ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : AUTOMATYKA z . 14
________ 1969 Nr k o l . 267
Dr i n ż . K a z im ie r z Gołę bi ows ki I n s t y t u t M e t a l u r g i i Żelaza G l i w i c e , u l . K. M ia r k i 12/14 3 . 4 . CYFROWY MIERNIK DŁUGOŚCI RUR
1. W s t ę p
K on ie czn oś ć pomiaru d ł u g o ś c i r u r wynika ni e t y l k o z t y t u ł u r o z l i c z a n i a p r o d u k c j i pomiędzy d ost aw cą a o d b i o r c ą , między jednym lub drugim wydziałem produkcyjnym, l e c z ta kże z p r z y czyn ekonomicznyoh i t e c h n o l o g i c z n y c h . Te o s t a t n i e c z y n n i k i ma
j ą m i e j s c e wtedy, gdy mi er ni k d ł u g o ś c i r u r j e s t włączony w c y k l p r o duk cy jn y. J ak o p r z y k ł a d p o tr ze b y pomiaru d ł u g o ś c i r u r może po słu ży ć c i ę c i e r u r na odc'inki handlowe, co ma m i e j s c e na go
rąc y ch walcowniach r u r , wyposażonych w r e d u k t o r y . Rura w t a kim przypadku może być optymalnie p o o i ę t a j e d y n i e wtedy, gdy b ę d z ie znana j e j d ł u g o ś ć i d o p u s z c z a ln e t o l e r a n c j e w d ł u g o ś c i a c h c i ę t y c h odcinków.
Z innym przykładem po tr ze b y pomiaru d ł u g o ś c i produkowanych ru r spotykamy s i ę przy u s t a l a n i u c i ę ż a r u ic h jednego metra b i e ż ą c e g o , oo ma m i e j s c e w walcowniach pielgrzymowych. Znając bowiem c i ę ż a r jedn ost ko wy , możemy prowadzić pr o d u k cj ę ru r w ujemnych t o l e r a n c j a c h wymiarowych (d o ty c z y g r u b o ś c i ś c i a n e k ) , p r z e z oo zyskujemy na m a t e r i a l e .
J a k z powyższego w i d a ć , pomiar d ł u g o ś c i rur ma dużo zna
c z e n ie t e c h n i c z n e . Należy Jednak dod ać, że sam pomiar d ł u g o ś c i , choć doty czy p r o s t e j w i e l k o ś c i f i z y c z n e j , napotyka na duże t r u d n o ś c i t e c h n i c z n e , co o d z w i e r o i a d l a s i ę w s t o s o w a n i u r ó ż n o ra k ic h metod i k o n s t r u k c j i mierników d ł u g o ś c i [i i 2] »
Opisany m ie r n ik d ł u g o ś c i , opracowany p r z e z Zakład Automa
t y k i IMŻ, j e s t cyfrowym miernikiem uniwersalnym, ponieważ za Jago pomocą można mierzyć d ł u g o ś ć r u r p o r u s z a j ą c y c h s i ę na samotoku lub p o z o s t a j ą c y c h w spoczynku, z tym jed na k z a -
254 K a z im ie r z G o łę b io w sk i s t r z e ż e n i e m , że w tym o s t a t n i m przypadku muszą one byó p r z e s u wane na s t a n o w i s k u pomiarowym do p o cz ą t k u l i n i a ł u pomiarowego.
Poza tym mi er ni k d ł u g o ś c i n a d a j e s i ę do r u r gorąoych lub zim
nych 1 o ś r e d n i c a o h z m ie n ia ją o y c h s i ę w doś<5 s z e r o k i c h g r a n i c a c h .
2 . Metoda pomiaru
Pomiar d ł u g o ś c i r u r s k ł a d a s i ę z dwóch etapów: n a j p i e r w mier
n i k o k r e ś l a d łu g o ś ó r u ry w w i e l o k r o t n o ś o i miary metrowej, a w drugim e t a p i e p o z o s t a ł ą cz ęśó rury m n i e j s z ą od jed ne go m e tr a, w j e d n o s t k a c h centymetrowych.
R e a l i z a c j ę t e j metody pomiaru przeprowadzono w ta n s p o s ó b , że wzdłuż d r o g i b i e g u r u r utworzono l i n i a ł z przekaźników f o - t o e l a k t r y c z n y o h r o z s t a w i o n y c h między s o b ą o jede n me tr, za po
mocą k t ó r e g o mierzy s i ę r u r ę w j e d n o s t k a c h metrowych, z a ś po
z o s t a ł ą ozęś ó r u ry - m n i e j s z ą od jednego metra - mierzy s i ę za pomocą pomiarowej r o l k i i s p r z ę g n i ę t y m z n i ą prz et wo rn ik ie m elektro ma gne tyc zn ym , z am ien iaj ący m obwód pomiarowej r o l k i na i m p u l s y , przy czym dwa impulsy odp ow ia da ją jednemu centyme
t r o w i obwodu r o l k i . Z as to so w a ni e pow yższej z a l e ż n o ś c i pomiędzy obwodem pomiarowej r o l k i a impulsami p r z e t w or n ik a e le k tro ma gn e
t y c z n e g o , umożliwia pomiar odcinka centymetrowego z d o k ł a d n o ś c i ą - 1 / 2 cm, co w e f e k c i e zapewnia pomiar ru ry z d o k ł a d n o ś c i ą - 1 om (odoinek centrymetrowy ma p o c z ą t e k i k o n i e c , więc przy takim s t o s u n k u obwodu r o l k i do i l o ś c i impulsów pr z e tw or ni k a el e k tr o m a g n e t y c z n e g o s ą one o k r e ś l o n e z d o k ł a d n o ś c i ą - 1 / 2 cm).
