Датчик путі

Винахід відноситься до області автоматизації процесів у гірничодобувній промисловості і може бути використано стосовно засобів диспетчеризації й автоматизованих систем керування технологічними процесами. Відомий датчик положення комбайна /1/, що має квантований диск і диск розпізнавання напрямку переміщення. При обертанні квантованого диска формується сигнал переміщення, а коли виступ диска розпізнавання напрямку переміщення доходить до упора з однієї сторони і розміщується в зазорі зчитуючої головки між магнітом і магнітокерованим контактом, то формується сигнал напрямку переміщення. Коли квантований диск обертається в іншу сторону, виступ диска розпізнавання напрямку переміщення доходить до упора з іншої сторони і розміщується поза зазором зчитуючої головки. Магнітне поле магніту впливає на контакт, і він розмикає вихідний ланцюг напрямку переміщення. До недоліку датчика варто віднести наявність "похибки, яка викликана невизначеністю стану, зокрема, при визначенні місця розміщення комбайна виникає помилка підрахунку імпульсів переміщення, що обумовлена наявністю зони невизначеності напрямку переміщення при зміні напрямку руху. Крім того, наявність диска розпізнавання напрямку переміщення і квантованого диска, які механічно зв'язані між собою, ускладнює конструкцію і знижує надійність датчика. Найбільш близьким за технічним рішенням до датчика, який заявляється, є /2/ датчик путі, що має установлений на валу диск, джерело електроживлення, контролер і кнопки. При обертанні диска формується послідовність імпульсів, що обробляється в контролері. З виходу контролера інформація надходить на індикатор у виді путейних координат. До недоліку датчика варто віднести те, що він не забезпечує автоматичне визначення напрямку руху. Крім того, електроживлення світлового індикатора здійснюється безупинно, а це збільшує непродуктивні втрати електроенергії, що в умовах обмеження іскробезпечної потужності скорочує галузь застосування. Задачею винаходу є зниження електроспоживання датчика шляхом введення імпульсного електроживлення світлової індикації. Це дозволяє знизити вимоги до джерела електроживлення щодо електроємності та іскробезпеки, а також збільшити час безперервної роботи від автономного джерела електроживлення. Крім того, у пристрої, що заявляється, на рівні середньої лінії кола пелюстки диска з однієї сторони встановлений перший світлодіод, з іншої сторони пелюстки - перший фотодіод, а на відстані менше суми осьового кроку пелюстки диска і ширини пелюстки, але більше суми осьового кроку пелюстки диска і половини ширини пелюстки встановлений з однієї сторони другий світлодіод, а з іншої - другий фотодіод, що дозволяє автоматично контролювати пройдений шлях з урахуванням напрямку руху. Поставлена задача вирішується тим, що в датчик путі, що має встановлений на валу диск із пелюсткими і прорізними пазами, джерело електроживлення, контролер, два паралельно підключені до джерела електроживлення ланцюжка, кожен з яких має послідовно з'єднані резистор і світлодіод, включений у провідному напрямку, два фотодіоди і два формувача, перший вхід першого формувача з'єднаний з анодом першого фотодіода, а другий вхід - з другим входом другого формувача, катодом першого і другого фотодіода і з мінусом джерела електроживлення, причому перший вхід другого формувача з'єднаний з анодом другого фотодіода, дві замикаючі кнопки, один кінець першої кнопки з'єднаний з виходом першого формувача, а другий - з плюсом джерела електроживлення, один кінець другої кнопки з'єднаний з виходом другого формувача, а другий - з плюсом джерела електроживлення, відповідно до винаходу введений елемент АБО, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого формувача і першим входом контролера, другий вхід - з виходом другого формувача і з другим входом контролера, а вихід - з третім входом контролера, пороговий пристрій, вхід якого підключений до плюса джерела електроживлення, а вихід - до четвертого входу контролера, N-розрядний семисегментний індикатор, відповідні інформаційні входи кожного сегмента з'єднані між собою і з відповідними виходами контролера, дешифратор, N-ключів, інформаційні входи яких з'єднані з плюсом джерела електроживлення, виходи - з входом електроживлення відповідного розряду N - розрядного семисегментного індикатора, а входи керування - з відповідними виходами дешифратора, входи останнього з'єднані з адресними виходами контролера, діод, анод якого підключений до плюса джерела електроживлення, а катод - до плюсового входу електроживлення контролера, конденсатор, один кінець якого підключений до катода діода, а другий - до мінуса джерела електроживлення, на рівні середньої лінії кола пелюстки диска встановлюються з однієї його сторони перший світлодіод, з іншої - перший