2. ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA
Vyloženo 15. února 1961
PATENTNÍ SPIS č. 100477
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 54/1957 Sb.
JAROSLAV KŘEČAN, PRAHA
Způsob měření mechanických veličin a zařízení k provádění tohoto způsobu
. Přihlášeno 28. října 1959 (PV 6157-59)
Platnost patentu od 28. října 1959
Způsob pro vytváření polohově modulovaných průběhů při měření tlaku nebo jiných mechanických
veličin podle vynálezu slouží k zís
kání takového tvarovaného elektrického průběhu, který je vhodný
k přenosu informace s velikostí měřené veličiny na libovolnou vzdálenost, při minimálních nárocích na
vlastnosti přenosové cesty. Tento způsob je vhodný pro jednoduchou přeměnu na impulsový kód
vyjadřující hodnotu měřené veličiny v číselném údaji, jehož přesnost není ovlivněna velikostí nebo
frekvencí napájecího napětí.
Polohová impulsní modulace je výhodná pro přenos informací, protože při dané šířce
přenosového pásma spojovací cesty dává vhodný poměr signál šum a protože se snadno
převádí na číselné impulsové (binární) kódy umožňující další zvýšení poměru signál šum při
přenosu a přímý převod pro zobrazení nebo zápis ve formě číselného údaje. Dosud používané
polohové impulsové modulátory pracují téměř výhradně s elektrickým signálem, na který je
nutno měřenou neelektrickou veličinu před provedením konverse na polohově modulovaný
impulsový (elektrický) signál převést. Tento převod na elektrický signál se provádí nejčastěji
pomocí potènciometrů, indukčních vysílačů apod. Přesnost konverse mechanické výchylky
mechanického měřicího ústrojí na elektrický signál, např. pomocí potenciometrů, indukčních
vysílačů atd., závisí na okamžité hodnotě napájecího napětí, které musí
Vydáno 15. srpna 1961
3.
4. 2 100477
být proto stabilisováno. Modulační zařízení s konversí na elektrický signál a s připojením na
elektrický impulsový polohový modulátor jsou složitá a proto i nákladná, vyžadují stabilisaci
napájecích napětí a jejich přesnost bývá u většiny konstrukcí ovlivňována i teplotou okolí.
Podstatou vynálezu je způsob měření mechanických veličin a zařízení pro něj, určující okamžitou
hodnotu veličiny měřené výchylkovým měřicím ústrojím, např. Burdonovou trubicí tak, že se určuje doba,
. za kterou se dostane magnetické snímací ústrojí z polohy odpovídající poloze výchylkového ústrojí pro
minimální hodnotu měřené veličiny nebo pro polohu, která je zvolena jako výchozí, do polohy, ve které je
snímací ústrojí v okamžiku měření. Rychlost, kterou se magnetické snímací ústrojí pohybuje, může být
buď konstantní, nebo se v průběhu snímání může měnit. podle programu, nebo konečně může být
náhodně proměnná v čase, ale synchronní s rychlostí, popřípadě frekvencí, které je použito pro vyčíslení
přenášené informace na přijímací straně. Tento poslední případ nastane, když k pohonu snímacího a
vyčíslovacího ústrojí se použije střídavé elektrické sítě, jejíž okamžitá frekvence je náhodnou funkcí času.
•
Na obr. 1a a 1b je znázorněno ve dvou pohledech zařízení podl
vynálezu, pro impulsní polohovou modulaci pro přenos údaje tlaku,
který je měřen Burdonovou trubicí, a s pohybem magnetického snímacího elementu, vyvozovaným
synchronním motorkem. Obr. 2 znázorňuje příklad provedení s pohybem snímacího elementu,
odvozeným od kmitacího ústrojí, které je napájeno napětím s programovým průběhem. Na obr. 3 je
příklad provedení s magnetickým elementem, jehož pohyb je odvozen od měřicího ústrojí, a se snímací
hlavicí, jejíž periodický pohyb je způsobován vačkou poháněnou elektrickým synChronním motorkem.
Zařízení podle obr. 1a a 1b se skládá z kotouče 1, který je zhotoven z nemagnetického materiálu,
např. mosazi, hliníku, plastické hmoty apod., v kotouči je nasazeno několik, v nakresleném příkladu ,
vložek z magneticky tvrdého materiálu, na příklad z ocelového plechu, které jsou zmagnetovány.
