviata una informazione del numero di gi ri, ad esempio mediante conteggio degli impulsi in arrivo nel tempo fra due segnali dell'angolo di riferimento con la stessa frequenza e determina una grandezza proporzionale all'angolo di rotazione me diante divisione dei due valori? In.questo caso, dal punto di vista costruttivo della macchina, ancora con il trasmettitore che rilava*. la posizione angolare di riferimento dell'albero si deve trovare,il contatto, per cui ,si ottiene una costruzione molto semplice.
Per potere elaborare ulteriormente in modo semplice il segnale proporzionale all'angolo ottenuto nel bircuito di elaborazione, ? opportuno se a valle di questo ? inserita una memoria, ohe pu? essere comandata da un segnale dell*angolo di riferimento e che rileva il valore determinato dopo averlo ricevuto oppure dopo aver ricevuto un segnale derivato da questo valore*
L'invenzione viene illustrata pi? in dettaglio grazie al disegno La figura 1 mostra il circuito di un esempio di realizzazione preferito,
la figura 2 i diagrammi di tensione in diversi punti del circuito secondo la figura l e
la figura 3 un'altra f?rma di realizzazione dell'invenzione? Il segnale I preparato, fornito dal trasmettitore che rileva l'evento caratteristico della macchina, ad esempio l'aumento di pressione nel tubo di iniezione, viene inviato ad una memoria del valore di cresta 2 ed a due comparatore 3 e 4 attraverso un circuito di acooppiamento capacitivo 1? Sulla loro seconda entrata i comparatori ricevono una tensione di riferimento , che viene derivata dal valore di cresta del segnale, ad esempio di un segnale di pressione, e che viene formata nel divisore di tensione 5? Il comparatore 3 ricev?? una tensione di riferimento A, che ? " uguale ad esempio al 65% dell vi loro di cresta del segnale di pressione, ed il comparatore 4 una.'ben sione di riferimento B,che ? uguale ad esempio a 17$ del valore di 'cresta del segnale di pressione* Lec tensioni di usoita dei due c?oma i ratori 3 e 4 son? rappresentate nella figura 2? A valle del compara tor? 3 e inserito un multivibratore monostabile 6, il quale assicura ohe per ogni ciclo nel tubo di iniezione venga ricevuto soltanto un impulso sull'uscita del multivibratore. Il comparatore 3 ed il mult vibratore monostabile 6 formano insieme il circuito di rilevamento. Con l'impulso di uscita del multivibratore 6 e con un impulso della posizione di riferimento II preparato, che viene fornito ad esempio all'istante di un punto morto superiore di un pistone da un trasmett tore della posizione di riferimento, viene comandato un multivibrato bistabile 7
II segnale di uscita del multivibratore bistabile 7 ? rappresentato in figura 2. A valle del comparatore 4 ? inserito ancora un multivibratore monostabile 8 , il quale per ogni fianco negativo del segnale di uscita del comparatore genera un breve impulso , come ? rap presentato in figura 2? I segnali di uscita dei multivibratori 7 e vengono combinati in un elemento '.?ND 9 che forniscono poi i segnali di azzeramento 17 per il contatore 10. In un elemento OR 11 vengono oombinati i segnali di uscita del multivibratore bistabile 7 e del oo paratore 7, mentre in serie con l'entrata, collegata con il multivi brator? bistabile 7, ? inserito un invertitore 14? Sull'elementi.
OB 11 si ottiene un segnale V per sbloccare il conteggio degli ?m pulsi delle tacche III, che arrivano al contatore 10 con un interva lo ad esempio di 0,1? della rotazione dell1albero; il contatore.for ma l'unit? di elaborazione? La memoria 12, inserita a valle del con tatore 10, viene alimentata dall'uscita di un multivibratore mono -stabile 13, il quale viene comandato dall'uscita del multivibratore 7 e ohe, per ogni fianco positivo del segnale di uscita, fornisce al multivibratore 7 un breve impulso, il comando per il rilevament dello stato del contatore? Nella memoria 12 l'informazione, che corrisponda ad esempio all'angolo dell'inizio mandata, rimane memorizzata fino alla formazione di un nuovo valore angolare per il ciclo successivo e pu? essere scelta facilmente per l'ulteriore elaborazione? Naturalmente ? anche possibile comandare il comparatore 4 con un valore di riferimento fisso, ohe corrisponde ad esempio ad una pressione di 30 bar?