Zasadę pomiaru uwidooznlono na r.ys. 1, a d z i a ł a n i e t e g o uk ła d u j e s t n a s t ę p u j ą c e . P r z e k a ź n i k i f o t o e l e k t r y c z u e i z nimi w s p ó ł p r a c u j ą c e n a ś w i e t l a c z e s ą r o z s t a w i o n e w o d l e g ł o ś c i a c h
oo j ed e n m e tr . P o r u s z a j ą o a s i ę r u r a samotoku k o l e j n o je p r z e s ł a n i a , wywołując tym samym s y g n a ł y , k t ó r e sumowane d a j ą d ł u gośó ru ry w pełnych j e d n o s t k a c h mstrcwyoh. J e ż e l i r u r a swoim czołem o s i ą g n i e oś o pt yc zn ą p r z e k a ź n i k a f o t o e l e k t r y c z n e g o np.
Ffj ( p o ł o ż e n i e ru ry oznaczono l i n i ą pr z e r y w a n ą ) , wtedy mamy na l i c z n i k u z a r e j e s t r o w a n e t r z y s y g n a ł y pochodzące od t r z e c h przekaźników f o t o e l e k t r y c z n y c h F^ 1 F ^, oo zn ao zy , że rura ma p r z y n a j m n ie j 3 m d ł u g o ś c i .
Cyfrowy m ie r n ik d ł u g o ś c i r u r 255
Rys.1«UkładpomiarowyskładaJąoysię z liniałuprzekaźnikówfotoelektryoznyohi rolki 1 - naświetlacze,,2 - przekaźniki fotoelektryozne, 3 - rura, 4 - rolka pomiarowa,5 - przetwornikelektromagnetyczny
256 K a z im ie r z G o łę b io w sk i Zakryty p r z e k a ź n i k f o t o e l e k t r y o z n y F s j e d n o c z e ś n i e otw ie r a bramkę b l o k u j ą c ą w e j ś c i e impulsów pr ze tw or ni k a e l e k t r o n a - g n e t y cz n e go do dekad centymetrowych. Z c h w i lą z e j ś c i a końca r u ry z o s i o p t y c z n e j p r z e k aź n ik a f o t o e l e k t r y c z n e g o F2 , dekady centymetrowe z o s t a n ą zablokowane.
Oznacza t o , źe i l o ś ó impulsów z a r e j e s t r o w a n a p r z e z l i c z n i k centrymetrów j e s t p r o p o r c j o n a l n a do d ł u g o ś c i odcinka o zna oz o- nego na r y s . 1 l i t e r ą x .
D z i ę k i z a s t o s o w a n i u metody m i e s z a n e j (metoda bezstykowa w o d n i e s i e n i u do j e d n o s t e k metrowych i stykowa - ce nty me tro wych) można w dośó p r o s t y s po só b uzyskaó wynik pomiaru z du
żą d o k ł a d n o ś c i ą , gdyż b ł ą d wnoszony przez r o l k ę pomiarową na s k u t e k w y s t ę p u j ą c e g o p o ś l i z g u pomiędzy r o l k ą a po wi er zc hni ą r u r y o d n o s i s i ę t y l k o do odcinka ru ry m n i e j s z e g o od jednego m e t r a , co w d o d n i e s i e n i u do j e j o a ł k o w i t e j d ł u g o ś c i nie ma w i ę k s z e g o z n a c z e n i a . Według danyoh l i t e r a t u r o w y c h i własnych
pomiarów w y s t ę p u j ą c y p o ś l i z g waha s i ę w g r a n i c a c h od 0 , 2 do 0 , 5$ , c z y l i na odcinku jednego metra b ł ą d z tego powodu może wynieśó 2 r 5 mm. Bł ąd ten nawet może byó m ni e js zy j e ś l i zwa
ży s i ę , że pomiar odcinka centymetrowego odbywa s i ę za po
mocą r o l k i , s t y k a j ą c e j s i ę z r u r ą w j e j środkowej o z ę ś c i ( t a k j a k na r y s . 1 ) , a nie na s k r a j a o h r u r y , oo zn a cz ni e poprawia waru nki pomiaru, gdyż prędkośó obwodowa r o l k i w tym m i e j s c u
j e s t równa l u b b a rd z o z b l i ż o n a do p r ę d k o ś o i l i n i o w e j posuwu r u r y .
Celem z a b e z p i e c z e n i a r o l k i pomiarowej przed j e j szybkim z n i s z c z e n i e m , poza j e j utwardzeniem, zastosowano u r z ą d z e n i e pneumatyczne, k t ó r e dosuwa r o l k ę do r u ry d o p i e r o po p r z e j ś c i u j e j p o cz ą t k u poza oś zamocowania r o l k i , a odsuwa od r u ry p r z e d w y jś ci e m końca ru ry z o s i zamocowania r o l k i (końce i p o c z ą t k i r u ry s ą zwykle obcinane za pomocą p i ł y t a r c z o w e j 1 mają o s t r e k r a w ę d z i e ) .
3 . Sposób r o z w i ą z a n i a ukł adu e l e k t r o n i c z n e g o
R e a l i z a c j ę powyższej metody pomiaru z punktu wid z en ia e l e k t r o n i k i można przepr owa dzi ó w dwóch w a r i a n t a c h . V/ pierwszym przypadku p o r u s z a j ą c e s i ę c z o ł o ru ry z a s ł a n i a k o l e j n o p r z e -
C.7frowy m ie rn ik d ł u g o ś c i ru r 257 k a ź n i k i f o t o e l e k t r y c z n e F^ , F ^ i t d . , przy czym każde przerwa
n i e p r z e z r u r ę s t r u m i e n i a ś w i e t l n e g o powoduje wygenerowanie jednego imp ul su , kt ó ry i d z i e do sumatora z l i c z a j ą c e g o d ług ośó ru ry w J e d n o s t k a c h metrowych. Zatem w tym r o z w i ą z a n i u pomiar d ł u g o ś c i ru ry w j e d n o s t k a c h metrowych odbywa s i ę w c z a s i e j e j ru oh u .
