Pierwszenstwo: 13.1X.1967 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 20.VIII.1970 60739 KI. 42 d, 2/50 MKP G 01 d, 7/00 UKD Twórca wynalazku: Joachim Króning Wlasciciel patentu: VEB Elektro-Apparate-Werke Berlin-Treptow, Berlin (Niemiecka Republika Demokratyczna) Urzadzenie do cyfrowego okreslania odchylenia katowego lozysko¬ wanego na czopach, organu ruchomego mechanizmu pomiarowego i Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do cy¬ frowego okreslania odchylenia katowego, lozysko¬ wanego na czopach organu ruchomego mechanizmu pomiarowego z wirnikiem umieszczonym na osi stanowiacej przedluzenie osi mechanizmu pomia¬ rowego, "który to wirnik wchodzi w sklad genera¬ tora impulsów i jest napedzany za pomoca silnika i przy kazdym obrocie, wysyla do licznika serie impulsów przez sektor odpowiadajacy pelnemu od¬ chyleniu mechanizmu pomiarowego, przy czym wysylanie tych impulsów trwa do chwili wytwo¬ rzenia impulsu stopowego przez, odpowiadajace sobie wzajemnie, znaki umieszczone na organie ruchomym i na wirniku, a wytworzony impuls stopowy wstrzymuje zliczanie impulsów uzyskiwa¬ nych z licznika, do konca serii impulsów.Nowoczesne instalacje do okreslania danych, które sa przeznaczone dla nadzoru, sterowania i re¬ gulacji procesów przemyslowych, wymagaja duzej ilosci tanich i dostepnych cyfrowych wskazników wartosci 'mierzonych wielkosci analogowych tech- niczno-fizycznych. Przyrzady te, zwane przetworni¬ kami analogowo cyfrowymi, dla pomiarów tech¬ nicznych i regulacyjnych, maja mala dokladnosc, poniewaz przetworniki analogowo cyfrowe, pra¬ cujace wylacznie w oparciu o uklady elektroniczne, odznaczaja sie wprawdzie bardzo duza dokladnos¬ cia lecz do wspomnianego celu sa zbyt skompliko¬ wane i zbyt drogie, przeto w pomiarach technicz¬ nych stosuje sie przetworniki analogowo cyfrowe, 20 25 30 które lacza w sobie niska cene i dokladnosc kla¬ sycznych przyrzadów tablicowych z zaletami cy¬ frowego wskazania.Znana jest juz pewna ilosc urzadzen do cyfro¬ wego okreslania odchylenia katowego organu ru¬ chomego mechanizmu pomiarowego. Urzadzenia te nosza takze nazwe przetworników podzialki skali.Niektóre z tych urzadzen maja tak zwana tarcze kodowa, która jest mechanicznie polaczona z osia mechanizmu pomiarowego i która jest odczyty¬ wana mechanicznie, optycznie, pojemnosciowo badz tez indukcyjnie. Wynik pomiaru jest przy tym podawany jako równolegly sygnal kodowy.Inne znane urzadzenie pracuje przy zastosowaniu lusterka, które jest umieszczone na osi mechaniz¬ mu pomiarowego. Lusterko to odtwarza na plasz¬ czyznie sciezke kodowa oswietlonej od tylu mas¬ kownicy, przy czym na wspomnianej plaszczyznie jest umieszczona odpowiednia ilosc odbiorników fotoelektrycznych, których rozmieszczenie jest tak dobrane, ze kazdy z nich odczytuje tylko jeden slad kodowy. Wynik pomiaru jest podawany tutaj takze jako równolegly sygnal kodowy.W jeszcze innym, równiez znanym urzadzeniu, odlacza sie okresowo galwanometr ze wskazówka swietlna od wielkosci mierzonej. Powracajaca do polozenia zerowego wskazówka swietlna slizga sie po skali podzialowej z umieszczonymi na przemian polami odbijajacymi promieniowanie i nie odbija¬ jacymi promieniowania. Skala podzialowa jest 60739% 60739 3 umieszczona wspólosiowo z osia mechanizmu po¬ miarowego, tak ze promien odbity trafia do od¬ biornika fotoelektrycznego, który jest umieszczony na przedluzeniu osi. Impulsy swietlne padajace na odbiorniki fotoelektryczne podczas aperiodycznego ruchu powrotnego mechanizmu pomiarowego, zos¬ taja przeksztalcone na impulsy elektryczne i dalej liczone w liczniku impulsów.W pozostalych znanych urzadzeniach, odczytuje sie skale w sposób ciagly badz tez skokowy za po¬ moca fotoelektrycznego lub indukcyjnego ramienia odczytujacego, przy czym synchronicznie do ruchu ramienia odczytujacego wytwarza sie serie impul¬ sów, która przerywa sie po dojsciu do konca wska¬ zówki mechanizmu pomiarowego.Opisane znane urzadzenia maja rózne wady.Urzadzenia pracujace z tarczami kodowymi lub maskownicami kodowymi sa bardzo skomplikowa¬ ne i drogie. Niezaleznie od tego, tarcza kodowa po¬ wieksza moment bezwladnosci organu ruchomego mechanizmu pomiarowego, co jest bardzo niepoza¬ dane. Urzadzenia z okresowo wlaczanym i wylacza¬ nym mechanizmem pomiarowym, jak równiez urza¬ dzenia z ramionami odczytujacymi, które analizuja podzialke skali w sposób ciagly lub skokowy, po¬ zwalaja jedynie na uzyskanie bardzo malej, czesto nawet nie wystarczajacej czestotliwosci odczyty¬ wania.Na tym tle bardzo korzystnie wypada jeszcze inne znane urzadzenie. W urzadzeniu tym, odchy¬ lenie katowe organu ruchomego mechanizmu po¬ miarowego, zostaje najpierw przetworzone w ana¬ logowy czasowy odstep dwóch impulsów (impulsy start-stop) zas czas ten zostaje wyliczony przy uzy¬ ciu generatora impulsów i licznika