Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мои изобретения
.pdf
121
тельно стола–планшета 9, натянуты тросы 23÷26, удерживающие пишущий узел 27. Каждый трос 23÷26 закреплен на корпусе пишущего
узла 27. Части корпусов кареток 10÷13 являются якорями линейных
электродвигателей.
Графопостроитель работает следующим образом.
На вход блоков управления линейными электродвигателями (не
показаны) подаются электрические сигналы, пропорциональные текущим координатам Х и У. При этом электромагнитные силы, созданные токами индукторов 5÷8 линейных электродвигателей, непосредственно приложены синфазно к кареткам 10÷13. Под действием
электромагнитных сил каретки 10÷13, перемещаясь по направляющим 1÷4, перемещают тросы 23÷26, которые, обкатываясь по шкивам
14÷21 и 22, перемещают пишущий узел 27 по заданной траектории.
Информация регистрируется на столе–планшете 9.
Благодаря закреплению на пишущем узле четырех тросов, каждый из которых натянут на шкивы, установленные в двух смежных,
взаимно перпендикулярных, подвижных боковых каретках, и на шкивы, оси вращения которых установлены неподвижно относительно
стола–планшета, не возникают колебания пишущего узла, что повышает точность регистрации графической информации.
Формула полезной модели
Графопостроитель, содержащий стол-планшет с направляющими
боковых кареток, пишущий узел, связанный тросами с подвижными
боковыми каретками, перемещение которых по направляющим обеспечивают электромагнитные силы, созданные индукторами линейных
электродвигателей, отличающийся тем, что на пишущем узле закреплены четыре троса, каждый из которых натянут на шкивы, установленные в двух смежных, взаимно перпендикулярных, подвижных боковых каретках, и на шкивы, оси вращения которых установлены неподвижно относительно стола–планшета.
122
№ 164300. Электроизмерительный прибор
МПК G01D 5/00, G01R 5/00 (2006.01).
Заявка: 2015146275/28, 27.10.2015.
Опубликовано 27.08.2016. Бюллетень № 24.
Автор: В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное обра-
зовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ульяновский государственный технический университет»
Полезная модель относится к области измерительной техники и
может быть использована в системах с автоматическим сбором
информации о значениях измеряемых величин для стрелочных
приборов.
Известен электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком, образованным стрелочным указателем и нанесенной
на шкалу системой неподвижных электродов из токопроводящего материала (см. патент РФ № 1308018, G01R 35/00, Б.И. № 14, 1997). Под
действием измеряемого сигнала подвижная часть прибора поворачивается, и указатель изменяет свое положение относительно оцифрованных отметок шкалы, а значит, и относительно слоев проводящего
материала, расположенных соосно с оцифрованными отметками.
При прохождении указателем середины оцифрованной отметки электрическая емкость между указателем и соответствующим слоем проводящего материала максимальна.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного электроизмерительного прибора, относится невозможность идентификации слоя,
над которым в данный момент находится стрелка, при произвольном
характере изменения входного сигнала прибора.
Наиболее близким электроизмерительным прибором того же назначения к заявленному прибору по совокупности признаков является
прибор с встроенным емкостным датчиком, образованным стрелоч-
123
ным указателем и нанесенными на шкалу неподвижными электродами из токопроводящего материала, электрически изолированными как
от шкалы, так и от остальных элементов конструкции прибора, в котором система неподвижных электродов представляет собой дугообразный слой с центром на оси вращения стрелки, разделенный пазом
на две части, при этом имеется дополнительный дугообразный слой,
(см. патент РФ № 2122180, G01D 5/00, G01R 5/00, Б.И. № 32, 1998) и
принятый за прототип.
Форма паза между электродами выбирается такой, что площади
перекрытия неподвижных электродов и стрелки при ее повороте в одну сторону изменяются монотонно и дифференциально относительно
друг друга, при этом выходные емкости электродов также будут изменяться дифференциально и монотонно. Емкость между дополнительным дугообразным слоем и стрелкой зависит только от расстояния между стрелкой и шкалой, что позволяет вносить поправку в показания емкостного датчика на изменение зазора между стрелкой и
шкалой.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного электроизмерительного прибора с встроенным емкостным датчиком, принятого за прототип, относятся дополнительные погрешности емкостного датчика, вызванные наклоном стрелки относительно плоскости шкалы.
Технический результат – исключение дополнительных погрешностей встроенного емкостного датчика, вызванных наклоном стрелки
относительно плоскости шкалы.
Указанный технический результат при осуществлении полезной
модели достигается тем, что известный электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком содержит шкалу с нанесенными на нее неподвижными электродами из токопроводящего материала, электрически изолированными как от шкалы, так и от осталь-
124
ных элементов конструкции прибора, и стрелочный указатель из токопроводящего материала.