W drugim przypadku pomiar d ł u g o ś c i r u ry w j e d n o s t k a c h me
trowych odbywa s i ę r a c z e j " s t a t y c z n i e " , ponieważ pr ze cho dz ąc e c z o ł o r u ry p r z e z o s i e optyczne p o s z c z e g ó ln y c h przekaźników f o - t o e l e k t r y c z n y c h ( F ^ , F^ i t d . ) n ie wygenerowuje impulsów. Okre
ś l e n i e d ł u g o ś c i rury w j e d n o s t k a c h metrowych odbywa s i ę pr z e z w y l i c z e n i e w o p a r c i u o s t a n ( z a s ł o n i ę t y i n l e z a s ł o n l ę t y ) dwóch s ą s i e d n i c h przekaźników f o t o e l e k t r y c z n y c h , k t ó r e n a s t ę p u j e w c h w i l i z a s ł o n i ę c i a o s t a t n i e g o p r z e k a ź n ik a f o t o e l e k t r y c z n e g o , zabudowanego na s t a n o w i s k u pomiarowym.
J e ż e l i d łu g o ś ó r u r y ni e p r z e k r a c z a np. c z t e r e c h metrów, wtedy mamy s y t u a c j ę j a k p r z e ds t a w i on o na r y s . 1 i p r z e k a ź n ik f o t o e l e k t r y o z n y o nr F^ i n l o j u j e pomiar r u r y w j e d n o s t k a c h me
trowych ( r u r a w o z a s i e pomiaru zajmuje p o ł o ż e n ie wyrysowane l i n i ą p r z e r y w a n ą ) . Układ l o g i o z n y u s t a l a d łu g o ś ó r u ry w j e d n o s t kach metrowych na po dst aw ie s t w i e r d z e n i a odmiennych sygnałów s ą s i a d u j ą o y c h ze s o b ą przekaźników f o t o e l e k t r y o z n y o h . W r o z p a trywanym przypadku j a k na r y s . 1 odmienne s y g n a ł y mają p r z e k a ź n i k i f o t o e l e k t r y o z n e F^ ( l o g i c z n e " 0 " ) i F2 ( l o g i o z n a " 1 " ) .
Pomiar odcinka oznaczonego na r y s . 1 l i t e r ą x w obu w a r i a n ta ch odbywa s i ę t a k samo, to J e s t w ruchu r u r y . Wynika to z t e g o , że r u r a napędza r o l k ę o znanym obwodzie, k t ó r a o b r a c a j ą c s i ę odmierza odc in ek x .
Przy pomiarze d ł u g o ś o i r u ry z t o l e r a n c j ą i 1 om, r o z d z i e l - ozośó p o ł o ż e n i a p o cz ą tk u i koóoa odoinka oentymetrowego winna wynosió p r z y n a j m n i e j 1 / 2 om. Z t e g o wynika k o n ie cz n oś ó z a s t o sowania p r z o r z u t n i k a b i s t a b i l n e g o pomiędzy r o l k ą pomiarową i z n i ą s p r z ę g n ię t y m prz et wo rn iki em elektromagnetycznym a l i o z - n ik ie m . P r z e r z u t n i k b i s t a b i l n y z m n ie j s z a i l o ś ó impulsów do połowy, a wohodząoe s y g n a ł y do l i o z n i k a o d p o w i a d a j ą - przy dwu
k r o t n e j l i c z b i e impulsów p r z e tw or n ik a e le k tr o m a g n e ty c zn e g o w
258 K a z im ie r z G ołeb low ak l sto su n k u do obwodu r o l k i pom iarow ej w y rażo n ej w cen ty m etrach - m iarze o d cin k a z ( r y s . l ) f w y ra ż o n ej w c e n ty m e tra c h .
P ierw szy w y żej o p isa n y w a r ia n t r o z w ią z a n ia n ie z d a ł e g z a minu w p ra k ty o e z dwóch powodów. Z asto so w an e elem en ty l o g i o z - ne na w y jś o lu przekaźn ikó w f o to e le k t r y o z n y o h (F ^ , F^ i t d . ) s ą g e n e r a to r a m i Im pulsów , k tó r e z a m ie n ia ją d o d a tn i sk o k n a p ię o ia na k r ó t k i Im p u ls ujem n y.
M ają one w e jś c i e kon den satorow e i d la t e g o s ą one źró d łem przydźw lęków , od k tó ry c h w h u ta ch pomimo ekran ow an ia przewo
dów n ie da s i ę u s t r z e o z w ła s z c z a , że o d l e g ł o ś c i pom iędzy n a
d a jn ik ie m , to j e s t p r z e k a ź n ik a m i fo t o e le k t r y c z n y m l a s z a f ą ste r o w n lo z ą s ą stosunkow o d u ż e , bo ponad 100 m [ 3 ] .
Drugim powodem z ak łó o a ją o y m p r a c ę m ie rn ik a w r o z w ią z a n iu pierw szym b y ły z b y t c z ę s t e a w a rie elementów lo g lo z n y o h , w ła ś n ie g en erato ró w Im pulsów , oo b y ło p rzy o zy n ą o z ę sty o h p r z e k ła mań wyników pom iarow ych.
P onadto d r u g i w a r ia n t r o z w ią z a n ia u k ła d u pom iarowego o eoh u - j e s i ę tym , że ozynnośó o k r e ś le n ia d ł u g o ś c i r u r y w j e d n o s t - kaoh metrowyoh trw a z a le d w ie k i l k a m ilis e k u n d , gdy w pierw szym w a r ia n c ie trw a ona p r z e z o a ły o z a s b ie g u r u ry p r z e z sta n o w isk o
pom iarow e. O dpow iednio t e ż u k ład y lo g lo z n e s ą o tw a rte p r z e z d łu ż s z y lu b k r ó t s z y o k r e s d la ln f o r m a o jl p rzy ch o d zący ch z s i e c i p rzek aźn ik ó w f o t o e le k t r y o z n y c h . Wiąże s i ę to w przypad ku pierw szym z w ięk szy m i m o ż liw o śc ia m i w e jś c i e przydźw ięków z s i e c i ln fo r m a o y jn e j do układów pom iarow ych, k tó r e w drugim w a r ia n c i e s ą p raw ie ż a d n e , a w n a jg o rsz y m przyp ad k u p o z o s t a ją w s t o sunku j a k c z a sy p o m ia ru , to j e s t 1 > 2 n s do 3 t 4 s .