impulsów.Wspólosiowo z osia mechanizmu pomiarowego wi¬ ruje tarcza napedzana przez silnik synchroniczny.Na obwodzie tej tarczy sa umieszczone magnesy stale o przeciwnej biegunowosci, przy czym mag¬ nesy te sa przesuniete wzgledem siebie dokladnie o 180°.Magnesy te przesuwaja sie tuz obok dwóch ma¬ lych cewek indukcyjnych, z których jedna jest przymocowana nieruchomo do mechanizmu pomia¬ rowego zas druga jest umieszczona na organie ru¬ chomym tego mechanizmu. Wspomniane magnesy wytwarzaja w obu cewkach, kolejno nastepujace po sobie, impulsy napieciowe, których odstep cza¬ sowy jest proporcjonalny do odchylenia katowego organu ruchomego mechanizmu pomiarowego. Im¬ puls wytworzony w nieruchomej cewce indukcyj¬ nej otwiera bramke elektroniczna, natomiast im¬ puls wytworzony w cewce indukcynej, która jest umieszczona na organie ruchomym mechanizmu pomiarowego zamyka ponownie bramke, przy czym impuls ten zostaje odprowadzony za pomoca 'dwóch dodatkowych sprezyn spiralnych.Impulsy wytwarzane przez generator impulsów, zawarte miedzy tymi dwoma impulsami (impulsami start-stop), docieraja przez bramke do licznika elektronicznego zas ilosc tych impulsów stanowi miare wielkosci odchylenia katowego organu ru¬ chomego, mechanizmu pomiarowego. Urzadzenie, to pracujace sposobem start-stop, umozliwia wpraw¬ dzie uzyskanie wiekszej czestotliwosci odczytu, 4 w porównaniu z opisanymi poprzednio urzadzenia¬ mi, jest jednakze obarczone powazna wada, po¬ niewaz wymaga specjalnego mechanizmu pomia¬ rowego, w którym cewka indukcyjna umieszczona 5 na ruchomym organie tego mechanizmu wymaga dwóch dodatkowych doprowadzen pradu do organu ruchomego. Oprócz tego, zastosowany mechanizm pomiarowy musi miec koniecznie liniowy przebieg skali, skoro prad mierzony w przedziale czasowym start-stop ma byc proporcjonalny do liczby impul¬ sów.Wedlug innego jeszcze sposobu, polozenie organu ruchomego mechanizmu pomiarowego jest odczy¬ tywane optycznie. Impulsy liczace wytwarza sie przy uzyciu pamieci magnetycznej bebnowej, przy czym beben pamieci magnetycznej ma wymagana ilosc znaków impulsowych tylko w sektorze odpo¬ wiadajacym maksymalnemu katowi obrotu organu ruchomego mechanizmu pomiarowego.W tym rozwiazaniu staje sie zbyteczne wytwa¬ rzanie impulsu startowego, natomiast impuls sto¬ powy jest wytwarzany przez promien swietlny, który wychodzac z krawedzi bebna pamieci mag¬ netycznej trafia na male lusterko umocowane na osi organu ruchomego mechanizmu pomiarowego, nastepnie zas zostaje przez to lusterko odbity i skierowany do odbiornika fotoelektrycznego.W urzadzeniu tym, magnetyczne znaki impulsowe sa zapisywane w stalych odstepach od siebie. Uzy¬ ty w tym urzadzeniu mechanizm pomiarowy musi zatem miec równiez dokladnie liniowy przebieg skali jezeli liczba impulsów ma byc proporcjonalna do mierzonego pradu. Wada urzadzenia jest ko¬ niecznosc stosowania lamp elektrycznych w optycz¬ nym urzadzeniu odczytujacym, które przy ciaglej pracy urzadzenia moga byc przyczyna przerw w pracy. Dlatego tez urzadzenie to wymaga stalego dozoru.Celem wynalazku jest zatem stworzenie urza¬ dzenia do cyfrowego okreslania wielkosci otrzy¬ mywanych z pomiarów technicznych, w którym moze byc zastosowany kazdy dowolny wskazówko¬ wy mechanizm pomiarowy, takze o nieliniowym przebiegu skali, jak równiez w urzadzeniu tym wlasciwosci dynamiczne i stateczne zastosowanego mechanizmu pomiarowego wymagaja bardzo nie¬ wielkich zmian albo tez zadnych zmian nie wy¬ magaja.Istota wynalazku polega na tym, ze seria impul¬ sów zapisana na wirniku ma podzialke katowa identyczna z przebiegiem skali mechanizmu po¬ miarowego, przy czym podzialka katowa jest za¬ pisana korzystnie przez przylozenie, wytworzonego za pomoca odpowiadajacych sobie wzajemnie zna¬ ków, impulsu zapisujacego do glowicy magnetycz¬ nej generatora impulsów przy równoczesnej, wy¬ wolanej przez sprzezenie nadajnika wielkosci mie¬ rzonej z silnikiem napedowym albo wirnikiem i zmieniajacej sie przy kazdym obrocie wirnika w zadany sposób, wartosci mierzonej.Wirnik jest zaopatrzony w cewke indukcyjna stanowiaca jeden znak, przy czym cewka ta wspól¬ dziala z magnesem pretowym umieszczonym na organie ruchomym mechanizmu pomiarowego, za pomoca wysiegnika, stanowiacego drugi znak. 15 20 25 c0 35 40 45 50 55 GO60739 6 Wspomniana cewka indukcyjna jest polaczona elektrycznie z uzwojeniem pierwotnym transfor¬ matora obrotowego, przy czym uzwojenie pierwot¬ ne jest umieszczone takze na wirniku, natomiast uzwojenie wtórne jest umocowane nieruchomo na osi wirnika i jest polaczone elektrycznie ze stop¬ niem czasowym, na przyklad za posrednictwem wzmacniacza impulsów.Wspomniana wyzej cewka indukcyjna jest wy¬ posazona w rdzen, który ma ksztalt litery U, przy czym odstep pomiedzy obu ramionami rdzenia jest wiekszy od dlugosci magnesu pretowego. Za¬ równo