фотодіод, а на відстані менше суми осьового кроку пелюстки диска і ширини пелюстки, але більше суми осьового кроку пелюстки і половини ширини пелюстки встановлюється з однієї сторони диска другий світлодіод, а з іншої - другий фотодіод. Введення в пристрій N-ключів і дешифратора вигідно відрізняє датчик путі, що заявляється, від прототипу, оскільки скорочується електроживлення і знижуються вимоги із забезпечення іскробезпеки. У результаті датчик стає менш громіздким і більш зручним в експлуатації у вибухонебезпечних умовах. На фіг.1 зображена схема датчика путі. Датчик путі має встановлений на валу диск 1 з пелюсткими і прорізними пазами по периметру, джерело 2 електроживлення, контролер 3, резистори 4, 5, світлодіоди 6, 7, фотодіоди 8, 9, формувачі 10, 11, замикаючі кнопки 12, 13, елемент АБО 14, пороговий пристрій 15, Черезрядний семисегментний індикатор 161...16N, дешифратор 17, N-ключів 181...18N, діод 19, конденсатор 20. Датчик путі працює в такий спосіб. При вмиканні джерела 2 електроживлення на N-розрядному семисегментному індикаторі 161..16N відображається поточне положення датчика путі. При обертанні диска 1 навколо вала пелюсткими диска переривається світловий потік оптопар: світлодіод 6 - фотодіод 8 і світлодіод 7 - фотодіод 9. Цей світловий потік перетворюється фотодіодами 8, 9 в електричні імпульси, що надходять через формувачі 10, 11 відповідно на перший і другий входи контролера 3, а також на елемент АБО 14. З виходу елемента АБО 14 сигнал надходить на третій вхід контролера 3. Програма роботи контролера 3 передбачає підрахунок кількості імпульсів, що надходять на перший і другий входи, причому імпульс, що надходить на перший вхід, приймається, наприклад, як квант переміщення вгору, а на другий вхід - переміщення вниз. Напрямок переміщення визначається щораз, коли на виході елемента АБО 14 відсутній сигнал. При цьому на першому і другому входах контролера 3 також відсутній сигнал. Поява сигналу, наприклад, спочатку на першому вході, а потім на другому свідчить про рух датчика путі вгору, тому контролер веде підрахунок імпульсів щодо першого входу. При зміні напрямку руху датчика путі, після відсутності сигналів на першому, другому і третьому входах контролера 3 поява сигналу спочатку на вході 2 свідчить про рух датчика путі вниз, і підрахунок у цьому випадку буде вестися вже по другому входу. Стан фотодіодів 8, 9, коли на їхніх виходах одночасно відсутній сигнал, можливий завдяки тому, що на рівні середньої лінії кола пелюстки диска 1 встановлюється з однієї сторони світлодіод 6, з іншої - фотодіод 8, а на відстані менше суми осьового кроку пелюстки диска і ширини пелюстки, але більше суми осьового кроку пелюстки диска і половини ширини пелюстки встановлюються з однієї сторони світлодіод 7, а з іншої - фотодіод 9. Інформація про поточне положення датчика путі накопичується в контролері 3, перетворюється в Nрозрядний семисегментний код і надходить на N-розрядний семисегментний індикатор 161-16 N. Електроживлення на індикатор 161-16 N надходить через ключі 181–18N, керування якими здійснюється за допомогою контролера 3 через дешифратор 17. Контролер 3 формує команди на послідовне включення ключів 181–18N, що по черзі підключають індикатори 161-16 N до джерела 2 електроживлення. Частота включення індикатора 161-16 N обрана такою, щоб инерційність світіння й сприйняття світіння створювала ілюзію включення всіх розрядів семисегментного індикатора 161-16 N. Насправді в будь-який момент буде включено тільки один розряд індикатора. Таке рішення дозволяє знизити електроспоживання датчика путі а, виходить, і вимоги щодо енергоємності іскробезпечного автономного джерела електроживлення, а також дозволяє виключити регістри пам'яті на кожний з розрядів, що спрощує пристрій і знижує електроспоживання. Кнопки 12 і 13 призначені для початкової установки датчика путі. При відключенні джерела 2 електроживлення пороговий пристрій 15 формує сигнал запису в пам'ять контролера 3 інформації про місце розташування датчика путі. Зниження електроживлення не вплине на роботу контролера 3, на час, у який конденсатор 20 забезпечить нормальний режим контролера 3 для запису в пам'ять інформації про місце розташування датчика путі. Діод 19 запобігає розряду конденсатора 20 на інші елементи схеми. Сьогодні в інституті розроблений і виготовлений експериментальний зразок датчика путі. За результатами випробувань прийняте рішення про виготовлення експериментальної партії пристрою, що заявляється. Джерела інформації 1. Автоматизация и автоматизированные системы управления в угольной промышленности./ Под ред. Братченко Б.Ф.- М.: Недра,-1976.- С.249. 2. Бабиков Д. и др. Автоматизированная дефектоскопия рельсов // Современные технологии автоматизации М.: СТА-ПРЕСС, 2000.- №1.-С.56