P rzy r e a l i z a c j i d r u g ie g o w a r ia n tu można b y ło c a łk o w ic ie wy
e lim in o w a ć g e n e r a to r y Im pulsów 1 u k ła d po z e s t a r z e n i u s i ę , po k t ó r y m - n a s t ą p iła wymiana n le k tó r y o h elem entów lo g lo z n y o h , p r a co w ał p o p raw n ie . Z t e g o t e ż powodu, w d a l s z e j o z ę ś o l o p is u je s i ę d r u g i w a r ia n t r o z w ią z a n ia e le k t r o n lo z n e g o u k ła d u , ja k o b a r d z i e j p rz y d a tn y na h u ta c h .
4 . O pla u k ła d u o k r e ś l a ją c e g o d ł u g o ś o l metrowa
Opracowany m ie r n ik d ł u g o ś c i na s łu ż y ó do pom iaru r u r o d łu - g o ś c ia c h od pow yżej 5 m do p o n iż e j 13 m. Zatem p r z e k a ź n ik i
13 m 12 m Hm10 m 9m8m7m 6m
Cyfrowy miernik: d ł u g o ś c i r u r 259
Rya. 2«Rozstaw przekaźnikówfotoalektryoBnyohi oznaozenieioh aygnałów przekaźniki totoelektryozne, 2 - położenieruryw ozasiepomiaru, 3 - rolka, przetwornikelektromagnetyczny
260 K a z im ie r z G o łę b io w sk i f o t o a l e k t r y o z n e , k t ó r e tworzą l i n i a ł metrowy, n ie muszą być r o z s t a w i o n e w o ds tę pa oh metrowych wzdłuż c a ł e g o s t a n o w i s k a pomiarowego. Zastosowany r o z s t a w przekaźników f o t o e l e k t y o z - nych p r z e d s t a w i a r y s . 2 , na którym j e s t uwidoczniona przerwa na odcinku 5 metrowym, ponieważ n a j k r ó t s z a r u r a ma d ł u g o ś ć 5 m.
P r zy jm uj ą o o z n a c z e n ia sygnałów przekaźników f o t o e l e k t r y c z - nyoh j a k na r y s . 2 , u s t a l e n i e d ł u g o ś c i rury w j e d n o s t k a c h me
trowych b ę d z i e p o le ga ó na s t w i e r d z e n i u różnych stanów dwóoh s ą s i a d u j ą c y c h przekaźników f o t o e l e k t r y c z n y c h . Dla p r z yk ł a du p r z y j ę t o d ł u g o ś ć ru ry równą ponad 9 m, więc w tym przypadku i n t e r e s u j e nas s t a n przekaźników f o t o e l e k t r y c z n y c h e l f .
Moment s t w i e r d z e n i a tego s t a n u odbywa s i ę z ch w i lą o s i ą g n i ę c i a p r z e z c z o ł o r u r y o s i o p t y c z n e j p r z e k a ź n i k a f o t o e l e k - t r y c z n e g o ( p ) .
'S t w i e r d z e n i e s t a n u e - " o " , f - " 1 n 1 p - " o ” dokonuje f u n k c j a l o g i c z n a o p o s t a c i
e f p , (1 )
a d l a p o s z c z e g ó ln y c h d ł u g o ś c i metrowych pr z yj m ie ona odpo- wi adn io p o s t a ć
A = a b p (5 m) E = e i P ( 9 m) B = b o p (6 m) F « f £ P (10 m) C * o d p (7 m) G = g h p ( 1 1 m) D « d e p ( 8 m) H * h i P (12 m) Po p r z e k s z t a ł c e n i u f u n k c j i l p g i c z n y c h ( 2 ) wg wzorów
A = a b p = a b P *
A = a + b + p,
Cyfrowy m ie r n ik d ł u g o ś o i r u r 261
262 K a z im ie r a G o łę b io w sk i możemy j e r e a l i z o w a ó za pomooą dwóoh fu nktorów NOR ( n e g a c j a sumy ).
Do r e a l i z a c j i sumy ( 3 ) po s łu ż y nam j ed e n NOR, a do r e a l i z a - o j i f u n k c j i n e g a c j i s y g n a ł u - d r u g i NOR. Układ elementów s p e ł - n i a j ą o y o h f u n k o j e ( 3 ) prz edstawia, r y s . 3 .
Z uwagi na t o , że r u r a przesuwa s i ę wzdłuż t o r u ustawionych przekaźników f o t o e l e k t r y o z n y o h , więo o i ą g l e z m i e n i a j ą s i ę s t a ny s ą s i e d n i c h przekaźników f o t o e l e k t r y o z n y o h .
Zatem przy o ląg ły m dodatnim s y g n a l e ( p ) zm ie ni a ły b y s i ę f u n k o j e A, B, C i t d . , oo w k o n se k w e no ji pr ow adziłoby do p r z e kłamań. Celem z a p o b i e ż e n i a temu, s y g n a ł ( p ) wini en trwaó k r ó t ko - t y l k o na o z a s o k r e ś l e n i a pomiaru, t o j e s t w momenoie o s i ą g n i ę c i a p r z e z c z o ł o r u r y o s i o p t y o z n e j p r z e k a ź n i k a f o t o e l e k - t r y o z n e g o ( p ) . K r ó tk o tr w a ł y imp uls ( p ) z r e a l i z o w a n o za pomocą p r z e r z u t n i k a m o n o s t a b i l n e g o .
Zmiennośó sygnałów wywołana ruohem r u r y i k r ó t k o t r w a ł y s y g n a ł (p ) wymagają wprowadzenia do u k ł a d u p a m i ę o i , k t ó r a b ę d z i e z j e d n e j s t r o n y r e j e s t r o w a ł a d łu g o ś ó r u r y w j e d n o s t k a c h metro
wych a ż do n a s t ę p n e g o pómiaru, z d r u g i e j z a ś s t r o n y , j a k s i ę d a l e j przekonamy, b ę d z i e po tr ze b na nam i n f o r m a c j a o s t a n i e p r z e k a ź n ik a f o t o e l e k t r y o z n e g o (e) przy o k r e ś l e n i u odoinka x . Układ pami ęo i z re a l i z o w a n o za pomooą dwóoh funktorów typu NOR, a z n i c h s y g n a ł y pa m i ę o i odpowiednio oznaozono l i t e r a m i , C1 i t d .