oba konce magnesu pretowego stanowiace jego bieguny jak tez i oba ramiona rdzenia o ksztalcie litery U cewki indukcyjnej, sa zwezone.Nadajnik wielkosci mierzonej jest przy tym wy¬ konany jako potencjometr spiralny i jest sprzezony z silnikiem napedowym.Najwieksza korzysc plynaca z wynalazku polega na tym, ze niezaleznie od indywidualnego przebie¬ gu skali zastosowanego mechanizmu pomiarowego, mozna uzyskac dowolny zwiazek funkcjonalny po- miedz^ wielkoscia mierzona doprowadzona do mechanizmu pomiarowego a liczba zliczonych im¬ pulsów. Rozwiazanie konstrukcyjne, wedlug wyna¬ lazku, jest korzystne takze dlatego, ze oprócz wpro¬ wadzenia wysiegnika z malym magnesem do orga¬ nu ruchomego mechanizmu pomiarowego, nie sa potrzebne .zadne inne przeróbki w tym mechaniz¬ mie w celu odczytywania cyfrowego jego wskazan.Urzadzenie to nie wymaga takze silnika synchro¬ nicznego do napedu, tak ze szybkosc odczytu moze byc zmieniana w szerokich granicach przez zmiane szybkosci obrotowej silnika napedowego. Przez zastosowanie indukcyjnego srodka odczytujacego, urzadzenie, wedlug wynalazku, nie wymaga zadne¬ go nadzoru, tak ze moze byc korzystnie stosowane w przemyslowych instalacjach do okreslania da¬ nych. Urzadzenie to przedstawia zatem soba tani element konstrukcyjny nadajacy sie do wszech¬ stronnego stosowania, zwlaszcza w automatyzacji zakladów energetycznych i wytwórczych.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urza¬ dzenia zas fig.*2 przedstawia w rzucie perspekty¬ wicznym srodek do wytwarzania impulsu start- stbp.Organ ruchomy 1, nie przedstawionego blizej na rysunku mechanizmu pomiarowego, * jest wyposa¬ zony w wysiegnik 2, na którego wolnym koncu jest umocowany magnes pretowy 3. Magnes preto¬ wy zweza sie znacznie w kierunku swych obu kon¬ ców, które stanowia jego bieguny. Os obrotu orga¬ nu ruchomego 1 stanowi dokladnie przedluzenie osi obrotu wirnika 4 indukcyjnego generatora im¬ pulsów. Na górnej powierzchni wirnika jest zmon¬ towana na stale cewka indukcyjna 5. Cewka ta jest nawinieta na rdzeniu 6, który ma ksztalt li¬ tery U. Zarówno uksztaltowanie rdzenia 6 jak tez i jego umieszczenie, razem z cewka indukcyjna 5, na wirniku 4 jest tak dobrane, ze przy kazdym obrocie wirnika 4, magnes pretowy 3 znajdzie sie jeden raz, na krótko, pomiedzy ramionami rdze¬ nia o ksztalcie litery U. Powstaje przy tym ma- 10 15 20 30 35 40 45 50 55 65 lenka szczelina powietrzna pomiedzy biegunami magnesu pretowego 3 i obu ramionami rdzenia.Ramiona rdzenia zwezaja sie takze w kierunku magnesu pretowego 3. Cewka indukcyjna 5 jest polaczona elektrycznie z uzwojeniem pierwotnym 7 transformatora obrotowego, przy czym uzwojenie pierwotne 7 jest umocowane na stale na wirniku 4. Uzwojenie wtórne 8 tego transformatora obro¬ towego jest przyporzadkowane osi wirnika 4 i pozostaje nieruchome. Na obwodzie wirnika 4 znajduje sie warstwa pamieci magnetycznej 20, która pokrywac musi przynajmniej taka czesc ob¬ wodu wirnika, jaka odpowiada odchyleniu kato¬ wemu organu ruchomego L Do odbioru impulsów Uczacych zapisanych na warstwie pamieci magnetycznej 20 jest przewidzia¬ na glowica magnetyczna 11, która jest tak umiesz¬ czona, ze warstwa pamieci 20 wiruje tuz przed nia.Do glowicy magnetycznej 11 sa dolaczone kaska¬ dowo: wzmacniacz impulsów 12, bramka 15, licz¬ nik impulsów 16 i urzadzenie wskazujace 17. Umo¬ cowane na osi wirnika 4 uzwojenie wtórne 8 jest polaczone ze wzmacniaczem impulsów 13. Do wzmacniacza impulsów jest zas dolaczony stopien czasowy 14. Stopien ten ma polaczenie elektryczne, za pomoca osobnych sciezek elektrycznych, zarów¬ no z bramka 15 jak tez i z licznikiem impulsów 16 i urzadzeniem wskazujacym 17. Wirnik 4 jest napedzany przez silnik elektryczny 9 za posrednic¬ twem sprzegla 10.Na fig. 2 zostaly przedstawione, w rzucie per¬ spektywicznym, srodki do wytwarzania impulsu stopowego. Magnes pretowy 3 jest umocowany na wysiegniku 2. Wysiegnik ten jest wykonany w taki sposób, aby mial jak najmniejszy ciezar. Magnes pretowy 3 ma tak samo bardzo nieznaczna mase, a na koncach, stanowiacych jego bieguny, jest zwezony na ksztalt krawedzi dachu. Rdzen z na- biegunnikami 6 cewki indukcyjnej 5 jest wykona¬ ny z blachy ferromagnetycznej o bardzo wysokiej przenikalnosci magnetycznej. Rdzen ten ma ksztalt litery U, przy czym na jego czesci podstawowej jest nawinieta cewka indukcyjna 5.Odstep miedzy ramionami rdzenia (ramionami litery U) jest nieco wiekszy od dlugosci magnesu pretowego 3. Krawedzie ramion rdzenia 6 usy¬ tuowane na przeciw biegunów magnesu, sa takze zwezone na ksztalt krawedzi dachu. Przez takie uksztaltowanie magnesu pretowego 3 i rdzenia o ksztalcie litery U 6 uzyskuje sie to, ze ampli¬ tuda i stromosc wytwarzanego impulsu stopowego jest niezalezna od polozenia magnesu pretowego 3 wzgledem cewki indukcyjnej 5.Przy kazdym