專利名稱：自動計長儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及計長的方法和儀器，尤其涉及測量沿長度方向傳輸?shù)膸钗镩L度的計長方法和儀器。
目前現(xiàn)有的帶狀物計長儀器一般有以下幾種，機械計數(shù)器，電子計數(shù)器以及帶計算機、單片機的用于計長的裝置。
機械式計數(shù)器在測長時，通常通過傳動比來修正指示值與實際值的誤差或者配備標準測量輥輪，因此在實際使用時較為困難，而且誤差較大。
電子計數(shù)器計長時也需要配置標準測量輥輪，它采用磁電傳感器，光電傳感器及多孔轉(zhuǎn)盤，在實際測量使用中，誤差較大，結(jié)構(gòu)也較復雜，成本高，并且修正困難。
用計算機，單片機進行計長時，其電子系統(tǒng)復雜，并且抗干擾能力差，維修難度較高，不便于工礦、企業(yè)及工作環(huán)境較惡劣的場合使用。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單，安裝方便，實用的電子計長儀器。
本發(fā)明的上述目的是通過下述方法來實現(xiàn)的。由于物體的直線運動可以轉(zhuǎn)換成機械的圓周運動，移動物體的總長度可以用幾個圓周長度或弧長來表示，而每一周長或弧長可以用電子脈沖個數(shù)來表示，例如取1個脈沖表示1毫米，則1000個脈沖為1米，這樣一個單位長度值換算成其它單位后亦可用脈沖個數(shù)來表示。因此每一周長或弧長如果用一定數(shù)目的脈沖數(shù)目來表示，那么改變每一次發(fā)出的脈沖數(shù)目的就相當于改變了周長或弧長，也就是改變了累計長度。
因此，用一定數(shù)目的脈沖個數(shù)來表示每一個周長或弧長的長度，通過把發(fā)出脈沖總數(shù)相加，就等于長度的累加。
利用上述方法，本發(fā)明所述的計長裝置包括設在轉(zhuǎn)動的輥筒端面非圓心位置的磁片，對所述磁片所產(chǎn)生的磁信號進行檢測并根據(jù)檢測結(jié)果輸出脈沖信號的檢測單元;根據(jù)檢測單元的輸出結(jié)果而控制振蕩器工作的振蕩器控制電路;根據(jù)振蕩器控制電路的輸出結(jié)果而起振或停振的脈沖振蕩器;對脈沖振蕩器的每次輸出脈沖個數(shù)進行累加的第一組計數(shù)器;計算脈沖振蕩器一次輸出脈沖個數(shù)的第二組計數(shù)器;根據(jù)預先設定的輥筒轉(zhuǎn)動一周的長度或弧長用多少個脈沖數(shù)目表示的脈沖數(shù)目設定值電路;把所述設定值電路中設定的表示輥筒一周長度或弧長的脈沖數(shù)目與第二組脈沖計數(shù)器中的脈沖振蕩器發(fā)出的脈沖數(shù)目進行比較的比較電路，所述比較電路根據(jù)比較值使脈沖振蕩器工作或停振，以及與第一組計數(shù)器相連的反映其計數(shù)累加結(jié)果的顯示電路。
本發(fā)明的優(yōu)點在于可非常方便地測量沿長度方向傳輸?shù)奈矬w的長度，例如紙張，塑料薄膜，鋁鉑，布匹，地毯;電線，電纜，鋼材等。測量誤差易于調(diào)整。可推廣用于里程計，線速度表，伸縮比率儀等。
下面參照附圖，對本發(fā)明的實施例作詳細說明。


圖1是本發(fā)明所述的計長儀的框圖;
圖2是本發(fā)明的第一實施例的線路圖;
圖3是本發(fā)明實施例中振蕩器控制電路和脈沖振蕩器的線路圖;
圖4是本發(fā)明的實施例中第一組計數(shù)器和顯示電路的示意圖;
圖5是本發(fā)明的實施例中第二組計數(shù)器、設定值電路以及比較電路的線路圖;
圖6是圖5所示的電路中另一形式的設定值電路和比較電路的示意圖;
圖7是上述設定值電路和比較電路的再一種形式的示意圖;
圖8是本發(fā)明的第二實施例的電路示意圖;
圖9是本發(fā)明中所述的裝置配合輥筒進行檢測的示意圖。
圖10是本發(fā)明中的霍爾傳感元件的結(jié)構(gòu)示意圖;