5 . Opis układ u m i er ząc eg o o d c i n k i r u r m n i e j s z y c h od jednego metra
Pomiar odoinka x - r y s . 2 , odbywa s i ę za pomooą r o l k i i z n i ą związanym im p ul sa to re m elektro ma gne tyc zn ym. Z r y s . 2 w i d aó , że bramka l i o z n i k a oentymetrów musi byó o tw art a od o h w i l i z a s ł o - n i ę o i a p r z e k a ź n i k a f o t o e l e k t r y o z n e g o ( p ) do o h w i l i o d s ł o n i ę c i a te go p r z e k a ź n i k a f o t o e l e k t r y o z n e g o , k t ó r y b y ł j e s z c z e z a s ł o n i ę t y p r z e z r u r ę w c z a s i e pomiaru d ł u g o ś o i metrowych ^na r y s . 2 - takim pr z e k a ź n ik ie m j e s t p r z e k a ź n i k e ) . J a k k o l w i e k zamyka
jącym bramkę pr z e k a ź n ik ie m f o t o e l e k t r y c z n y m może byó każdy p r z e k a ź n i k oznaczony l i t e r a m i od a do h, z a l e ż y to bowiem od d ł u g o ś c i r u r y , tym n i e m n i e j na po dst aw ie uk ład u l o g i c z n e g o , u s t a -
Cyfrowy m ie ln ik d ł u g o ś c i r u r 263 j ą o e g o i l o ś ó metrów, możemy z góry o k r e ś l i ó , k t ó r y p r z e k a ź n i k f o t o e l e k t r y o z n y przy danym pomiarze "będzie zamykał "bramkę.
Wykorzystująo powyższą z a l e ż n o ś ó , uz y sk a ną przy pomiarze i l o ś c i metrów a z a r e j e s t r o w a n ą w p a m ię c i w p o s t a c i sygnałów A^,
i t d . , tworzymy i l o o z y n dwóch sygnałów ( j e d e n 3ygnał z uk ład u pam ię o i a d r u g i s y g n a ł z uk ł ad u pomiarowego " a ” ) , k tó ry d a j e f u n k c j e s t e r u j ą c e bramką
A^a » z i E^e a
Z5
V - Z 2 f ĄI - Z 6
C . o* ~
1 Z3 a
Z7 D .d =*
1 CS
3 H.h = Z8
J e ż e l i k t ó r a k o l w i e k kombinacja z powyższych f u n k c j i w y s t ą p i , to winie n s i ę pojawló s y g n a ł ( Z ) , o t w i e r a j ą c y bramkę l i o z n i k a centymetrów. Żądanie to można z r e a l i z o w a ó f u n k o j ą l o g i c z n e j sumy ( r y s . 4 ) . Wykonanie f u n k c j i p r z e d s t a w i o n e j na r y s . 4 za pomocą f u n k torów NOR wymaga po pi er ws ze j e j p r z e k s z t a ł c e n i a wg Z = A^a, a s t ą d Z^ =* A^-ni, a po d r u g i e r o z b i o i a j e j na dwa e t a p y , ponieważ f u n k t o r NOR można o b ci ąż y ó t y l k o czterema w e j ś o i a m i .
Matematycznie można te c z y n n o ś c i u j ą ó n a s t ę p u j ą c o
= z^ + z2 + z3 + z K
x 2 = Z5 + Z6 + Z 7 + Zg
Y1 - X1 - Z1 + Z"2 + Z3 + Z4
Y2 - X2 * Z5 + Zg + Zrj + Z g
z - Y1 + Y2 - Zł + Z2 + z 3 + Z4 + z 5 + Z6 + Z? + Zg
264 K a z im ie r z G o łę b ie w sk i
tsaoo
^ +
Nc-
NvO +
l f \
N N-3- Nrv
Moj + N
II ÍSJ
MO
a3 SM
0
CO01
•ri H taCD H +>
9g
SiO
co
ca
e?
Cyfrowy m ie r n ik d ł u g o ś c i t u i 265 Rozwi ąz ani e s t e r o w a n i a bramką l i c z n i k ó w oentymetrów j a k wy
ż e j , wyklucza pomy łki , gdy r u r a ma d ł u g o ś ó równą nawet j e d n o s t kom metrwowym, np. 9 . 0 0 m. W tym przyp adku , j e ż e l i p r z e k a ź n i k f o t o e l e k t r y c z n y ( a ) w momencie p r z e c i ę o i a p r z e z o z o ł o r u ry o s i
o p t y c z n e j p r z e k a ź n i k a f o t o e l e k t r y o z n e g o ( p ) b ę d z i e z a s ł o n i ę t y , to zgo dnie z f u n k o j a m i ( 2 ) z o s t a n i e wy st ero wa ni a pamięó s y g n a ł u E ^ , co odpowiada 9 metrom.
Z a s ł o n i ę t y p r z e k a ź n i k f o t o e l e k t r y o z n y (e) ł ą c z n i o z w y s t e r o waną p a m i ę c i ą s y g n a ł u (wzory 4) o tw ie r a bramkę l i c z n i k a oen- tymetrów, k t ó r a j e s t t a k długo o t w a r t a , do p ók i w rozpatrywanym przypadku j e s t z a s ł o n i ę t y p r z e k a ź n i k f o t o e l e k t r y c z n y ( e ) .
Ponieważ mierzona r u r a ma d ł u g o ś ó równą 9 m, to minimalne p r z e s u n i ę c i e r u r y w k ie ru nk u j e j normalnego b i e g u powoduje od- s ł o n i ę o i e p r z e k a ź n i k a f o t o e l e k t r y o z n e g o ( e ) , a więc n a t y c h miastowe zamknięoie b r am ki , wynik pomiaru w y n i e s i e zatem 9 . 0 0 m.