obrocie wirnika 4, glowica magne¬ tyczna 11 wytwarza serie impulsów. Impulsy te zostaja wzmocnione i uksztaltowane we wzmacnia¬ czu impulsów 12 i nastepnie doprowadzone przez bramke 15 do licznika impulsów 16. Bramka 15 jest otwierana w chwili gdy cewka indukcyjna 5 z rdzeniem w ksztalcie litery U mija magnes pre¬ towy 3. Bramka ta jest natomiast zamykana przez impuls stopowy. Impuls stopowy, wytworzony w cewce indukcyjnej 5, zostaje doprowadzony do wzmacniacza impulsów 13 za posrednictwem uzwo¬ jenia pierwotnego 7 i uzwojenia wtórnego 8 trans-60739 8 formatora obrotowego. Przy tym, jest bardzo ko¬ rzystne to, ze transformator obrotowy sluzy do¬ datkowo do dopasowania impedancji pomiedzy cewka indukcyjna 5 i wzmacniaczem impulsów 13.Impuls stopowy dociera, po odpowiednim wzmoc¬ nieniu, do stopnia czasowego 14, w którym zostaje uformowany na impuls prostokatny i nastepnie zo¬ staje doprowadzony do bramki 15, która zamyka w momencie doprowadzania. Czas trwania impul¬ su prostokatnego jest tak obliczony, ze impuls ten zamyka bramke 15 najwczesniej przy koncu serii impulsów, najpózniej zas przed rozpoczeciem nowej serii impulsów. Impuls prostokatny steruje rów¬ noczesnie urzadzenie wskazujace 17 w taki sposób, ze przednie zbocze impulsu prostokatnego powodu¬ je wlaczenie urzadzenia wskazujacego, zas tylne zbocze impulsu prostokatnego powoduje wylaczenie tego urzadzenia.W ten sposób, podczas trwania impulsu prosto¬ katnego, wynik liczenia licznika impulsów 16 dochodzi do wskazania. Tylne zbocze impulsu pro¬ stokatnego sluzy równoczesnie, takze do kasowania zliczonych impulsów w liczniku impulsów lfy w wyniku czego, ten ostatni zostaje przygotowany do nowego liczenia.Ponizej zostanie wyczerpujaco wyjasniony spo¬ sób dzialania urzadzenia podczas zapisywania zna¬ ków impulsowych na warstwie pamieci 20 wirnika 4, to jest podczas cechowania urzadzenia. Najpierw dolacza sie do silnika 9, na czas trwania cechowa¬ nia, dowolnie sprzezona z tym silnikiem przeklad¬ nie kól zebatych 18 i sprzezony z ta przekladnia nadajnik wielkosci mierzonych 19, w danym przy¬ padku potencjometr srubowy. Nadajnik wielkosci mierzonych 19 jest polaczony elektrycznie z wejs¬ ciem mechanizmu pomiarowego 22. W czesci pola¬ czeniowej urzadzenia musi przy tym zostac przer¬ wane polaczenie pomiedzy wzmacniaczem impul¬ sów 13 i czlonem czasowym 14 jak równiez pomie¬ dzy glowica magnetyczna 11 i dolaczonym do niej wzmacniaczem impulsów 12, natomiast musi zostac wykonane polaczenie pomiedzy wzmacniaczem impulsów 13 i glowica magnetyczna 11, co czyni sie posrednio przez wzmacniacz zapisu 21. Celowe jest wykonanie poszczególnych paneli z wlaczaniem wtykowym.Przy takim wykonaniu wystarczy wyciagnac tylko wzmacniacz impulsów 12 i stopien czasowy 14 a zamiast nich wsadzic wzmacniacz zapisu 21.Mozna przewidziec naturalnie takze dodatkowo oprawke wtykowa dla wzmacniacza zapisu 21, na¬ lezy jednakze w tym przypadku uwzglednic fakt, ze przy wetknieciu wzmacniacza zapisu 21, stopien czasowy 14 i wzmacniacz impulsów 12 musza byc elektrycznie odlaczone od poprzednio dolaczonych paneli. Impuls stopowy, wytworzony przez wspól¬ dzialanie magnesu pretowego 3 i cewki indukcyj¬ nej 4 przy kazdym obrocie wirnika 4, zostaje do¬ prowadzony przez uzwojenie pierwotne 7 i uzwoje¬ nie wtórne 8 do wzmacniacza impulsów 13, zas po wzmocnieniu dochodzi do wzmacniacza zapisu 21, w którym zostaje uformowany na silny impuls szpilkowy.Impuls ten, w tej ostatecznej formie zostaje nastep¬ nie doprowadzony do glowicy magnetycznej 11 i za¬ pisany na warstwie pamieci magnetycznej 20 wir¬ nika 4. Z kazdym obrotem wirnika 4 zostaje jed¬ nakze przestawiony nadajnik wartosci mierzonych 5 /*19 o wartosc okreslona przez przelozenie przeklad¬ ni kól zebatych 18, tak ze przez zmieniona war¬ tosc mierzona na wejsciu mechanizmu pomiaro¬ wego 22, organ ruchomy 1 a tym samym i magnes pretowy 3, po kazdym obrocie wirnika 4, zmienia 10 swoje polozenie katowe o okreslona wartosc kato¬ wa w zgodnym kierunku.Polozenie katowe, przyjmowane kazdorazowo przez organ ruchomy 1 w chwili wytwarzania im¬ pulsu stopowego, zostaje zatem zapisane bardzo 15 precyzyjnie w formie znaków impulsowych na warstwie pamieci magnetycznej 20 znajdujacej sie na obwodzie wirnika 4, przy czym zapis ten od¬ twarza wiernie wielkosc mierzonego kata. Przez polaczenie mechaniczne pomiedzy silnikiem 9 i na- 20 dajnikiem wielkosci mierzonej 19, przez przeklad¬ nie kól zebatych 18, mozna uzyskac jednoznaczny dowolnie wybrany funkcjonalny zwiazek pomiedzy calkowitym katem obrotu wirnika 4 i wielkoscia mierzona M: M = f (a), gdzie a = 0....2 N. 25 Podczas przebiegu cechowania, ta zmieniajaca sie przymusowo, wielkosc mierzona zostaje dola¬ czona do wejscia "22 mechanizmu pomiarowego, a tym samym zostaje odtworzona na warstwie pa¬ mieci 20 jako znak impulsowy, dyskretna wartosc 30 polozenia organu ruchomego odpowiednio do przy¬ lozonej wlasciwej wielkosci mierzonej Mn = f (2 n n) = F(n), gdzie n = 0, 1, 2,.. .N. Przez wlas¬ ciwy wybór tej charakterystycznej funkcji F (n) nadajnika wielkosci mierzonej mozna zatem zapi- 35 sac na obwodzie wirnika kazda dowolna zaleznosc funkcjonalna pomiedzy wielkoscia mierzona i zna¬ kami impulsowymi. Tak wiec mozna zrealizowac na przyklad funkcje liniowe, kwadratowe, szescien¬ ne lub trygonometryczne pomiedzy liczba impulsów 40 zliczona do chwili nadejscia impulsu stopowego a wielkoscia mierzona przylozona do mechanizmu pomiarowego. 