RU92949U1

RU92949U1 - POSITION SIGNALING UNIT

Info

Publication number: RU92949U1
Application number: RU2009139721/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Иосифович Павлов; Владимир Константинович Коновалов; Андрей Николаевич Дегтярев; Надежда Константиновна Жолобова; Валентина Евгеньевна Никитина
Original assignee: Открытое акционерное общество "АБС ЗЭиМ Автоматизация" (ОАО "АБС Автоматизация")
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2010-04-10

Abstract

1. Блок сигнализации положения, содержащий указатель положения выходного вала, датчик положения, блок питания, блок подключения датчиков с входами для подключения датчиков момента и температуры, блок концевых выключателей, блок обработки данных, выходами соединенный с указателем положения выходного вала, блоком концевых выключателей, а на вход последовательно подключены датчик положения и блок подключения датчиков, отличающийся тем, что введен блок сопряжения с сетью, связанный с выходами блока обработки данных и блока концевых выключателей, причем блок питания содержит источник питания стандартным напряжением промышленной переменной сети, а датчик положения выполнен многооборотным. ! 2. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что многооборотный датчик положения содержит плиту-основание и верхнюю плиту, между которыми размещены (n+1) блоков шестерен с валами, один из которых является входным валом датчика, приемное устройство, магнитные элементы, расположенные на каждом из валов, а каждый блок шестерен содержит размещенные последовательно и жестко закрепленные на валу многозубое и однозубое колеса, где n=0, 1, 2, 3 …. ! 3. Блок сигнализации положения по п.2, отличающийся тем, что многозубое колесо блока шестерен выполнено, по крайней мере, в виде шестнадцатизубого колеса. ! 4. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что блок сопряжения с сетью выполнен в виде стандартного промышленного интерфейса. !5. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что блок концевых выключателей выполнен в виде виртуальных выключателей. ! 6. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что ука 1. The position signaling unit, comprising an output shaft position indicator, a position sensor, a power supply unit, a sensor connection unit with inputs for connecting torque and temperature sensors, a limit switch unit, a data processing unit connected to an output shaft position indicator, a limit switch unit by outputs, and an input is connected in series with a position sensor and a sensor connection unit, characterized in that a network interface unit is connected associated with the outputs of the data processing unit and the limit switch block the power supply unit contains a power source with a standard voltage of an industrial variable network, and the position sensor is multi-turn. ! 2. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the multi-turn position sensor comprises a base plate and an upper plate, between which (n + 1) gear blocks with shafts are located, one of which is the sensor input shaft, a receiving device, magnetic elements located on each of the shafts, and each gear block contains multi-tooth and single-tooth wheels placed sequentially and rigidly fixed on the shaft, where n = 0, 1, 2, 3 .... ! 3. The position signaling unit according to claim 2, characterized in that the multi-tooth wheel of the gear block is made at least in the form of a sixteen-tooth wheel. ! 4. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the network interface unit is made in the form of a standard industrial interface. !5. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the limit switch unit is made in the form of virtual switches. ! 6. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к блокам сигнализации положения и может быть использована в электрических исполнительных механизмах.The utility model relates to electrical engineering, in particular to position signaling units, and can be used in electrical actuators.