Un'altra possibilit? di realizzazione dell'invenzione consiste nel fatto che il contatore 10 non conta gli impulsi delle tacche, bens? gli impulsi di frequenza costante f1 e l'informazione binaria VI degli impulsi contati viene inviata ad un calcolatore? Come seconda informazione al calcolatore viene inviata una informazione del numero di giri, che viene formata ad esempio dal conteggio del tempo fra due segnali della posizione d? riferimento aventi la stessa frequenza di conteggio f^? Con una divisione delle due informazioni binarie inviate al calcolatore e con una moltiplioazione per un determi nato fattore,' che fissa la risoluzione, si ottiene l'informaziorta angolare? Nel tipo di realizzazione secondo la figura 3 i due compa ? ratori 3, 4 sono alimentati ancora sul lato di entrata attraverso ?? il circuito di accoppiamento capacitivo 1, la memoria del valore d i cresta 2 ed il divisore di tensione 5 con relativi valori di riferi mento, rispettivamente con il -segnale I preparate e fornito dal/tifaemettitore? A valle del comparatore 4* ohe presenta un basso valore di soglia, ? inserito un multivibratore monostabile 6? rieccitabile, la cui uscita ? collegata con un elemento AND 15, la cui seconda entrata ? collegata con l'uscita del secondo comparatore 3 che presenta il valore di soglia pi?.alto.
^Questo elemento AND 15 ? collegato con un'entrata di un multivibratore bistabile 17, la cui seconda entrata ? collegata con un mul e
tivibratore monostabile 16, comandato dall'impulso della posizione di riferimento II, e ch? presenta lo stesso periodo del multivibratore 6'?
Il multivibratore bistabile 17 comanda sul lato di uscita il contatore 10, al quale possono essere inviati degli impulsi dette tacche III preparati attraverso un elemento AND 19 ed a valle del quale ? inserita una memoria 13, la quale, comandata da un fianco dei segnali provenienti dal multivibratore 16, rileva lo stato del contatore 10?
Quando viene superato il valore di soglia del comparatore 4? il multivibratore 6' viene eccitato e si commuta e fornisce alla sua uscita ad esempio il valore logico 0. Se all ' interno del suo perio do che inizia a svolgersi per ogni segnale del multivibratore corrispondente al superamento del valore di soglia, il valore di glia del comparatore viene superato , si suppone che oomparato
3 e 4 forni scano il valore logioo L con i loro segnali di entrata ch superano i valori di soglia} l'elemento 'AND 15, dopo il ciclo del* multivibratore 6', fornisce un segnale e commuta il multivibratore bistabile 17 e questo sblocca il contatore 10 e consente al tempo ? stesso ' il collegamento degli impulsi delle tacche III con il cont tore 10
Se ora si verifica un impulso della posizione di riferimento II, viene eccitato il multivibratore 16, il quale presenta lo stess periodo del multivibratore 6'? Dopo il ciclo del multivibratore 16, il multivibratore bistabile -17 viene commutato dal fianco di co mando causato dall'inversione e viene impedito l'altro collegamento degli impulsi delle tacche III con il contatore 10 e, dopo il perio do del ritcardatore 18, il contatore 10 viene riportato a 0?
Il fianco di comando, causato dall'inversione del multivibra tore 16, gi? prima dell'azzeramento del contatore 10 ha eseguito il rilevamento dello stato del contatore nella memoria 12*
In questo tipo di realizzazione l' inizio della elaborazione viene pertanto ritardato di un tempo determinato e definito dal perio do del multivibratore 6 ' e viene compensato dal ritardo dell ' impulso della posiz ione di riferimento II per lo stesso intervallo di tempo per mezzo del multivibratore 16?
Claims (2)
1. Dispositivo per misurar /e l' angolo di rotazione di un ? a ?lbe di una macchina fra una posizione angolare di riferimento dell 'albe ro e la posizione angolare all' istante in cui si verifica un evento causato dal funzionamento della macchina,-dove ? previsto almeno un trasmettitore, ad esempio uno stroboscopio, che interviene sulle posizione angolare di riferimento, ed ? presente un altro trasmetti toro, il quale, al verificarsi dell'evento caratteristico della ?map china, invia parecchi impulsi,fra i quali anche degli impulsi di di sturbo, i quali possono venire inviati ad una unit? di elaborazione la quale genera un segnale proporzionale all'angolo nell'intervallo di tempo fra la posizione angolare di riferimento e l?evento caratt ristico della macohina, e nel quale il trasmettitore influenzato dall'evento caratteristico della macohina ? in collegamento con una entrata di un comparatore, sulla cui seconda entrata ? presente un segnale che definisce la sua soglia di intervento, caratterizzato dal fatto ohe in modo noto l'unit? di elaborazione (10) ? collegata con ??? oircuito logico (6, 7, 8, 9, 11? 14), ohe combina i segnali di usc?ta di un comparatore (4), che presenta un valore di soglia superabile anche da segnali di disturbo , con quelli di un circuito di rilevamento ( 3 , 6) , e dal fatto che l'unit? di elaborazione ( 10) ? comandata dai segnali d? uscita del comparatore (4) , dove l' intervallo di tempo dall 'ultimo superamento del valore di soglia all' enfiata del comparatore (4) , prima del verificarsi del segnale di uscita del circuito di rilevamento , che corrisponde all' evento, caratteristico della macohina, e fino al verificarsi del segnale dell ' angolo di riferimento , serve per la determinazione dell ' angolo di rotazione tramite l'unit? di elaborazione ( 10) ?