45 50 55 - PLPriority: October 13, 1967 German Democratic Republic Published: August 20, 1970 60739 IC. 42 d, 2/50 MKP G 01 d, 7/00 UKD Inventor: Joachim Króning Patent owner: VEB Elektro-Apparate-Werke Berlin-Treptow, Berlin (German Democratic Republic) Device for digital determination of angular deviation located on journals The subject of the invention is a device for the digital determination of the angular deviation mounted on the trunnions of a movable measuring device with a rotor placed on the axis constituting an extension of the axis of the measuring mechanism, "which rotor is part of the generator pulses and is driven by the motor, and for each revolution it sends a series of pulses to the counter through a sector corresponding to the full deflection of the measuring mechanism, the sending of these pulses until a stop pulse is produced by corresponding marks on the body moving and on the rotor, and the produced stop pulse stops the counting of pulses obtained from meter, to the end of a series of pulses. Modern data determination systems, which are intended for supervision, control and regulation of industrial processes, require a large number of cheap and available digital value indicators of analog technical and physical values. These devices, called analog-to-digital converters, for technical and control measurements, have a low accuracy, because analog-to-digital converters, which work exclusively on the basis of electronic systems, are indeed very accurate, but for the purpose mentioned they are too complicated and too expensive, therefore, in technical measurements, analog-to-digital converters are used, which combine the low price and accuracy of classic panel instruments with the advantages of digital display. There are already a number of devices for digitally determining the angular deviation of the moving body of the measuring mechanism. These devices are also called scale-scale transducers. Some of these devices have a so-called coding disc which is mechanically connected to the axis of the measuring mechanism and which is read mechanically, optically, capacitively or inductively. The result of the measurement is given as a parallel code signal. Another known device operates with the use of a mirror which is arranged on the axis of the measuring mechanism. This mirror reproduces on the plane the code path of the masking cover illuminated from the rear, where on the said plane there is placed an appropriate number of photoelectric receivers, the arrangement of which is selected so that each of them reads only one code trace. The measurement result is also shown here as a parallel code signal. In yet another, also known device, the galvanometer with the light pointer is periodically disconnected from the measured quantity. The light pointer returning to the zero position slides along a partition scale with alternating fields reflecting and non-reflecting radiation. The dividing scale is 60,739% and is coaxial with the axis of the measuring mechanism, so that the reflected ray reaches a photoelectric receiver which is located on the extension of the axis. The light pulses incident on the photoelectric receivers during the aperiodic return movement of the measuring mechanism are converted into electrical pulses and then counted in the pulse counter. In other known devices, the scales are read continuously or in a step by a photoelectric or inductive reading arm A series of pulses is produced synchronously with the movement of the reading arm, which breaks after reaching the end of the pointer of the measuring mechanism. The described known devices have various disadvantages. Devices working with code dials or code masks are very complicated and expensive . Regardless of this, the coding disc increases the moment of inertia of the moving member of the measuring mechanism, which is very undesirable. Devices with periodically switched on and off measuring mechanisms, as well as devices with reading arms, which analyze the scale division in a continuous or stepwise manner, allow only to obtain a very small, often even insufficient frequency of readings. Another known device fares very favorably