參見附圖1，本發(fā)明所述的測長儀包括由霍爾傳感元件構(gòu)成的傳感器11，所述傳感器11接收設在輥輪端面上的磁片產(chǎn)生的反映輥輪轉(zhuǎn)動的磁信號，并把它轉(zhuǎn)變成電信號提供給控制電路13，所述控制電路13控制振蕩器14產(chǎn)生振蕩，由振蕩器14輸出的振蕩信號供第一組計數(shù)器15和第二組計數(shù)器17計數(shù)，所述第二組計數(shù)器17的輸出值與設定值比較電路18中的設定值經(jīng)比較器19比較，如果第二組計數(shù)器17的計數(shù)值與設定值電路18中的設定值相一致時，比較器19輸出信號給控制電路13，使之控制振蕩器14停振。
當被測的輥輪轉(zhuǎn)動一圈時，設在輥輪端面上的磁片發(fā)出的磁力線被設在輥輪端面旁的對應于磁片設定位置的傳感器1所接收，傳感器11產(chǎn)生信號給控制電路13，繼而控制電路13控制振蕩器14工作并給第一組計數(shù)器15和第二組計數(shù)器17提供振蕩信號使二組計數(shù)器計數(shù)，當?shù)诙M計數(shù)器17的計數(shù)結(jié)果與設定值電路18的設定值相同時，比較器19輸出信號控制控制電路13使之不工作，從而振蕩器14停振，第一組計數(shù)器15計數(shù)到振蕩器停振時所發(fā)出的脈沖數(shù)目并保持下來，而第二組計數(shù)器17在計數(shù)到與設定值相同時清零。
到輥輪再轉(zhuǎn)過一圈后，位于輥輪端面處的磁片所產(chǎn)生的磁力線再一次被傳感器1所切割，這樣傳感器1又發(fā)出一信號控制控制電路13，振蕩器14工作;第一組計數(shù)器15在第一次計數(shù)值基礎(chǔ)上再進行累加計數(shù)，而第二組計數(shù)器17從零開始，直到與設定值電路18中的設定值相同時，再次清零，此時比較器19輸出信號給控制電路13使該電路及振蕩器14停振……這樣以此類推，輥輪一圈圈轉(zhuǎn)動，第二組計數(shù)器17通過控制電路13控制振蕩器14發(fā)出與預定值相同的脈沖個數(shù)，而第一組計數(shù)器逐次累加所發(fā)出的脈沖直到結(jié)束，其結(jié)果通過顯示電路16顯示。
為了確定輥輪上的被傳度傳輸物已經(jīng)結(jié)束，從而控制計數(shù)器15，停止計數(shù)，在另一被動輥輪端面上也設置一磁片，并且在本裝置中設置另一個第二傳感器12該第二傳感器12接收轉(zhuǎn)動的被動輥輪上的磁片所發(fā)出的信號，第二位感器12輸出接到控制電路13，當被動輪停止轉(zhuǎn)動時，第二傳感器12沒有接收磁信號，從而延時后切斷控制電路的工作。
參見附圖2，附圖2是本發(fā)明所述的計長裝置的一個實施例的框圖。圖中用了兩個傳感器110，120，傳感器110安置在主動輥輪近端面上對應于端面貼有磁片處，傳感器120設在被動輥輪的近端面上對應于端面貼有磁片處。傳感器110的輸出連到一單穩(wěn)態(tài)電路210，作為其輸入信號，單穩(wěn)態(tài)電路210的Q端輸出接到控制電路30的輸入端。傳感器120的輸出通過一單穩(wěn)態(tài)電路220連到單穩(wěn)態(tài)電路210的輸入端?？刂齐娐?0的輸出信號連到振蕩器31的輸入端以控制振蕩器31的工作情況。振蕩器31的輸出分別送到第一組計數(shù)器15和第二組計數(shù)器17上，所述第一組計數(shù)器15的輸出端供顯示電路16顯示。
所述第二組計數(shù)器17的輸出端、設定值電路18的輸出端分別輸入到比較器19，如果計數(shù)器17的計數(shù)結(jié)果等于設定值電路18中的設定值，則比較電路19輸出信號控制控制電路30使振蕩器31停振。
在本實施例中，在顯示電路16的輸出端還可接有第二設定值電路22，它在比較電路23中與顯示電路16中的累記長度(即計數(shù)器15中的計數(shù)數(shù)目)相比較，當其比較結(jié)果相同時，即表示累記長度等于設定長度時，通過控制電路帶動外部機器執(zhí)行相應動作，例如停車或者切斷帶狀物等。