Gdyby z a s z ł a ta k a e w e n t u a ln o ś ó , że p r z e k a ź n i k f o t o e l e k t r y o z ny pomimo p o s i a d a n i a p r z e z r u r ę d ł u g o ś c i równej 9 metrom, n i e z a d z i a ł a ł z uwagi na cz ę śc io w e z a s ł o n i ę c i e s t r u m i e n i a ś w i e t l neg o, to wtedy z o s t a n i e wysterowana pamięó s y g n a ł u (wzory 2 ) , k t ó r a - poza o k r e ś l e n i e m d ł u g o ś c i r u r y na 8 m - otworzy bramkę l i c z n i k a centymetrów. Zamknięoie bramk i w tym o s t a t n i m
przypadku n a s t ą p i p r z e z p r z e k a ź n i k f o t o e l e k t r y o z n y ( d ) , zatem do l i o z n i k a oentymetrów w e j d z i e 99 impulsów i wymiar r u r y zo
s t a n i e o k r e ś l o n y na 8 . 9 9 m.
5. Z a p i s wyników
R o z l i c z a n i e p r o d u k c j i wymaga r e j e s t r a c j i wyników pomiarowych, k tó re w p i e r w s z e j f a z i e 3ą umieszczone w dekadaoh e l e k t r o n i c z nych i w y ś w i e t l a c z a c h , a w d r u g i e j f a z i e s ą nanoszone na taśmę cyfr ow ą.
Teohnologów przeważnie n ie i n t e r e s u j e d ł u g o ś c i p o s z c z e g ó l nych r u r , l e c z ioh suma za pewien o k r e ś l o n y o z a s . Takim o z a - sookresem j e s t 8 godzinna zmiana lub d oba . Poza tym n i e k i e d y z a c h o d z i ko n ie c z n o ś ó k o n t r o l i i z a p i s u p r o d u k c j i r u r , r ó ż n i ą cych s i ę od n o rm a ln e j p r o d u k c j i bądź m a t e r i a ł e m , bądź wymiara
mi - o ho d z i bowiem czy z a ł o ż o n e i l o ś c i z o s t a ł y wyprodukowane.
266 K a z im ie r z G o łę b io w sk i Z powyższych p r z yo z yn , m ie r ni k d ł u g o ś o i r u r musi by<5 wypo
s ażo ny w pamięć o o dp o w ie d n ie j p o j e m n o ś c i , o k r e ś l o n e j p r z e z z d o l n o ś ć p r o d u k c y j n ą waloownl 1 c z a s o k r e s z a p i s u , przy czym za o z a s o k r e s z a p i s u prz yj m uj e s i ę 24 g o d z i n y . Przep row adz a
ne r e j e s t r a c j e wynikćw pomiarowyoh na ta śm i e w o i ą g u doby, zwykle n i e k a s u j ą p a m i ę o i do z e r a , a nowe p a r t i e p r o d u k c j i po z a p i s i e s ą dodawane do i l o ś c i p o p r z e d n i e j . W k o ns e k w e no ji t e go otrzymujemy dobowy wynik p r o d u k o j i be z dodatkowych o p e r a o j i dodawania p o s z c z e g ó l n y c h asortymentów lub i l o ś c i r ć ż n i ą o y c h s i ę między s o b ą wymiarami.
Z a g a d n i e n ie przechowywania wynikćw i ic h r e j e s t r a o j ę można r o z w i ą z a ć d w oj ak o : p r z e z z a s t o s o w a n i e w jednym przypadku l i c z y d e ł mechanicznych, a w drugim li o z n ik ó w e l e k t r o n i o z n y o h i w s p ó ł p r a c u j ą c e j z n im i maszyny d r u k u j ą c e j .
L i c z y d ł o meohaniczne, k t ó r e j e s t wyposażone w u r z ą d z e n i e u m o ż l i w i a j ą c e n a n i e s i e n i e j e g o s t a n u na t a ś m ę , może s ł u ż y ć t y l ko do r e j e s t r a c j i d ł u g o ś c i r u r w y raż on ej w j e d n o s t k a c h metro
wych ze wz ględu na s z y b k o ś ć z a p i s u u r z ą d z e ń e l e k t r o m a g n e t y o z - nyoh, wynoszącą co n a jw y ż e j do 15 impulsów na se ku nd ę . Z n a jo mość p r o d u k o j i , wykonanej w o i ą g u j e d n e j zmiany, a tym b a r d z i e j
j e d n e j doby, u j ę t e j t y l k o w j e d n o s t k a c h metrcrwyoh j e s t d l a w a l - oowni i n f o r m a c j ą w y s t a r o z a j ą o ą , gdyż b ł ą d p o p e ł n ia n y z t y t u ł u z a o k r ą g l a n i a do j e d n o s t e k motrowyoh j e s t r z ę d u ułamka p r o m i l i . N a t o m i a s t z a s t o s o w a n i e l i c z y d ł a mechanicznego b a rd z o u p r a s z c z a , w porównaniu z l i c z n i k a m i e l e k t r o n i c z n y m i , s t r o n ę e l e k t r o n i c z n ą u k ł a d u , co wpływa na z m n i e j s z e n i e kosztów i n w e s t y c y j n y c h i w pewnym s t o p n i u na z w i ę k s z e n i e pewnośoi pracy u r z ą d z e n i a .
R e j e s t r u j ą o y u k ł a d mie rn ika d ł u g o ś c i , wyposażony w l i c z y d ł o mechaniczne d z i a ł a n a s t ę p u j ą c o . Wymiar r u r y w j e d n o s t k a c h me
trowych każdorazowo j e s t wprowadzany do l i c z y d ł a , k t ó r e równo
c z e ś n i e s p e ł n i a r o l ę p a m i ę c i s u m a t o r a . Końcówka r u r y mierzona w j e d n o s t k a c h centymetrowych j e s t r e j e s t r o w a n a w l l o z n i k u e l e k
t r o n i c z n y m , k t ó r e g o każdorazowe z a p e ł n i e n i e , k t ó r e może w y s t ą p i ć przy na s t ę p n y o h po mi ara ch , z o s t a j e wprowadzone do l i o z y d ł a meohanicznego j a k o j e d n o s t k a metrowa. W t e n s p o s ó b , przy d r u kowaniu wyniku za pewien o k r e s p r o d u k c j i z o s t a j e p o m in ię ta t y l ko końoówka centymetrowa o s t a t n i e g o po miaru.