against the background. In this device, the angular deviation of the moving gage is first converted into an analog time interval of two pulses (start-stop pulses) and this time is calculated using a pulse generator and a pulse counter. The measuring mechanism is spun by a disc driven by a synchronous motor. On the periphery of this disc are placed magnets of the opposite polarity, the magnets being exactly 180 ° shifted from each other. These magnets move just next to two small inductors. one of which is fixedly attached to the measuring mechanism and the other is arranged on the moving organ of the mechanism. In both coils, the said magnets generate voltage pulses in succession, the time interval of which is proportional to the angular deviation of the moving part of the measuring mechanism. The impulse generated in the stationary inductor opens the electronic gate, while the impulse generated in the inductor which is placed on the moving organ of the measuring mechanism closes the gate again, the impulse being discharged by means of two additional spiral springs. generated by the pulse generator, contained between these two pulses (start-stop pulses) reach the electronic counter through the gate, and the number of these pulses is a measure of the angular deviation of the moving organ, the measuring mechanism. Although this device, which operates in the start-stop method, allows to obtain a higher frequency of reading, 4 in comparison with the devices described above, it has a serious drawback, since it requires a special measuring mechanism in which the inductor is placed 5 on the movable organ of this mechanism requires two additional current supplies to the movable organ. In addition, the measuring mechanism used must necessarily have a linear scale, since the current measured in the start-stop time interval is to be proportional to the number of pulses. According to another method, the position of the moving body of the measuring mechanism is read optically. The counting pulses are produced with the use of a magnetic drum memory, while the magnetic drum has the required number of impulse marks only in the sector corresponding to the maximum rotation angle of the moving measuring mechanism. In this solution it becomes superfluous to generate a starting impulse, while above is produced by a light beam which, coming from the edge of the magnetic memory drum, hits a small mirror mounted on the axis of the moving organ of the measuring mechanism, and then is reflected by this mirror and directed to the photoelectric receiver. In this device, magnetic impulse signs are recorded at constant intervals from each other. The measuring mechanism used in this device must therefore also have a precisely linear scale if the number of pulses is to be proportional to the measured current. The disadvantage of the device is the necessity to use electric lamps in the optical reading device, which, with continuous operation of the device, may cause work interruptions. Therefore, this device requires constant supervision. The aim of the invention is therefore to create a device for digital determination of quantities obtained from technical measurements, in which any pointer measuring mechanism can be used, also with a non-linear course of the scale, as well as in the device. Therefore, the dynamic and stable properties of the measuring mechanism used require very little or no changes. The essence of the invention consists in the fact that the series of pulses recorded on the rotor has an angular scale identical to the course of the scale of the measuring mechanism, with the angular scale is preferably written by applying a recording pulse produced by corresponding marks to the magnetic head of the pulse generator with the simultaneous, selected by coupling of the transmitter, a quantity measured with the driving motor or rotor and varying at each rotation of the rotor in a given way, The rotor is provided with an induction coil of one character, which coil interacts with a pole magnet placed on the moving organ of the measuring mechanism by means of an arm, which is the second sign. 15 20 25 c0 35 40 45 50 55 GO60739 6 Said induction coil is electrically connected to the primary winding of the rotary transformer, the primary winding being also located on the rotor, while the secondary winding is fixedly fixed on the rotor axis and electrically connected. with a time step, for example by means of a pulse amplifier. The aforementioned inductor is provided with a U-shaped core, the distance between the two arms of the core being greater than the length of the rod magnet. Both the ends of the pole magnet, which constitute its poles, as well as the two arms of the U-shaped core of the induction coil, are truncated. The encoder for the measured