Tloušťka vložek je co nejmenší, po případě jsou na konci opatřeny břitem. Kotouč 1 je uložen na hřídeli
synchronního motorku , se kterým je pevně spojen. Na témž hřídelíku je volně . uložena páka , která je
około tohoto hřídelíku volně otočná. S pákou 6 je spojena pevně snímací magnetická hlavice 3 obdobné
konstrukce, jako jsou hlavice pro snímání magnetického záznamu. Páka 6 je spojena táhlem 8 s
Burdonovou trubicí , která je v uvedeném příkladu měřicím ústrojím tlaku. Na obvodu kotouče 1 je
umístěna další snímací magnetická hlavice , která je pevná. Při změně tlaku P se deformuje trubice 7 a
mění vzájemná poloha hlavice 3 a hlavice . Při nulovém
tlaku P a tedy při výchozí poloze hlavice 3 jsou hlavice 4 a 3 oproti
sobě posunuty na příklad o 180°. V naznačeném příkladu při 8 magnetických vložkách 2 je pracovní
rozsah . Průchodem některé vložky 2 před štěrbinou hlavic 3 a 4 se vyvolá impuls ve vinutí těchto hlavic.
Hlavice mohou být spojeny svým vinutím paralelně, v sérii nebo mohou být připojeny dvěma
samostatnými vedeními. Podle délky spojovacího vedení mezi čidlem a vyhodnocovacím zařízením se
impulsy příslušně zesílí vloženým zesilovačem. . Změnou polohy hlavice 3 oproti hlavici 4 se mění
vzájemná poloha výstupních impulsů, tato vzájemná časová
odlehlost impulsů je tedy nositelem informace velikosti měřené veličiny.
Na obr. 2 je provedení zařízení, podle vynálezu, které se skládá
z měřicího ústrojí , kterým je Burdonova trubice, z páky 6 spojené
táhlem 14 s měřićím ústrojím, hlavice 3 připevněné k páce , Az páky
7. 110
130
3 - 100477
tvrdého materiálu a zmagnetována? Dále obsahuje páku 13, která je spojena s pákou 1b
opěrkou 11 a s kmitačkou 8 opěrkou 12. V páce 13 zhotovená rovněž z nemagnetického
materiálu je uložena magnetická vložka 22, která se pohybuje před štěrbinou snímací hlavičky .
Kmitačka 8 se pohybuje v poli permanentního magnetu . Páka 10 kmitá periodicky před hlavicí
3 a páka 13 před hlavicí . Vzájemná poloha impulsů z paralelně, sériově nebo jinak zapojených
hlavic 3 a 4 závisí na relativní poloze hlavice 3 a 4 a tím i na tlaku v trubici .
Další příklad provedení zařízení podle vynálezu je na obr. 3. Toto provedení je zvláště
vhodné tehdy, když měřicí ústrojí má malý pře
stavný moment. Měřicí ústrojí se skládá ze snímací hlavice 3 spojené.
pevně s pákou , která je volně uložená na čepu společně s pákou 15. Páka 6 je periodicky vychylována
vačkou 14, která je poháněna synchronním (nebo jiným) elektromotorem. Vzájemná poloha impulsů
modulovaného průběhu je závislá na relativní poloze páky 15 s magnetickým nástavcem 21 a páky 17,
pevně uložené, s magnetickým nástavcem (vložkou) 22. Impulsy vznikají u tohoto příkladu provedení v
jediné hlavici , která periodicky kývá. Šířka hlavice je taková, že současně může snímat nástavce 21 i 22,
pokud páka 15 je v jedné rovině. Páky 15 a 17 jsou uspořádány za sebou, takže při nulové, po případě
výchozí poloze leží vložky 21 a 22 v jedné rovině, jsou současně snímány hlavicí 3 a vytvářejí jediný
impuls. Pro každou jinou vzájemnou polohu pák 1715 vznikají impulsy dva a jejich vzájemná
časová odlehlost je tedy opět nositelem informace s hodnotou měřené
veličiny. Tvarem vačky 14 je možno ovlivnit převodní charakteristiku mezi měřenou veličinou a výstupním
signálem popisovaného impulsního čidla.
Na obr. 4 je schematicky znázorněn tvar výstupního modulovaného signálu. Impuls 19 odpovídá
nulové úrovni nebo výchozí hodnotě měřené veličiny, vzdálenost mezi impulsem 19 a impulsem 20 je
nositelem informace, vzdálenost 21 je přitom současně měřicí periodou a maximem měřicího rozsahu
(maximem vzdálenosti 18. Impuls 20 může zaujmout
libovolnou polohu v periodě 21.