Особенностью является то, что система неподвижных электродов
представляет собой три концентрических дугообразных слоя с центром на оси вращения стрелки, отделенных друг от друга пазами, при
этом средний слой разделен пазом на две части с возможностью дифференциального и монотонного изменения емкостей между стрелкой
и каждым из двух полученных таким образом электродов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлен вид спереди на электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком углового положения стрелочного указателя, а также вид сбоку в сечении А-А.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата,
заключаются в следующем.
Электроизмерительный прибор содержит шкалу 1 с нанесенными
на нее неподвижными электродами 3, 4, 5 из токопроводящего материала, электрически изолированными как от шкалы 1, так и от остальных элементов конструкции прибора, и стрелочный указатель 6
из токопроводящего материала. Система неподвижных электродов 2,
3, 4, 5 представляет собой три концентрических дугообразных слоя с
центром на оси вращения стрелки 6, отделенных друг от друга паза-
125
ми, при этом средний слой разделен пазом на две части с возможностью дифференциального и монотонного изменения емкостей
между стрелкой 6 и каждым из двух полученных таким образом
электродов 3, 4.
Электроизмерительный прибор работает следующим образом.
Под действием измеряемого сигнала стрелка 6 изменяет свое положение относительно отметок шкалы 1 и системы неподвижных
электродов 2, 3, 4, 5.
При нахождении стрелки 6 в зоне электродов 2, 5 выходные емкости соответствующих электродов не зависят от угла поворота стрелки 6, но изменяются в зависимости от расстояния между стрелкой 6 и
соответствующим участком шкалы 1.
Площади перекрытия неподвижных электродов 3, 4 и стрелки 6
при ее повороте в одну сторону изменяются монотонно и дифференциально относительно друг друга, при этом выходные емкости электродов 3, 4 также будут изменяться дифференциально и монотонно.
Выходные емкости между стрелкой 6 и неподвижными электродами 2, 5 не зависят от угла поворота стрелки 6 и могут использоваться для ввода поправок как на изменение зазора между стрелкой 6 и
шкалой 1, так и на угол наклона стрелки 6 к плоскости шкалы 1.
Исследования показали, что предлагаемый электроизмерительный
прибор с встроенным емкостным датчиком углового положения стрелочного указателя имеет возможность компенсации погрешностей,
вызванных изменением зазора между стрелкой и шкалой, а также наклоном стрелки относительно плоскости шкалы.
Предлагаемый электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком углового положения стрелочного указателя может
найти применение в измерительных системах со стрелочными приборами и автоматическим сбором информации о значениях контролируемых величин.
126
Формула полезной модели
Электроизмерительный прибор, содержащий корпус, шкалу с нанесенными на нее неподвижными электродами из токопроводящего
материала, электрически изолированными как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции прибора, и стрелочный указатель из
токопроводящего материала, отличающийся тем, что корпус прибора
выполнен металлическим с нанесенным на внутреннюю поверхность
лицевой панели электростатическим прозрачным экраном, а система
неподвижных электродов представляет собой три концентрических
дугообразных слоя с центром на оси вращения стрелки, отделенных
друг от друга пазами, при этом средний слой разделен пазом на две
части с возможностью дифференциального и монотонного изменения
емкостей между стрелкой и каждым из двух полученных таким
образом электродов.
№ 170239. Графопостроитель
МПК G06K 15/22 (2006.01). Заявка: 2016140328, 11.10.2016.
Опубликовано 18.04.2017. Бюллетень № 11.
Автор: В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное обра-
зовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ульяновский государственный технический университет»
Полезная модель относится к вычислительной технике, в частности к устройствам вывода графической информации, и может быть
использована для отображения быстропротекающих процессов.
Известны графопостроители, содержащие стол-планшет с направляющими, пишущий узел, укрепленный тросами, натянутыми на
шкивы, установленные в корпусах подвижных боковых кареток, являющиеся якорями линейных электродвигателей, (см. авт. свид.
СССР № 877587, G06K 15/22, Б.И. № 40, 1981). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при
использовании известного графопостроителя, относятся колебания
127
пишущего узла при его перемещениях подвижными боковыми каретками, вызванные массой пишущего узла и свойством натянутых тросов совершать поперечные колебания, что приводит к понижению
точности отображения графической информации.
Наиболее близким графопостроителем того же назначения к заявленному графопостроителю по совокупности признаков является графопостроитель, содержащий стол–планшет с направляющими боковых кареток, подвижные боковые каретки, перемещение которых по
направляющим обеспечивают электромагнитные силы, созданные
индукторами линейных электродвигателей, пишущий узел, закрепленный четырьмя тросами, каждый из которых натянут на шкивы, установленные в двух смежных, взаимно перпендикулярных подвижных боковых каретках, и на шкивы, оси вращения которых установлены неподвижно относительно стола–планшета, (см. патент на полезную модель РФ № 164239, G06K 15/22, Б.И. № 23, 2016) и принятый за прототип.