value is designed as a spiral potentiometer and is coupled to the drive motor. The greatest advantage of the invention is it consists in the fact that regardless of the individual scale course of the measuring mechanism used, any functional relationship can be obtained between the measured quantity supplied to the measuring mechanism and the number of pulses counted. The constructional solution according to the invention is also advantageous in that, apart from the introduction of the boom with a small magnet into the body of the movable measuring mechanism, no other modification to this mechanism is required in order to digitally read its indications. it also does not require a synchronous motor for the drive, so that the read rate can be varied within wide limits by varying the rotational speed of the drive motor. Due to the use of an inductive reading means, the apparatus according to the invention does not require any supervision, so that it can be advantageously used in industrial installations for determining data. This device is therefore a cheap component suitable for universal use, especially in the automation of power and production plants. The invention will be explained in more detail in the example of the embodiment shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the device and Fig. * 2 shows a perspective view of a means for generating a start-stop pulse. The movable organ 1, not shown in more detail in the drawing of the measuring mechanism, * is equipped with an extension arm 2, on the free end of which a rod magnet 3 is mounted. The taper is markedly tapered towards its two ends, which constitute its poles. The axis of rotation of the moving organ 1 is exactly the extension of the axis of rotation of the rotor 4 of the induction pulse generator. An induction coil 5 is permanently mounted on the upper surface of the rotor. This coil is wound on a core 6 which has the shape of the letter U. Both the formation of the core 6 and its placement, together with the induction coil 5, on the rotor 4 is so selected that with each revolution of the rotor 4, the rim magnet 3 will be placed once, briefly, between the arms of the U-shaped core. A small air gap is created between the arms of the U-shaped core. the poles of the pole magnet 3 and both core arms. The core arms also tapered towards the pole magnet 3. The induction coil 5 is electrically connected to the primary winding 7 of the rotary transformer, the primary winding 7 being permanently fixed on the rotor 4. Secondary winding 8 of the same of the rotary transformer is assigned to the rotor axis 4 and remains stationary. On the circumference of the rotor 4 there is a magnetic memory layer 20, which must cover at least the part of the rotor circumference corresponding to the angular deviation of the moving part L. To receive the learning pulses recorded on the magnetic memory layer 20, a magnetic head 11 is provided, which is positioned so that the memory layer 20 is spinning just in front of it. The magnetic head 11 is cascaded: a pulse amplifier 12, a gate 15, a pulse counter 16 and an indicating device 17. A winding 4 on the rotor axis is cascaded. secondary 8 is connected to a pulse amplifier 13. A timer stage 14 is also connected to the pulse amplifier. This stage has an electrical connection, by means of separate electrical paths, to both the gate 15 and the pulse counter 16 and the display device 17. Rotor 4 is driven by an electric motor 9 through a clutch 10. Fig. 2 shows, in a perspective view, the means for producing stop pulse. The pole magnet 3 is mounted on the boom 2. The boom is made in such a way that it has the lowest possible weight. The pole magnet 3 has a very low weight and is tapered to the shape of the roof edge at its ends. The core with the poles 6 of the induction coil 5 is made of a ferromagnetic sheet with very high magnetic permeability. The core is U-shaped, with the induction coil 5 wound on its base part. The distance between the core arms (U-arms) is slightly greater than the length of the pole magnet 3. The edges of the core arms 6 opposite the poles of the magnet are also tapered to the shape of the roof edge. By such shaping of the pole magnet 3 and the U-shaped core 6, it is achieved that the amplitude and steepness of the produced alloy pulse is independent of the position of the pole magnet 3 with respect to the induction coil 5. With each rotation of the rotor 4, the magnetic head 11 produces series of pulses. These pulses are amplified and shaped in a pulse amplifier 12 and then fed through a gate 15 to a pulse counter 16. Gate 15 is opened as soon as the U-shaped induction coil 5 passes the rod magnet 3. The gate is then closed by a stop pulse. The foot pulse generated in the inductor 5 is fed to the pulse