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato al fatto che l'unit? di elaborazione ? costituita sostanzialmente da un contatore (10), alla cui entrata possono venire inviati de segnali accoppiati a grandezze angolari, e pu? venire bloccato'da un segnale, corrispondente ad un superamento della soglia di intar vento, del competitore (4): che presenta un basso valore d? soglia superabile anche da segnali di disturbo, e ohe pub venire riportato a zero da segnali di azzeramento, i quali preferibilmente sono derivati dai segnali corrispondenti ad un superamento della soglia di intervento del comparatore (4)> e dal fatto che la fase di conteggio rimane conservata dopo che si ? verificato il segnale di rilevamento e termina oon il verificarsi del segnale dell'angolo d? riferimento, rispettivamente di un segnale fatto scattare da questo?
3* Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal -fatto ohe il livello di intervento (B) del comparatore (4) oorrisponde ad una determinata frazione percentuale contante del valore di oresta del segnale caratteristico della macchina?
4 Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il livello d? intervento ( B) del comparatore (4) corri sponde ad un- determinato valore assoluto costante
5* Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate da 1 a 4 i caratterizzato dal fatto che il circuito di rilevamento ? formato da un comparatore ( 3) supplementare , di cui una entrata ? collle. gata coll' entrata del comparatore (4) , che bblocca il contatore .e che ventualmente lo riporta anche a zero , e la oui soglia di interinato ? (A) si trova al di sopra di qu?lla di quest'ultimo, nonch? da un mul . tivihratore monostabile (6) inserito a valle di questo.
6. Dispositivo secondo una delle rivendioazioni numerate dal a 5, caratterizzato dal fatto che il circuito di rilevamento ? formato.? da un comparatore (3) supplementare,-di cui una entrata ? collegata oon l'entrata del comparatore (4)> ohe 'sblooca il contatore ( 117) eventualmente lo riporta anche a zero e presenta un basso valore di soglia, e la cui soglia di intervento (A) si trova al di sopra di quella di quest'ultimo, nonch? da un interruttore, inserito a valle del comparatore (3) supplementare, di un integratore di tensione costante, il quale interruttore riporta indietro l'integratore di tensione costante a seoonda dello stato di comando del comparatore (3) supplementare in serito in serie e lo blocca oppure lo sblooca e l'uscita dell'integratore ? collegata con la prima entrata di un altro comparatore e con una memoria del valore di cresta, a valle della quale ? collegato un divisore di tensione co llegato oon la sua presa centrale oon la seconda entrata dell' altro comparatore.
7* Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate da 1 a 5? caratterizzato dal fatto ohe l' entrata del contatore (10) , che forma l'unit? di elaborazione , ? collegata con un trasmettitore, il quale interviene su tacche angolari app licate sull' albero della macchina oppure su un disco o simile rotante con questo in un rapporto di numero di giri costante
8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate 1 a 5? caratterizzato dal fatto che l'entrata del contatore ohe forma l'unit? d? elaborazione, ? oollegata con un moltiplieater di frequenza, il quale moltiplica un segnale, ottenuto da una posiz?one angolare di riferimento, per il fattore ,k, dove k indica la risoluzione angolare ed &C- l'angolo fra due tacche di riferime?.it i9? Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate'??i la 5? caratterizzato dal fatto ohe l'entrata del contatore (lO), c forma l'unit? di elaborazione e comandata con una frequenza costante ed il contatore (10)-? collegato con un calcolatore, al quale pu? ve nire inviata, come seconda informazione, una informazione del numero di giri, ad esempio mediante conteggio degli impulsi in arrivo nel tempo fra due segnali dell'angolo di riferimento aventi la stessa frequenza e ohe determina mediante divisione dei due valori una gran d?zza proporzionale all ' angolo di rotazione?
10* Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che a valle del contatore (10) ? inserita una memoria ( 12) la quale pub venire comandata da da un segnale dell ' angolo di riferi mento (il) e- rileva dal contatore (10) il contenuto del contatore do il ricevimento di questo segnale oppure di un segnale derivato da qu sto?
ll. Dispositivo secondo una delle rivendioazioni numerate da a 4 e secondo le rivendicazioni numerate da 7 a 10, caratterizzato d fatto ohe il circuito di rilevamento ? formato da un comparatore ( 3' di cui una entrata ? oollegata con l' entrata del comparatore (4) , che presenta un bassso valore di soglia , e la oui soglia di interven to -U ) si trova al di sopra di quest "ultima, nonch? da un elementoand (15)? che collega l'uscita di un temporizzatore, inserito a valle del omparatore (4) a basso valore di soglia, preferibilmente un multivi bratore (6*) riecoitabile, e che sblocca il contatore ('10), che fi?ora?a l'unit? di elaborazione, ed ? previsto un circuito .correttore, il*e???i le compensa l'avviamento del contatore (10) ritardato dal temporizee!-tore, e ad esempio ? formato da un multivibratore monostabile (16) in serito fra il trasmettitore dell'angolo di riferimento ed il circuito di elaborazione*
12* Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato da fatto che il funzionamento del circuito logioo e quello del circuito di rilevamento sono realizzati con l' aiuto di un miorooomputer.
" Dispositivo per Misurare l'angolo di rotazione di un albero di una macchina
(61) . Completivo al Brevetto ,N
(62) Divisionale a ?:
(21) Depositato il:
(23) Priorit? dell'esposizione
(31) Priorit?:
(42) Inizio del.la durata del brevetto
(45) Rilasciato iI
(72) Inventore:
(60) Re |azioni: .
(56) Brevett i p considerazione per limitazione dello La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per misurare l' angolo di rotazione di un albero di una macohina fra una posizio. ne angolare di riferimento del l ' albero e la posizione ango lare all' istante in cui si verifica un evento causato dal funzionamento della macchina, dove ? previsti trasmettitore , ad esempio mio stroboscopico , che posizione angolare di riferimento, ed? presente un altro trasmettitore e dopo il. verificarsi dell'evento caratteristico della macchina, invi apparecchi impulsi, fra i quali anche degli impulsi di disturbo , che possono venire inviati ad una unit? di elaborazione, la quale genera un segnale proporzionale all'angolo dall'intervallo di tempo fra la posizione angolare di riferimento e l'evento oaratteristioo della macchina, e nella quale il trasmettitore influenzato dall'evento caratteristico della macchina ? collegato con una entrata di un comparatore, alla cui seconda entrai ta ? applicato un segnale che definisce la sua soglia di intervento? Nel caso di siffatti dispositivi si presenta un problema nella generazione del segnale di scatto derivato da un evento caratteristico della macchina, ad esempio dalla pressione nel tubo di iniezione, il quale, insieme con un secondo segnale di scatto, che corrisponde ad una posizione angolare definita dell'?lbero a gomiti, viene usato per la formazione del segnale di porta da contare? Nel caso ideale il segnale di scatto, ricavato dalla curva delle pressioni, dovrebbe venire generato all'istante dell'aumento della pressione nel tubo di iniezione ohe si verifica per la prima volta per ogni oiclo di lavoro. Per?, per evitare scatti multipli , che possono venire generati ad esempio dm segnali di disturbo sempre presenti prima dell' aumento di pressione vero e proprio , ? ne cessario generare l' impulso di scatto soltanto in caso di superamento di una determinata soglia di pressione nel tubo di iniezione. Questo , come mostrano le soluzioni note fino ad ora, ? senz' altro possibile usando un comparatore di tensione, che viene comandato dal segnale di pressione del tubo di iniezione preparato , mentre il livello di intervento si trova al di sopra del livello dei disturbi presenti prima del l' avvento di pressione. Se per? i disturbi prima dell ' aumento di pressione sono grandi , il livello di intervento del comparatore deve essere scelto grande , per cui ci si allontana per? molto dall 'esigenza ideale di generare un impulso di soatto quando si verifica un aumento di pressione? Un disturbo ? presente poi secondo la definizione quando viene superata una determinata soglia, ad esempio un valore di pressione e quando si va di nuovo al di sotto di detta soglia prima dell ' entrata vera e propria dell' evento caratteristico della macchina, ad esempio di un aumento di pressione.