На вход блоков управления линейными электродвигателями подаются электрические сигналы, пропорциональные текущим координатам Х и У. При этом электромагнитные силы, созданные токами
индукторов линейных электродвигателей, непосредственно приложены синфазно к подвижным боковым кареткам. Под действием электромагнитных сил подвижные боковые каретки перемещают через
соответствующие тросы пишущий узел по заданной траектории.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже результата при использовании известного графопостроителя, принятого
за прототип, относится отсутствие датчиков положения подвижных
боковых кареток, что приводит к понижению точности отображения
графической информации.
Технический результат – повышение точности отображения графической информации.
128
Указанный технический результат при осуществлении полезной
модели достигается тем, что известный графопостроитель содержит
стол–планшет с направляющими боковых кареток, подвижные боковые каретки, перемещение которых по направляющим обеспечивают
электромагнитные силы, созданные индукторами линейных электродвигателей, пишущий узел, закрепленный четырьмя тросами, каждый
из которых натянут на шкивы, установленные в двух смежных,
взаимно перпендикулярных подвижных боковых каретках, и на шкивы, оси вращения которых установлены неподвижно относительно
стола-планшета.
Особенностью является то, что на столе–планшете установлены
датчики углов поворота таких двух шкивов, которые вращаются в одном направлении при перемещении подвижных боковых кареток по
оси У, и вращаются в противоположных направлениях при перемещении подвижных боковых кареток по оси Х.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлена схема предлагаемого графопостроителя.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата,
заключаются в следующем.
Графопостроитель содержит направляющие 1÷4 и индукторы 5÷8
линейных электродвигателей, укрепленных неподвижно относительно прямоугольного стола–планшета 9. На направляющих 1÷4 установлены подвижные боковые каретки 10÷13 со шкивами 14÷21, оси
вращения которых ориентированы перпендикулярно плоскости стола–планшета 9. На шкивы 14÷21 подвижных боковых кареток 10÷13 и
шкивы 22, установленные на столе–планшете 9, натянуты тросы
23÷26, удерживающие пишущий узел 27. Каждый трос 23÷26 закреплен на корпусе пишущего узла 27. Части корпусов подвижных боковых кареток 10÷13 являются якорями линейных электродвигателей.
129
На столе–планшете 9 установлены датчики 28, 29 углов поворота
шкивов 22.
Графопостроитель работает следующим образом.
На входы блоков управления линейными электродвигателями (не
показаны) подаются электрические сигналы, пропорциональные текущим координатам Х и У. При этом электромагнитные силы, созданные токами индукторов 5÷8 линейных электродвигателей, непосредственно приложены синфазно к подвижным боковым кареткам
10÷13. Под действием электромагнитных сил подвижные боковые каретки 10÷13, перемещаясь по направляющим 1÷4, перемещают тросы
23÷26, которые, обкатываясь по шкивам 14÷21 и 22, перемещают пишущий узел 27 по заданной траектории.
130
Два датчика 28, 29 углов поворота шкивов 22 установлены на такие шкивы 22, которые вращаются в одном направлении при перемещении подвижных боковых кареток 11, 13 по оси У, и вращаются в
противоположных направлениях при перемещении подвижных боковых кареток 10, 12 по оси Х. Информация регистрируется на столе–
планшете 9.
Углы α28, α29 поворота датчиков 28, 29, установленных на шкивах
22, вызванные перемещениями подвижных боковых кареток 10÷13,
определятся из уравнений:
α28 = (1/r)·(х – у); α29 = (1/r)·(х + у), (1)
где r – радиус шкивов 22 (при условии, что шкивы 22 имеют одинаковые радиусы r); х – перемещение подвижных боковых кареток 10, 12
по оси Х; у – перемещение подвижных боковых кареток 11, 13
по оси У.
Выходные сигналы U28, U29 датчиков 28, 29 связаны с углами α28,
α29 следующими зависимостями:
U28 = к·α28; U29 = к·α29, (2)
где к – коэффициент пропорциональности.
Решая совместно уравнения (1, 2), получим:
х = (r/2к)·(U29 + U28); у = (r/2к)·(U29 – U28). (3)
Для измерения перемещения подвижных боковых кареток 10, 12
по оси Х нужно сигналы с двух датчиков 29, 28 углов поворота шкивов 22 сложить и умножить на (r/2к).
Для измерения перемещения подвижных боковых кареток 11, 13
по оси У нужно сигналы с двух датчиков 29, 28 углов поворота шкивов 22 вычесть и умножить на (r/2к).
Измерение перемещений подвижных боковых кареток в процессе
работы графопостроителя позволяет повысить точность отображения
графической информации.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]