Způsob a zařízení podle vynálezu má opróti dosud používaným řešením způsobů a zařízení pro
převod neelektrických vėličin, na příklad tlaku, lineárních a úhlových posunů atd., měřených výchylkovým
měřicím ústrojím, tu výhodu, že provádí modulaci bezprostředně, bez mezikonverse, na příklad na
elektrické napětí, nebo na jinou elektrickou veličinu, rychlost konverse přitom není omezena a může činit
zlomky ms pro jednu periodu, na rozdíl od konvertorů s mechanickými kontakty, kde je tato doba řádově
desetiny vteřiny. Konvertor podle vynálezu neobsahuje také žádné součásti s omezenou životností, jako
je tomu u konvertorů fotoelektrických, kde omezujícím činitelem je životnost fotonky a žárovek.
Předností konvertoru podle vynálezu je také možnost přepínat výstupní signál pomocí
bezkontaktových obvodů, na příklad polovodi
čových diodových přepínacích matic, protože napětí impulsu neovliv
ňuje přesnost přenosu informace.
Předností oproti čidlům s přenosem ve formě napěťového nebo
proudového elektrického signálu je mnohem menší vliv vindukovaného nežádoucího signálu a
8. šum spojovacího vedení, podstatně větší pří
pustný útlum vedení a tím i možnost přenosu výstupního signálu na velkou vzdálenost. Nezávislost
informačního obsahu na amplitudě impulsového průběhu zjednodušuje vložené zesilovače a odstraňuje
nutnost stabilizace použitých napájecích zdrojů.
Zařízení : podle vynálezu je možno použít na příklad ve spojení
9.
10. 160
170
4 100477
s číslicovou měřicí ústřednou nebo ve spojení se samočinným číslicovým
počítačem pro regulaci technologických procesů v energetice, chemii, v hutích, potravinářském průmyslu
apod.
Předmět patentu
1. Způsob měření mechanických veličin, vyznačený tím, že měřená veličina se převede na úhlovou
výchylku snímacího elementu tak, že tato výchylka je v dané funkční závislosti na hodnotě měřené
veličiny, uvažované od pevného bodu, ve kterém je pevně uložen druhý snímací element, přičemž na
obatyto elementy působí další element, který se pohybuje před snímacími elementy a vybudí v nich
elektrické impulsy tak, že časová odlehlost impulsu v pevném a vychylovaném snímacím elementu je
měřítkem velikosti měřené veličiny.
2. Způsob měření mechanických veličin, vyznačený tím, že měřená veličina se převede na úhlovou
výchylku budicího elementu tak, že tato výchylka je v dané funkční závislosti na hodnotě měřené veličiny,
přičemž výchylka je uvažována od pevného výchozího bodu, ve kterém je umístěn druhý budicí element,
přičemž oba budicí elementy působí na snímací element, který se pohybuje před budicími elementy,
které v něm vybudí dva impulsy tak, že časová odlehlost těchto impulsů je měřítkem velikosti měřené
veličiny.
3. Způsob podle bodů 1 a 2 vyznačený tím, že pohyb budicího nebo snímacího elementu se děje
náhodnou rychlostí, ale synchronně s pohybem nebo napájecí frekvencí vyhodnocovacího zařízení, což
se zajistí propojením na stejnou elektrickou napájecí síť. -
. Zařízení pro provádění způsobu podle bodů 1 a 3, vyznačené tím, že snímací element (3) je uložen
na otočném ramenu , otočném kolem téhož bodu jako kotouč (1) nesoucí budicí elementy , který je
poháněn elektromotorem (5), a že snímací element (3) je spojen táhlem s měřicím ústrojím (7), přičemž
tímto táhlem se převádí lineární nebo jiný pohyb měřícího ústrójí (7) na úhlovou výchylku ramena (6),
které nese snímací element (3).
5. Zařízení pro provádění způsobu podle bodů 1 a 3, vyznačené tím, že snímací elementy (3 a 4)
jsou pohybovány periodicky oproti pohyblivému a pevnému budicímu elementu (21 a 22) pomqcí
elektrodynamického budícího ústrojí (8 a 9), které je napájeno tvarovaným proudovým průběhem.
. Zařízení pro provádění způsobu podle bodů 2 a 3, vyznačené tím, že snímací element (3)
je spojen s vačkovým ústrojím (14) poháněným elektromotorem (5) a jeden z budicích elementů
(21) je spojen pevnou nebo pružnou vazbou s měřicím ústrojím (7) a druhý budicí element (22)
je uložen pevně.
severografia, n. p, závod da