Compito doli ' invenzione ? quello di realizzare una possibilit? che, anohe con grandi disturbi prima del segnale vero e proprio , che indica l' entrata di un evento caratterietico della macchina, consenta di generare un impulso di scatto che si avvicini il pi? possibile alle condizioni ideali? Secondo l'invenzione la soluzione d? questo problema viene ottenuta grazie al fatto che l'unit? di elaborazione ? collegata con un circuito logico che oombina ? segnali di uscita del comparatore,
il quale indaga il segnale proveniente dal trasmettitore che controlla l'evento caratteristico della macchina o i segnali che vengono da questo dettati sulla base di una caratteristica specifica per il segnale indicante il manifestarsi effettivo di questo evento, e in dipendenza d?,questo modlfioa il loro livello e lo associa ad un segnale indicante la posizione angolare
Dall'uscita del comparatore, ogni volta '.anche al verificarpi di un disturbo con superamento del livello di intervento, il livello di uscita del comparatore viene spostato ad esempio da "basso" ad "alto", quando il livello di uscita rimane al di sotto viene spostato da "alto" a "basso"? Pertanto, per ogni passaggio del livello di uscita del comparatore da "basso" ad "alto", ? possibile avviare con l'aiuto del circuito logico inserito a valle una fase di elaborazione e per ogni passaggio del livello d? uscita del comparatore da "alto" a "basso" arrestare e riportare a zero la fase di elaborarzione. Questa fase s? pu? ripetere finche il passaggio di livello sull'uscita del comparatore da "basso" ad "alto" non viene pi? provocato da un disturbo, bens? dal segnale vero e proprio caratteristico della macohina, ad esempio dall'aumento di pressione nel tubo di iniezione, dove in questo caso il segnale di uscita del oircuito di: rilevamento pu? dare luogo attraverso il oircuito logico al mantenimento della fase di elaborazione finch? il segnale angolare di riferimento non pone fine a questa fase?
Con le misure previste secondo l'invenzione ? possibile mantenere basso il valore di soglia per il comparatore, per cui la fase di elaborazione pu? iniziare gi? immediatamente dopo il verificarsi di un segnale? Inoltre con il circuito di rilevamento ? possibile stabilire durante la elaborazione se si tratta oppure no di un segnale di disturbo, dove nel primo oaso l'operazione viene riportata a zero oppure non viene addirittura avviata? Nell'ultimo caso p possibile In questo modo viene assicurato che} la misurazione viene atta scattare .gi? con l'inizio del segnale caratteristico della macchina? Il processo di misurazione viene interrotto solamente mediante un impulso angolare di riferimento, che per^esempio indica il punto morto superiore di un pistone di un motore.
Si ottengono dei particolari vantaggi se l'unit? ?i elaborazione ? costituita sostanzialmente da un contatore, alla cui entrata di oonteggio possono venire inviati dei segnali accoppiati a valori angolari , e ohe pu? venire sbloccato da un segnale, corrispondente ad un superamento della soglia di intervento, di un comparatore ofee
e mediante dei segnali corri spondenti ad un superamentodell sorte derivati dal segnali corriopondonti-ad un val-oge inferiore alla sogli ai Intervento?-del comparatore, pu? essere riportato a zero e dal fatto che la fase di conteggio si conserva dopo che si ? verificato il segnale di rilevamento e termina al verificarsi del segnale angolare di riferimento,
In questo caso il circuito di elaborazione si caratterizza per una particolare semplicit? e sicuresza di funzionamento?
Inoltre ? anche possibile ohe l'unit? di elaborazione sia costituita da un computer, dove in questo caso si ottengono dei vantaggi per quanto riguarda l'ulteriore elaborazione del valore angolare determinato
Un tipo di realizzazione particolarmente opportuno dell'invenzione si caratterizza per il fatto che il circuito ?i rilevamento ? formato da un comparatore supplementare, di cui una entrata ? oollegata con l'entrata del comparatore che sblocca il contatore e che eventualmente lo riporta a zero, e la cui soglia di intervento si trova su quella di quest'ultimo, nonch? da un multivibratore monostabile inserito a valle di questo? Con ci? ? possibile in modo molto semplice ed attendibilerilevare il segnale caratteristico della macchina, mentre la eoglia di intervento pu? essere scelta relativamente alta, per cui i segnali d? disturbo, che si verificano prima del segnale vero e proprio caratteristico della macchina, non portano con sicurezza ad una variazione dello stato di comando del comparatore del circuito di rilevamento. Il multivibratore monostabile inserito a valle assicura dal oanto suo ohe per ogni ciclo di lavoro venga inviato al circuito logico soltanto un segnale e che i segnali di disturbo provocati da riflessioni, phe si verificano dopo il segnale ca ratteristico della macchina e ohe possono raggiungere valori di livello notevolo, non influiscano sul circuito logico.
