БЛОК СИГНАЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к блокам сигнализации положения и может быть использована в электрических исполнительных механизмах.
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.
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:
- невозможность использования данного блока сигнализации положения в многооборотных исполнительных механизмах,
- большое количество физических связей для передачи полной информации о положении выходного вала, обусловленная применением электромеханических реле в блоке концевых выключателей,
- необходимость использования дополнительных внешних преобразователей для питания блока сигнализации положения.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.