Известен блок сигнализации положения (Номенклатурный каталог продукции. Изд. май 2007 г. ОАО «3ЭиМ». «Блоки сигнализации положения токовые БСПТ»), содержащий основание, блок концевых выключателей и нормирующий преобразователь, вал, указатель положения выходного вала, датчик положения (дифференциальный трансформатор), блок питания. Недостатком данного блока является низкая точность измерения положения выходного вала, обусловленная применением механических передач для включения и выключения микровыключателей блока концевых выключателей и преобразования положения выходного вала в перемещение сердечника дифференциального трансформатора. Недостатком также является высокая трудоемкость изготовления устройства и сложность в настройке датчика положения при пуско-наладочных работах.A well-known position signaling unit (Product nomenclature. Edition of May 2007, OJSC 3EiM. "Current signaling units BSPT") containing a base, limit switch block and a normalizing converter, shaft, output shaft position indicator, position sensor (differential transformer), power supply. The disadvantage of this unit is the low accuracy of measuring the position of the output shaft, due to the use of mechanical gears to turn on and off the microswitches of the limit switch block and convert the position of the output shaft to the movement of the core of the differential transformer. The disadvantage is the high complexity of manufacturing the device and the difficulty in setting up the position sensor during commissioning.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, взятым за прототип является блок сигнализации положения (патент RU 76155), содержащий указатель положения выходного вала, датчик положения, блок питания, блок подключения датчиков содержащий входы для подключения датчиков момента и температуры, блок концевых выключателей, блок обработки данных, выходами соединенный с указателем положения выходного вала, блоком концевых выключателей, а на вход последовательно подключены датчик положения и блок подключения датчиков. Недостатками прототипа являются:The closest analogue of the claimed utility model taken as a prototype is a position signaling unit (patent RU 76155) containing an output shaft position indicator, a position sensor, a power supply unit, a sensor connection unit containing inputs for connecting torque and temperature sensors, a limit switch unit, a processing unit data outputs connected to the indicator of the position of the output shaft, the limit switch unit, and the input is connected in series to the position sensor and the sensor connection unit. The disadvantages of the prototype are:

- невозможность использования данного блока сигнализации положения в многооборотных исполнительных механизмах,- the inability to use this position signaling unit in multi-turn actuators,

- большое количество физических связей для передачи полной информации о положении выходного вала, обусловленная применением электромеханических реле в блоке концевых выключателей,- a large number of physical connections for transmitting complete information about the position of the output shaft, due to the use of electromechanical relays in the block of limit switches,

- необходимость использования дополнительных внешних преобразователей для питания блока сигнализации положения.- the need to use additional external converters to power the position signaling unit.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в расширении типов управляемых исполнительных механизмов (обеспечении управления многооборотными исполнительными механизмами), в повышении надежности блока сигнализации положения за счет уменьшения количество физических связей и введения в блок сигнализации положения цифровых узлов.The technical result of the proposed utility model is to expand the types of controlled actuators (providing control of multi-turn actuators), to increase the reliability of the position signaling unit by reducing the number of physical connections and introducing the position of digital nodes into the signaling unit.

Технический результат достигается тем, что в блок сигнализации положения указатель положения выходного вала, содержащий датчик положения, блок питания, блок подключения датчиков с входами для подключения датчиков момента и температуры, блок концевых выключателей, блок обработки данных выходами соединенный с указателем положения выходного вала, блоком концевых выключателей, а на вход последовательно подключены датчик положения и блок подключения датчиков, отличающийся тем, что введен блок сопряжения с сетью, связанный с выходами блока обработки данных и блока концевых выключателей, причем блок питания содержит источник питания стандартным напряжением промышленной переменной сети, а датчик положения выполнен многооборотным. Многооборотный датчик положения содержит плиту-основание и верхнюю плиту, между которыми размещены (n+1) блоков шестерен с валами один из которых является входным валом датчика, приемное устройство, магнитные элементы, расположенные на каждом из валов, а каждый блок шестерен содержит размещенные последовательно и жестко закрепленные на валу многозубое и однозубое колеса, где n=0, 1, 2, 3 …. Многозубое колесо блока шестерен выполнено в виде шестнадцатизубого колеса. Блок концевых выключателей выполнен в виде виртуальных выключателей. Указатель положения выходного вала выполнен на 4-х разрядном цифровом индикаторе. Блок сопряжения с сетью формирует сигнал положения в виде стандартного промышленного интерфейса.The technical result is achieved in that in the position signaling unit, the output shaft position indicator, comprising a position sensor, a power supply, a sensor connection unit with inputs for connecting torque and temperature sensors, a limit switch unit, a data processing unit with outputs connected to the output shaft position indicator, the unit limit switches, and at the input, a position sensor and a sensor connection unit are connected in series, characterized in that a network interface unit connected to the unit outputs is introduced data processing and limit switch unit, and the power supply unit contains a power source with a standard voltage of an industrial variable network, and the position sensor is multi-turn. A multi-turn position sensor contains a base plate and an upper plate, between which (n + 1) gear blocks with shafts are located, one of which is the input shaft of the sensor, a receiving device, magnetic elements located on each of the shafts, and each gear block contains sequential and multi-tooth and single-tooth wheels rigidly fixed to the shaft, where n = 0, 1, 2, 3 .... The multi-tooth wheel of the gear block is made in the form of a sixteen-tooth wheel. The limit switch block is made in the form of virtual switches. The output shaft position indicator is made on a 4-digit digital indicator. The network interface unit generates a position signal in the form of a standard industrial interface.