Per? esistono anohe altre possibilit? per la realizzazione di un circuito di rilevamento. Questo pu? essere eventualmente formato da uno stadio differenziatore, il quale fornisoe un segnale dipendente dall'alimento del livello del segnale, ohe pu? venire analizzato sia secondo il suo valore di livello, sia secondo una determinata durata minima, per cui ? possibile discriminare il segnale caratteristico della macchina da segnali d? disturbo ed inviare nel primo caso un segnale al circuito logico. ' Inoltre in alcuni, casi ? anche possibile rilevare i segnali di disturbo come tali soltanto dal fatto che essi rimangono al di sotto di una determinata durata,minima.
Un altro opportuno tipo di realizzazione si caratterizza per il fatto che il circuito rilevatore e formato da un comparatore supplementare, di cui una entrata ? collegata con l?entrata del comparatore a basso valore di soglia, che sblocca il contatore e che eventualmente lo riporta a zero, e la cui soglia di intervento si trova al di sopra di quella di quest'ultimo, nonch? da un interruttore, inserito a valle del comparatore supplementare,-di un integratore di tensione costante, il quale interruttore riporta indietro l?integratore di tensione costante a seconda dello stato di comando del comparatore supplementare inserito in serie e lo blocca oppure lo sblocca e l'uscita dell?integratore ? collegata con la prima entrata di un altro comparatore e con una memoria del valore di cresta, a valle della quale ? inserito un divisore di tensione collegato con la sua presa centrale con la seconda entrata dell? altro comparatore. Il segnale di riferimento per il comparatore, ed eventualmente anche per quello del circuito di rilevamento , pu? venire derivato sia dal valore di cresta del segnale caratteristico della macchina, sia da un valore assoluto.
Una possibilit? molto semplice della commutazione del segnale di porta definito dal segnale caratteristico della maochina e dal segnale dell'angolo di riferimento consist? nel fatto che l'entrata di conteggio del contatore, che forma l'unit? d? elaborazione, ? collega ta un trasmett?tore, il quale interviene su tacche angolari applicate sull'albero della macchina oppure su un disco o simile rotante con questo in un rapporto di numeri di giri costante.
Un'altra realizzazione dell'invenzione pi? semplice per quanto .riguarda l'esecuzione costruttiva del dispositivo di misura ? contenuta se ?fentrata del contatore, ohe.forma l?unit? di elaborazione, ? ' epilogata con un multivibratore di frequenza, il quale moltiplica un segnale, ottenuto da una posizione angolare di riferimento, per il fattore di K dove indica la risoluzione angolare ed 0,4 11angolo fra due tacche angolari di riferimento.
Ppr esigenze particolarmente alte della risoluzione e della precisione di misura ? vantaggioso se l' entrata del contatore , ohe forma l'unit? di elaborazione , e comandata con una frequenza costante e se .il contatore ? collegato con un calcolatore, al quale , come seconda informazione , pu? venire inviata una informazione del numero di giri, ad esempio mediante conteggio degli impulsi in arrivo nel tempo fra due segnali dell' angolo di riferimento con la stessa frequenza e determina una grandezza proporzionale all' angolo di rotazione mediant e divisione dei due valori? In questo caso , dal punto di vista costruttivo della macchina, ancora con il trasmettitore che rileva la posizione angolare di riferimento dell ' albero si deve trovare il contatto , per cui .si ottiene una costruzione molto semplice*
Per potere elaborare ulteriormente in modo semplice il segnale proporzionale all 'angolo ottenuto nel bircuito di elaborazione , ? opportuno se a valle di questo ? inserita una memoria, ohe pu? essere comandata da un segnale dell* angolo di riferimento e che rileva il valore determinato dopo averlo ricevuto oppure dopo aver rioevuto un segnale derivato da questo valore?