amplifier 13 via the primary winding 7 and the secondary winding 8 trans-60739 8 of the rotary formator. In this case, it is very advantageous that the rotary transformer additionally serves to match the impedance between the inductor 5 and the pulse amplifier 13. After a corresponding gain, the stop pulse reaches a time stage 14 in which it is formed into a pulse. rectangular and is then fed to gate 15 which closes when fed. The duration of the square pulse is calculated so that the pulse closes the gate 15 at the end of the pulse series at the earliest, and at the latest before the start of a new series of pulses. The rectangular pulse simultaneously controls the indicating device 17 such that the leading edge of the rectangular pulse causes the indicating device to be turned on, and the trailing edge of the rectangular pulse causes the switching off of this device. Thus, during a rectangular pulse, the result of the counting of the pulse counter 16 comes to the indication. The trailing edge of the rectangular pulse simultaneously serves to erase the counted pulses in the pulse counter lfa, as a result of which the latter is prepared for a new counting. In the following, an exhaustive explanation of the operation of the device during the recording of the impulse marks on the rotor memory layer 4, that is, when calibrating the device. First, the motor 9 is connected to the motor 9, for the duration of the calibration, to be connected to the motor with a gear 18, and a measurement transmitter 19, in this case a screw potentiometer, connected to this gear. The measured variable transmitter 19 is electrically connected to the input of the measuring mechanism 22. In the connection part of the device, the connection between the pulse amplifier 13 and the timer 14, as well as between the magnetic head 11 and connected to it, must be interrupted. it is a pulse amplifier 12, but a connection must be made between the pulse amplifier 13 and the magnetic head 11, which is done indirectly through the recording amplifier 21. It is advisable to make individual panels with plug-in switching. In this case, it is enough to remove only the pulse amplifier 12 and the timer stage 14 and instead of them insert the recording amplifier 21. It is naturally also possible to provide a plug-in holder for the recording amplifier 21, but in this case it must be taken into account that when the recording amplifier 21 is plugged in, the timer stage 14 and the pulse amplifier 12 must be electrically disconnected from the former attached panels. The alloy pulse generated by the interaction of the pole magnet 3 and the inductor 4 with each rotation of the rotor 4 is conducted through the primary winding 7 and secondary winding 8 to the pulse amplifier 13, and after amplification it reaches the record amplifier 21. in which it is formed into a strong pin impulse. This impulse, in this final form, is then fed to the magnetic head 11 and written on the magnetic memory layer 20 of the rotor 4. With each rotation of the rotor 4, it is displaced. Measured value transmitter 5 / * 19 by a value determined by the gear ratio of the gear wheels 18, also by the changed value measured at the input of the measuring mechanism 22, the moving organ 1 and thus the rod magnet 3, after each rotation of the rotor 4, changes its angular position by a certain angle value in the same direction. The angular position assumed in each case by the moving organ 1 at the time of generating the pulse it is thus recorded very precisely in the form of impulse marks on the magnetic memory layer 20 at the circumference of the rotor 4, this record faithfully reproducing the size of the angle to be measured. Due to the mechanical connection between the motor 9 and the quantity sender 19, through the gearing of the toothed wheels 18, an unambiguously freely chosen functional relationship can be obtained between the total rotation angle of the rotor 4 and the measured quantity M: M = f (a), where a = 0 .... 2 N. 25 During the calibration process, this compulsorily changing measured quantity is added to the input "22 of the measuring mechanism, and thus is reproduced on the memory layer 20 as an impulse sign, a discrete value 30 position of the moving organ according to the applied measured quantity Mn = f (2 nn) = F (n), where n = 0, 1, 2, ... N. By appropriate selection of this characteristic function F (n) Thus, on the circumference of the rotor, any arbitrary functional relationship between the measured quantity and the impulse characters can be recorded. Thus, for example, linear, quadratic, cubic or trigonometric functions can be realized. between the number of pulses 40 counted until the arrival of the stop pulse and the quantity measured applied to the measuring mechanism. 45 50 55 - PL