Сущность полезной модели поясняется примером функциональной схемы устройства на фиг.1 и примером конструктивного выполнения датчика положения, где на фиг.2 представлен общий вид датчика положения, на фиг.3 - блок шестерен в разрезе. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - многооборотный датчик положения, 2 - блок подключения датчиков, 3 - блок питания, 4 - блок обработки данных, 5 - указатель положения выходного вала с цифровым индикатором, 6 - блок сопряжения с сетью, 7 - блок концевых выключателей, 8 - плита-основание со стойками, 9 - верхняя плита, 10 - приемное устройство, 11 - блок шестерен, 12 - входной вал датчика положения, 13 - вал блока шестерен, 14 - многозубое колесо блока шестерен, 15 - однозубое колесо блока шестерен, 16 - магнитный элемент.The essence of the utility model is illustrated by an example of a functional diagram of the device in figure 1 and an example of a structural embodiment of the position sensor, where figure 2 shows a General view of the position sensor, figure 3 is a block of gears in section. The following notation is used in the drawings: 1 - multi-turn position sensor, 2 - sensor connection unit, 3 - power supply unit, 4 - data processing unit, 5 - output shaft position indicator with a digital indicator, 6 - network interface unit, 7 - terminal block switches, 8 - base plate with racks, 9 - top plate, 10 - receiving device, 11 - gear block, 12 - input shaft of the position sensor, 13 - gear block shaft, 14 - multi-tooth gear block wheel, 15 - single-gear block wheel gears, 16 is a magnetic element.

Блок сигнализации положения содержит блок концевых выключателей 7, выполненный в виде виртуальных выключателей, блок сопряжения с сетью 6 в виде последовательного цифрового интерфейса, указатель положения выходного вала с 4-х разрядным цифровым индикатором 5, блок обработки данных 4, блок подключения датчиков 2, блок питания 3 включающий источник питания стандартным напряжением промышленной переменной сети 220В, многооборотный датчик положения 1 имеющий в своем составе магнитные элементы 16, выполняющие функции измерения положения выходного вала исполнительного механизма. Блок обработки данных 4, выходами соединенный с указателем положения выходного вала 5, блоком сопряжения с сетью 6 и блоком концевых выключателей 7, а на вход последовательно подключены датчик положения 1 и блок подключения датчиков 2 с входами для подключения датчиков момента, температуры.The position signaling unit comprises a limit switch unit 7 made in the form of virtual switches, a network interface unit 6 in the form of a serial digital interface, an output shaft position indicator with a 4-digit digital indicator 5, a data processing unit 4, a sensor connection unit 2, a unit power supply 3 including a power source with a standard voltage of an industrial variable network 220V, a multi-turn position sensor 1 incorporating magnetic elements 16 that perform the functions of measuring the position of the output o shaft actuator. The data processing unit 4, the outputs connected to the position indicator of the output shaft 5, the interface unit with the network 6 and the limit switch block 7, and the position sensor 1 and the sensor connection unit 2 with inputs for connecting the torque and temperature sensors are connected in series.