L' invenzione viene illustrata pi? in dettaglio grazie al disegno. La figura 1 mostra il circuito di un esempio di realizzazione preferito
la figura 2 i diagrammi di tensione in diversi punti del oirouito secondo la figura l e
Il segnale I preparato , fornito dal trasmettitore che rileva l' evento caratteristico della macchina, ad esempio l' aumento di pressione nel tubo di iniezione , viene inviato ad una memoria del valore di oresta 2 ed a due comparatore 3 e 4 attraverso un circuito di acooppiamento capacitivo 1. Sulla loro seconda entrata ? comparatori ricevono una tensione di riferimento, che viene derivata dal valore di cresta del segnale, ad esempio di un segnale di pressione, e che viene formata nel divisore di tenIs?ione 5* Il comparatore 3 riceve una tensione di riferimento A,che & uguale ad esempio al 65% del valore di cresta del segnale di pressione, ed il comparatore 4 una tensione di riferimento B,che ? uguale ad esempio a 17$ del valore di 'cresta del segnale di pressione* Le tensioni di uscita dei due comparatori 3 e 4 son? rappresentate nella figura 2? A valle del comparatore 3 ? inserito un multivibratore monostabile 6, il quale assicura ohe per ogni ciclo nel tubo di iniezione venga ricevuto soltanto un impulso sull'uscita del multivibratore. Il comparatore 3 ed il multivibratore monostabile 6 formano insieme il circuito di rilevamento. Con l'impulso di uscita del multivibratore 6 e con un impulso della posizione di riferimento II preparato, ohe viene fornito ad esempio all'istante di un punto morto superiore di un pistone da un trasnettitore della posizione di riferimento, viene comandato un multivibratore bistabile 7
Il segnale di uscita del multivibratore bistabile 7 ? rappresentato in figura 2. A valle del comparatore 4 ? inserito ancora un multivibratore monostab?le 8, il quale per ogni fianco negativo del segnale di uscita del comparatore genera un breve impuleo , come ? rappresentato in figura 2. I segnali di uscita dei multivibratori 7 e 8 vengono combinati in un elemento 'AND 9 che forniscono poi i segnali di azzeramento IV per il contatore 10* In un elemento OH 11 vengono combinati i segnali di uscita del multivibratore bistabile 7 e del com? paratore 7, mentre in serie con l'entrata, collegata con il multivibratore bistabile 7? ? inserito un invertitore 14? Sull'elemento
OH 11 si ottiene un segnale V per sbloccare il conteggio degli impulsi delle tacche III, che arrivano al contatore IO con un intervallo ad esempio di 0,1? della rotazione dell'albero} il contatore forma l'unit? di elaborazione? La memoria 12, inserita a valle del contatore 10, viene alimentata dall'uscita di un multivibratore monostabile 13, il quale viene comandato dall'uscita del multivibratore 7 e che, per ogni fianco positivo del segnale di uscita, fornisoe al multivibratore 7 un breve1impulso, il comando per il rilevamento dello stato del contatore? Nella memoria 12 l'informazione, che corrisponda ad esempio all'angolo dell'inizio mandata, rimane memorizzata fino alla formazione di un nuovo valore angolare per il ciclo successivo e pu? essere scelta facilmente per l'ulteriore elaborazione. Naturalmente ? anche possibile comandare il comparatore 4 con un valore di riferimento fisso, che corrisponde ad esempio ad una pressione di 30 bar.
Un'altra possibilit? di realizzazione dell'invenzione consiste nel fatto ohe il contatore 10 non conta gli impulsi delle tacche, bens? gli impulsi di frequenza costante f^ e l'informazione binaria VI degli impulsi contati viene inviata ad un calcolatore? Come seconda informazione al calcolatore viene inviata una informazione del numero di giri, che viene formata ad esempio dal conteggio del tempo fra due segnali della posizione di riferimento aventi la stessa frequenza di conteggio f^? Con una divisione delle due informazioni binarie inviate al calcolatore e con una moltiplicazione per uh determinato fattore, che fissa la risoluzione, si ottiene l'informazione RIVENDICAZIONI
1 Dispositivo per misurare l' angolo di rotazione di un albero di una macchina fra una posizione angolare di riferimento dell' albero e la posizione angolare all' istante in cui si verifica un evento causato dal funzionamento della macchina, 'dove & prevista trasmettitori , ad esempio uno stroboscopio che raggiunta alla posizione angolare di riferimento, od ? proconto un altro trasmetti -tore dell'evento caratteristioo della macchina, invia parecchi impulsi,fra i quali anche degli impulsi di disturbo, i quali possono venire inviati ad una unit? di elaborazione, la quale genera un?segnale proporzionale all'angolo nell'intervallo di tempo fra la posizione angolare di riferimento e l'evento caratteristico della macchina, e nel quale il trasmettitore influenzato dall'evento caratteristico della macchina ? in collegamento con una entrata di un comparatore, sulla cui seconda entrata ? presente un segnale che definisce la sua soglia di intervento, caratterizzato dal fatto ohe in modo noto l'unit? di elaborazione (10) ? collegata con un circuito logico (6, 7, 8, 9? 11, 14), ohe combina i segnali di usoita di un comparatore (4), che-presenta un valoredi soglia superail quale analizza il segnale proveniente dal trasmettitore che controlla l?evento oaratteristico della macchina o i segnali 1 ^ derivati da questo sulla "base di una caratteristica specifica per il segnale indicante il manifestarsi effettivo di tale evento, e in conseguenza a ci? modifica il loro livello e lo assovia ad un segnale indicante la posizione angolare di riferimento.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'unit? di elaborazione ? costituita sostanzialmente da un contatore (10), alla cui entrata possono venire inviati dei segnali accoppiati a grandezze angolari, e che pu? venite sbloccato da un segnale,corrispondente ad un superamento della soglia di intervento, del comparatore (4) e pu? essere riportato a 'zero da un segnale corrispondente ad un non superamento della soglia di intervento, e dal fatto che la fase di conteggio si conseivva dopo che si ? verificato il segnale di rilevamento e gem ina al verificarsi del segnale angolare di riferimento.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'unit? di elaborazione ? un computer.