本實施例中傳感器110采用CS839霍爾效應集成電路和集磁鐵管狀封裝而成。該傳感元件為霍爾差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出器四部分組成，輸入磁感應強度，得到數(shù)字輸出，該傳感器具有負載能力強，無觸點，壽命長，抗干擾能力強，工作電壓范圍寬，工作溫度可在-20°～+70°。
本發(fā)明中所述的磁片選用稀土釤鈷磁性材料制成，安裝時在輥筒端面上鉆φ7m深1.5mm小孔，澆以環(huán)氧樹脂嵌進粘牢。
本實施例中，由于使用了兩個傳感器110和120，其后分別連有單穩(wěn)態(tài)電路210和220，所述單穩(wěn)態(tài)電路由一塊CMOSCC4528集成電路構(gòu)成，輸入端下降沿觸發(fā)有效，由于CMOSCC4528集成電路中包括二個單穩(wěn)態(tài)電路，從而可以用一集成塊構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路210和220。
設計時，單穩(wěn)電路220的RC時間常數(shù)大于輥筒(輪)最低轉(zhuǎn)速時脈沖發(fā)出的周期時間，當被測物體通過輥筒運行時，輯筒被帶動旋轉(zhuǎn)時，傳感器120發(fā)出一串觸發(fā)脈沖，當?shù)谝恢挥|發(fā)脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路120翻轉(zhuǎn)后，由于其時間常數(shù)較大，還沒有恢復穩(wěn)態(tài)，第二只觸發(fā)脈沖就又觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，由于連續(xù)不斷的觸發(fā)，單穩(wěn)態(tài)電路220無法恢復穩(wěn)定狀態(tài)，其輸出端一直輸出高電平，該高電平信號輸入到單穩(wěn)態(tài)電路210中，去控制傳感器110后的單穩(wěn)電路210可被觸發(fā)。當被測物消失以后，設在被動輥筒端面處的磁片隨著被動輥筒而停止轉(zhuǎn)動，這樣傳感器120檢測不到磁片發(fā)出信號，從而單穩(wěn)態(tài)電路220輸出低電平，這樣單穩(wěn)態(tài)電路210不可觸發(fā)，相當邏輯“與”的作用，單穩(wěn)態(tài)電路210也就輸出低電平，使振蕩器控制電路30控制振蕩器31停振，從而起到停止計長作用。
在單穩(wěn)態(tài)電路220的輸出與單穩(wěn)電路210之間，還可設有開關(guān)K，K連接有工作電壓VDD(5v)，當開關(guān)K接在VDD時，(此時斷開單穩(wěn)電路210單穩(wěn)電路220的連接)，單穩(wěn)態(tài)電路210等于輸入了高電平(VDD)，而可使傳感器120失去作用。
參見附圖3，本實施例中，振蕩器控制電路采用CMOSCC4001二輸入端四或非門集成電路構(gòu)成，其振蕩頻率≥1.5MHZ。該集成電路CC4001的CP輸出給計數(shù)器計數(shù)。電阻K10用于調(diào)節(jié)振蕩頻率。
在本實施例中，脈沖振蕩器控制電路采用CMOSCC4001二輸入端四或非門集成電路組成一個基本RS觸發(fā)器，參見附圖3，當Q為“1”時，R′為“0”，T為“1”時，R′為“1”，分別控制振蕩器起振和停止。R′一方面控制脈沖振蕩器的工作情況，另一方面使第二組計數(shù)器在計完一組脈沖后復位清零。
參見附圖4，圖4是本實施例中所用的第一組計數(shù)器和顯示電路的示意圖。在本實施例中，采用CMOSCC4017十進制計數(shù)器/分配器的及CMOS-LED系列ZES284十進制計數(shù)器作為加法計數(shù)鏈，前三級十進制計數(shù)器不顯示，后面四位有LED顯示。信號輸入由前級CP脈沖提供。