Cyfrowy m ie r n ik d ł u g o ś c i r u i 267 Niemożliwość z a s t o s o w a n i a l i c z n i k a e l e k t r o n i c z n e g o do r e j e - s t r a o j i odoinka oentymetrowe go wynika z j e g o s z y b k o ś o i z a p i s u Impulsów, np . przy p r ę d k o ś c i r u ry 3 m/s z d o l n o ś ć r e j e s t r u j ą o a l i o z n i k a musi wynosić 300 impulsów na sekundę (J e d e n impuls odpowiada Jednemu centy metrow i d ł u g o ś c i r u r y ) .
Z uwagi na t o , że l i c z y d ł a meohaniozne n i e s ą w s t a n i e wp ros t o do z yt a ć s t a n u l i o z n i k a e l e k t r o n i c z n e g o , j a k t o zwykle
o zy ni ą maszyny d r u k u j ą c e , t r z e b a z a s t o s o w a ć p r z e t w o r n i k , k t ó r y wygenerowująo w ł a ś c i w ą i l o ś ć impulsów, w y s t e r u j e l i o z y d ł o .
C z ę s t o t l i w o ś ć tyc h impulsów musi być dost osowana do z d o l n o ś c i r e j e s t r a c y j n e j l i o z y d ł a meohanicznego. Roz wiązanie t a k i e g o pr ze tw orn ika p r z e d s t a w i a r y s . 5 , a d z i a ł a n i a j e g o j e s t n a s t ę p u j ą c e . Po za ko ńo z en iu pomiaru r u r y , s y g n a ł wy zwa la jąc y uruohamia p r z e r z u t n i k a s t a b i l n y , z k t ó r e g o im pu lsy i d ą rów- n o oz e ś n ie do l i o z y d ł a i do l i c z n i k a o d l i c z a j ą c e g o i l o ś ć metrów, u s t a l o n ą p r z e z pamięć , C^ i t d . , a wysterowaną przy po
miarze d ł u g o ś c i r u r y w j e d n o s t k a c h metrowych. Wygenerowana ż ą dana i l o ś ć impulsów powoduje u s t a w i e n i e p r z e r z u t n ik ó w b i s t a b l l - nyoh w te n s p o s ó b , że w obwodzie z e ru ją cy m te g o u k ł a d u z j a w i a s i ę k r ó t k i ujemny s y g n a ł , k t ó r y z a t r z y m u je p r z e r z u t n i k a s t a b i l ny p r z e z o d c i ę c i e j e g o n a p i ę c i a z a s i l a j ą c e g o .
J e ż e l i z a c h o d z i k o n i e c z n o ś ć z a p i s u d ł u g o ś c i r u r z d o k ł a d - n o ś o l ą do jedne go c e n t y m e t r a , oo ma m i e j s o e przy pomiaraoh po je d yn cz yc h , wtedy w o d n i e s i e n i u do j e d n o s t e k centymetrowych nie możemy z a s t o s o w a ć wyżej o p i s a n e g o u k ł a d u , gdyż o z a s p r z e
tworzenia s t a n u l i c z n i k a r e j e s t r u j ą c e g o j e d n o s t k i c e n t y m e t r o we w s y g n a ł y s t e r u j ą c e l i c z y d ł o byłb y za d ł u g i w s t o s u n k u do
p r ę d k o ś c i podawania r u r na s ta n o w is k o pomiarowe. W takim p r z y padku s t o s u j e m y maszyny d r u k u j ą c e , k t ó r e b e z p o ś r e d n i o p r z e j mują r e j e s t r l i c z n i k ó w e l e k t r o n i c z n y c h . J e d e n ze sposóbów p r z e j mowania wyników z dekad e l e k t r o n i c z n y c h p r z e z maszynę d r u k u j ą c ą J e s t pokazany na r y s . 6.
Rys. 6 p r z e d s t a w i a c z t e r y dekady l i c z n i k a e l e k t r o n i c z n e g o , kt ó re s t a n o w i ą i n t e g r a l n ą c z ę ś ć u r z ą d z e n i a pomiarowego d ł u g o ś c i r u r . Po zak o ńc z e ni u pomiaru dekady s ą o d ł ą c z o n e od uk ład u pomiarowego, a p r z y ł ą c z o n e do g e n e r a t o r a " d z i e s i ę c i u impulsów"
i do pr z y n a le ż n y c h im ele k tro m a gn e só w, w y b i e r a j ą c y c h wł aśc iw e
268 K a g im ie r a (r o łę tio w a k i
Rys.5.Układsterującyliozydłen
Cyfrowy m ie r n ik d ł u g o ś c i r u r 269
pos£b przajmowaniaprzezdrukarkęwynikówlioznikaełektronioznego
270 K a z im ie r z G o łę b io w sk i c z c i o n k i . Im pulsy z g e n e r a to r a w chodzącego na w s z y s tk ie dekady r ó w n o c z e śn ie , p r z e ła d o w u ją J e . W o z a s i e przeładow y w an ia dekad n a s t ę p u je w y b ran ie w ła śo iw e j o z o io n k i maszyny d r u k u ją o e j w mo
m encie po lo h z a p e łn ie n iu n p . j e ż e l i dekada ma s t a n s ió d e m k i, w tedy t r z e c i im p u ls g e n e r a to r a "1 0 im pulsów " w y b ie ra o y fr ę sie d e m .
Po p r z y ję o iu in f o r m a o ji z a w a r te j w dekadaoh e le k tr o n ic z n y c h n a s t ę p u je wydrukowanie J e j na t a ś m ie .