4 Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il livello di intervento (B) del comparatore (4) corrisponde ad una determinata frazione percentuale contante del valore di oresta del segnale caratteristioo della macchina?
Dispositivo secondo la rivendioazione 1, caratterizzato dal fatto che il livello di intervento (B) del comparatore (4) oorrisponde ad un determinato valore assoluto costante.
6 Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate da 1 a 5 caratterizzato dal fatto ohe il circuito di rilevamento ? for* mato da un comparatore ( 3) supplementare , di cui una entrata e collegata coll' entrata del comparatore (4) , che sblocca il contatore e che eventualmente lo riporta anche a (zero , e la cui soglia di intervento (A) si trova al di sopra di quella di quest'ultimo, nonch? da un mul? tivibratore monostabile (6) inserito a valle di questo.
Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che il oirouito di rilevamento ? formato da un comparatore (3) supplementare, di cui una entrata ? collegata con l'entrata del comparatore (4), che 'sblocca il contatore ( 10), eventualmente lo riporta anche a zero e presenta un basso valore di soglia, e la cui soglia di intervento (A) si trova al di sopra di quella di quest'ultimo, nonch? da un interruttore, inserito a valle eba? comparatore supplementar di un integratore di tensione costante,
cost ante a seconda dello stato di comando del comparatore (3) supplemontare in serito in serie e lo blocca oppure lo sblocca e l'uscita dell'integratore ? collegata oon la prima entrata di un altro comparatore e con una memoria del valore di cresta, a valle della quale ? collegato un divisore di tensione co llegato con la sua presa centrale oon la seconda entrata dell' comparatore.
^ Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate da 1 a caratterizzato dal fatto che l? entrata del contatore ( 10) , che forma l'unit? di elaborazione , ? collegata con un trasmettitore , il quale interviene su tacche angolari applicate sull' albero della macchina oppure sii un disco o simile rotante con questo in un rapporto di numero di giri costante.
Dispositivo secondo una delle riveiidicazioni numerate da 1 a 6 caratterizzato dal fatto che l'entrata del contatore ( 10) che forma l'unit? di elaborazione, ? collegata con un m oltiplicatore di frequenza, il quale moltiplica un segnale , ottenuto da una posizione angolare di riferimento, per il fattore .k, dove k indica la risoluzione angolare ed l'angolo fra due tacche di riferimento.
Dispositivo secondo una delle rivendicazioni numerate da l a caratterizzato dal fatto che l'entrata del contatore (10), che forma l'unit? di elaborazione ? comandata con una frequenza costante ed il contatore (10)-? collegato con un calcolatore, al quale pu? venire inviata, oome seconda informazione, una informazione del numero di giri, ad esempio mediante conteggio degli impulsi in arrivo nel tempo fra due segnali dell'angolo di riferimento aventi la stessa frequenza e che determina mediante divisione dei due valori una grandezza proporzionale all'angolo di rotazione.
10 Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che a valle del contatore (10) ? inserita una memoria (12) la quale pu? venire comandata da da un segnale dell ' angolo di rifer?mento (il) e- rileva dal contatore ( 10) il contenuto del contatore dopo il ricevimento di questo segnale oppure di un segnale derivato da questo.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TA | Fee payment date (situation as of event date), data collected since 19931001 |
Effective date: 19970225 |