Многооборотный датчик положения 1 состоит из соединенных стойками плиты-основания 8 и верхней плиты 9 для размещения между ними блоков шестерен 11 с валами 13, один из которых является входным валом 12 датчика, приемного устройства 10. На каждом из валов12, 13 размещены магнитные элементы 16 с возможностью взаимодействия с соответствующей микросхемой в приемном устройстве 10. Каждый блок шестерен 11 содержит размещенные последовательно и жестко закрепленные на валу многозубое 14 и однозубое 15 колеса расположенные с возможностью взаимодействия с двумя сопряженными с каждым из них колесами других блоков шестерен. Многозубое колесо 14 блока шестерен 11 выполнено в виде шестнадцатизубого колеса.A multi-turn position sensor 1 consists of base plates 8 and an upper plate 9 connected by racks to accommodate gear blocks 11 with shafts 13, one of which is the input shaft 12 of the sensor, receiving device 10. Magnetic elements 16 are placed on each of the shafts 12, 13 with the possibility of interaction with the corresponding microcircuit in the receiving device 10. Each block of gears 11 contains multi-tooth 14 and single-tooth 15 wheels arranged sequentially and rigidly mounted on the shaft, arranged to interact with two knowing the wheels of the other gear units paired with each of them. The multi-tooth wheel 14 of the block of gears 11 is made in the form of a sixteen-tooth wheel.

Блок сигнализации положения работает следующим образом. Блок питания 3 предназначен для формирования напряжения питания и гальванической изоляции блока сигнализации положения по цепи питания. Многооборотный датчик положения 1, связан с выходным валом исполнительного механизма посредством механической передачи, передающей его движение входному валу датчика 12. Однозубое колесо 15, находящееся на входном валу 12 датчика положения, за один свой оборот проворачивает два зуба сопряженного шестнадцатизубого колеса 14 и однозубое колесо, жестко закрепленное с ним, в свою очередь так же за один свой оборот проворачивает два зуба следующего сопряженного шестнадцатизубого колеса, которое в свою очередь аналогичным образом повторяет вышеописанную механику. Каждая из микросхем в приемном устройстве 10, работающая на основе эффекта Холла, измеряет угол поворота магнитных линий магнитные элементы 16 датчика положения 1, передает его значение в блок обработки данных 4, основным элементом которого является процессор, содержащий программное обеспечение, реализующее функциональные возможности блока (определяет количество оборотов выходного органа механизма) и энергонезависимую память, в которой сохраняются параметры настройки, и через блок сопряжения с сетью 6 к устройству верхнего уровня. Также по последовательному цифровому интерфейсу передается в блок обработки данных 4 значение момента, измеренного датчиком момента и значение температуры измеренной датчиком температуры. В блоке подключения датчиков 2, формируются и усиливаются сигналы. Блок обработки данных 4 обрабатывает цифровой код, полученный от многооборотного датчика положения 1, и формирует сигналы управления цифровым индикатором указателя положения выходного вала 5. На цифровом индикаторе указателя положения выходного вала 5 отображается количество оборотов выходного органа механизма, с которым связан входной вал 12 датчика положения.The position signaling unit operates as follows. The power supply 3 is designed to form a supply voltage and galvanic isolation of the position signaling unit along the power supply circuit. A multi-turn position sensor 1 is connected to the output shaft of the actuator by means of a mechanical transmission transmitting its movement to the input shaft of the sensor 12. A single-tooth wheel 15 located on the input shaft 12 of the position sensor rotates two teeth of the conjugated sixteen-tooth wheel 14 and one-tooth wheel in one revolution, rigidly fixed with it, in turn, in one turn also rotates two teeth of the next mating sixteen-tooth wheel, which in turn repeats in the same way above described mechanics. Each of the microcircuits in the receiving device 10, based on the Hall effect, measures the angle of rotation of the magnetic lines of the magnetic elements 16 of the position sensor 1, transfers its value to the data processing unit 4, the main element of which is a processor containing software that implements the functionality of the unit ( determines the number of revolutions of the output organ of the mechanism) and non-volatile memory in which the settings are stored, and through the interface unit with the network 6 to the upper level device. Also, the value of the moment measured by the moment sensor and the temperature value measured by the temperature sensor are transmitted to the data processing unit 4 via a serial digital interface. In the unit for connecting sensors 2, signals are generated and amplified. The data processing unit 4 processes the digital code received from the multi-turn position sensor 1 and generates control signals for the digital indicator of the output shaft 5 position indicator. The digital indicator of the output shaft 5 position indicator shows the number of revolutions of the output organ of the mechanism to which the input shaft 12 of the position sensor is connected .