6 . Z akoń ozen ie
M ie rn ik d ł u g o ś o i s k ł a d a ją c y s i ę z l i n i a ł u utw orzon ego z p r z e kaźników f o t o e le k t r y o z n y c h , za pomcoą k tó r e g o m ierzy s i ę o d o l- n ek r u r y w je d n o stk a o h metrowych i z r o l k i pom iarow ej m ie r z ą - o e j o d o ln ek r u r y m n ie jsz y od jed n e g o m e tr a , ohoó c h a r a k t e r y z u je s i ę p ro sty m e le k tro n ic z n y m ro z w ią z a n ie m , t o m ierzy r u ry z d o s t a t e c z n ą d o k ła d n o śo lą d la oelów przem ysłow ych .
P rzeprow adzon e pom iary k o n tr o ln e na 20 r u r a c h o su m ary o zn ej d ł u g o ś o i 2 2 3 ,4 4 m w y k azały o d c h y łk i od pomiarów wykonywanyoh ta śm ą s t a l o w ą : 30# wyników m ia ło b łę d y - 2 om, 50# - - 1 om i 20# - i 0 , z a ś sum aryczna długoŚÓ r ó ż n i ł a s i ę o + 2 om.
N ie k tó r e b łęd y p rzy tyoh pom iarach mogły w yniknąó z t e g o , że końce r u r n ie b y ły zaw sze równo o b o ię te ( u k o ś n i e ) , a r u r y by
ł y n ie z u p e łn ie zim n e, oo n ie s t w a r z a ło dogodnych warunków po
m iaru za pomooą ta śm y . Z ty oh wyników pomiarowych w y n ik a , że ju ż p rzy k ilk u n a s t u r u ra o h b łą d szy b k o u ś r e d n ia s i ę 1 s t a j e s i ę mało z n a o z ą o y , n p . w konkretnym przyp ad ku p rzy 20 r u ra o h w y n o si on p ó ź n ie j 0 ,0 1 # .
I S t r e s z o z e n le a r t y k u łu p t . "Cyfrow y m ie rn ik d ł u g o ś o i r u r "
S p o só b pom iaru d ł u g o ś o i r u r p o le g a na u tw o rze n iu l i n i a ł u z p rzek aźn ik ó w f o t o e le k t r y o z n y o h r o z sta w io n y c h w o d l e g ł o ś c i a c h metrowych w zd łu ż t o r u b ie g u r u r , za pomooą k tó r e g o m ierzy s i ę o z ę śó r u r y p o s i a d a j ą c ą p e łn ą w ie lo k r o tn o ść m iary m etro w ej, z a ś p o z o s t a ł ą o zę śó - zaw sze m n ie js z ą od jed n e g o m etra - m ie
r z y s i ę za pomooą r o l k i p o m iaro w ej.
Cyfrowy m ie r n ik d ł u g o ś c i r u r 271 I I S t r e s z c z e n i e
Cyfrowy m ie r n ik d ł u g o ś c i r u r wykonany na ele mentach l o g i c z n y c h E—20 s ł u ż y do pomiaru r u r , będących w ruohu wzdłuż o s i p o d ł u ż n e j .
Opraoowany sp o s ó b pomiaru p o le g a na tym, że wzdłuż d r o g i b i e g u ru r utworzono l i n i a ł z przekaźników f o t o e l e k t r y o z n y o h , ro z s t a w i o n y c h między s o b ą o jed e n m e tr , za pomocą k t ó r e g o mie
rz y s i ę c z ę ś ć r u ry p o s i a d a j ą c ą p e ł n ą w i e l o k r o t n o ś ć miary me
t r o w e j . P o z o s t a ł ą c z ę ś ć ru ry - zawsze m n i e j s z ą od jed ne go me
t r a - mierzy s i ę za pomocą r o l k i pomia rowe j, k t ó r a po pr ze z im- p u l s a t o r f o t o e l e k t r y c z n y po d aje końoówkę r u ry w c e n t y m e t r a c h .
M ier nik d ł u g o ś c i r u r mierzy n ie t y l k o sumaryczną i c h d ł u g o ś ć , l e c z t a k ż e i l o ś ć s ż t u k , przy ozym o bie te w i e l k o ś c i mo
gą być odczy tan e w p r o s t lub z a p i s a n e na t a ó m i e .
Przeprowadzone pomiary za pomocą mi er ni ka d ł u g o ś c i wykazały n a s t ę p u j ą c e o d o h y ł k i w s t o s u n k u do pomiarów wykonanych taśmą s t a l o w ą : 30% r u r r ó ż n i ł y s i ę o i 2 cm, 50% - i 1 om i 20% - - 0 om. N a t o m i a s t sumaryczna d ł u g o ś ć r u r 2 2 3 , 4 4 m r ó ż n i ł a s i ę z al ed w ie o + 2 om.
P r z e w i d u j e s i ę z a s t o s o w a n i e mie rn ika d ł u g o ś c i r u r do wyzna
c z a n i a c i ę ż a r u jednostkowego produkowanych r u r na walcowniach pielgrzymowyoh, oo umożliwi p r o d u k c j ę w g r a n i o a o h ujemnych t o l e r a n c j i .
LITERATURA
[ 1 ] G o ł ę b io w s k i K. - Metody i a n a l i z a pomiaru d ł u g o ś c i p r o f i l i walcowanych. Praoe IH Nr 5 , 19 68, s t r . 3 0 1 .
[ 2 ] L a o h e n a i t C. - La mesure de lon gner d e s b a r r e s chandos on f r o d d e s dans l e s a t e l i e r s s i d e r u n g i ą u e s R e r , M e t a l i . Nr 9,
19 66 , s t r . 69 1 .
[ 3 ] G o ł ę b io w s k i K. - Doświad cze nia e k s p l o a t a o y j n e z elementami l o g i c z n y m i s z e r e g u L o g i s t e r E—2 0 . Pomiary Automatyka, Kon
t r o l a . Nr 8, 196 8, s t r . 360 .