Блок обработки данных 4 обрабатывает цифровой код, полученный от многооборотного датчика положения 1, и выдает на блок сопряжения с сетью 6 цифровой код, пропорциональный количество оборотов выходного органа механизма. Блок обработки данных 4 обрабатывает цифровой код, полученный от датчика положения 1, и формирует сигнал положения в виде виртуальных концевых выключателей 7 и выдает на блок сопряжения с сетью 6 для передачи по стандартному промышленному интерфейсу.The data processing unit 4 processes the digital code received from the multi-turn position sensor 1 and provides a digital code proportional to the number of revolutions of the output organ of the mechanism to the interface unit 6. The data processing unit 4 processes the digital code received from the position sensor 1 and generates a position signal in the form of virtual limit switches 7 and outputs it to the interface unit with the network 6 for transmission via a standard industrial interface.

Предлагаемый блок сигнализации положения позволяет использовать его в многооборотных исполнительных механизмах за счет выполнения датчика положения многооборотным. Датчик положения не теряет своего значения при потере питания блока сигнализации положения и не требует применения резервного источника питания. Выполнение бесконтактного датчика положения и блока концевых выключателей в виде виртуальных выключателей, обеспечение связи с внешними устройствами введенным блоком сопряжения с сетью - позволяют повысить достоверность передаваемых данных положения выходного вала, уменьшить количество физических связей для передачи полной информации о положении выходного вала. Введение источника питания стандартным напряжением промышленной переменной сети 220 В позволяет осуществлять питание блока сигнализации положения одним силовым кабелем, питающим электродвигатель механизма, а значит отказаться от дополнительных внешних преобразователей для питания блока сигнализации положения.The proposed block signaling position allows you to use it in multi-turn actuators due to the implementation of the position sensor multi-turn. The position sensor does not lose its value in case of loss of power to the position signaling unit and does not require the use of a backup power source. Implementation of a non-contact position sensor and limit switch block in the form of virtual switches, providing communication with external devices by the introduced interface unit to the network - can increase the reliability of the transmitted data of the output shaft position, reduce the number of physical connections to transmit complete information about the position of the output shaft. The introduction of a power source with a standard voltage of an industrial variable 220 V network allows you to power the position signaling unit with one power cable that feeds the mechanism motor, and therefore refuse additional external converters to power the position signaling unit.

Заявляемый блок сигнализации положения может быть неоднократно воспроизведен на современном оборудовании и планируется применить в механизмах исполнительных электрических, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость» для полезной модели.The inventive position signaling unit can be repeatedly reproduced on modern equipment and is planned to be used in executive electric mechanisms, which allows us to conclude that its criterion is “industrial applicability” for a utility model.

Claims

1. The position signaling unit, comprising an output shaft position indicator, a position sensor, a power supply unit, a sensor connection unit with inputs for connecting torque and temperature sensors, a limit switch unit, a data processing unit connected to an output shaft position indicator, a limit switch unit by outputs, and an input is connected in series with a position sensor and a sensor connection unit, characterized in that a network interface unit is connected associated with the outputs of the data processing unit and the limit switch block the power supply unit contains a power source with a standard voltage of an industrial variable network, and the position sensor is multi-turn.

2. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the multi-turn position sensor comprises a base plate and an upper plate, between which (n + 1) gear blocks with shafts are located, one of which is the sensor input shaft, a receiving device, magnetic elements located on each of the shafts, and each gear block contains multi-tooth and single-tooth wheels placed sequentially and rigidly fixed on the shaft, where n = 0, 1, 2, 3 ....

3. The position signaling unit according to claim 2, characterized in that the multi-tooth wheel of the gear block is made at least in the form of a sixteen-tooth wheel.

4. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the network interface unit is made in the form of a standard industrial interface.

5. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the limit switch unit is made in the form of virtual switches.

6. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the output shaft position indicator is made at least on a 4-digit digital indicator.