ZES284具有計數(shù)，寄存，譯碼，驅(qū)動，LED顯示器合一功能和具有BCD碼的信息輸出，小數(shù)點顯示，復位，進位功能，BCD碼輸出供定值電路及輸出給打印機和計算機接口。
上述計數(shù)器在有CP脈沖來時，不斷進行計數(shù)，當來自振蕩器的CP脈沖中斷時，上述計數(shù)器停止計數(shù)，當振蕩器恢復振蕩時，計數(shù)器接收CP脈沖并繼續(xù)把保持值與新接收到的CP脈沖個數(shù)進行累計并顯示。
參見附圖5，圖5是本發(fā)明圖1所示的第二組計數(shù)器17和設定值電路18以及比較電路19的實施例的電路圖。計數(shù)器采用CMOSCC4017十進制計數(shù)器/分配器構(gòu)成，設定值電路用KBP1-1撥盤開關(guān)構(gòu)成，比較電路19是由CMOSCC4082四輸入端雙與門電路構(gòu)成。十進制計數(shù)器4017接收來自振蕩器的輸出CP脈沖并對此脈沖進行計數(shù)，集成電路4017的R端接收來自振蕩器控制電路的R′端來的信號，并可由R′信號使計數(shù)器清零，計數(shù)器4017的Q端輸出供比較電路4082的與門的一個輸入端，1×10撥盤開關(guān)中設定的值輸入比較電路4082的與門的另一輸入端，四塊集成電路4017的四個輸出與撥盤開關(guān)中的四個輸出分別輸?shù)?082中的四個與門的各自輸入端。當計數(shù)器計數(shù)到的CP脈沖的個數(shù)與設定值電路即撥盤開關(guān)中設定的預置數(shù)相同時，4082中與門電路選通，T端輸出高電平控制振蕩器停振。
參見附圖6，圖6是上述設定值電路與比較電路的另一實施例的電路示意圖。通過AN1～AN8和CMOSCC4011二輸入端四與非門電路以及CMOSCC4002四輸入端雙或非門電路，可以對設定在撥盤開關(guān)中的值中的任何值進行選擇，這樣選通后，T端輸出高電平控制振蕩器停振。
同樣，也可采用附圖7所示的電路形式，進行設定值與計數(shù)值的比較。采用COMSCC4051取代了圖6中的CC4011和CC4002通過三位二進制開關(guān)進行8路中的任一路選通，T端輸出高電平控制振蕩器停振。
在本實施例中，在所述的顯示電路的后級，可加入BCD/十進制譯碼器，并設置第二設定值電路22，第二選擇電路23，在設定值電路22中設定有總長度的值，等到第一組計數(shù)器15中累加的值(該值等于顯示電路16所顯示的值)，等于設定值電路(在此用與第一組計數(shù)器后的撥盤開關(guān)類似的裝置)設定值相同時，通過一比較選擇電路23輸出信號，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路24，驅(qū)動電路25，從而控制停車或者其他動作，例如，切斷被傳輸物等等。
參見附圖8，圖8是本發(fā)明的第二個實施例的電路框圖。從圖中可以看出，本實施例與第一實施例不同之處在于在傳感器110與單穩(wěn)電路210之間，加入了方向識別電路115，用于識別輥筒(即被傳輸帶)的傳動方向，使之在與原先轉(zhuǎn)動方向相反時，也能計數(shù)，與之對應的，在第一組計數(shù)器的位置，被2-10進制可逆計數(shù)器151所取代，并且相應增加邏輯控制電路。
為了檢測出被測物的傳輸方向，因此所述的檢測元件為可逆?zhèn)鞲衅?，選用二片CS839霍爾效應集成電路和集磁鐵封裝，輸出二個有先后的脈沖信號，以供方向識別電路識別方向并控制可逆計數(shù)器工作。
參見附圖9，圖9是本發(fā)明中探測頭用于檢測被測物的裝備示意圖。圖中，被測物400被通過二個輥筒820，800傳輸。在輥筒820和800的端面上，分別設有磁片870和840，在磁片840，870的對應位置處，在支架810上設有霍爾傳感元件880和850。當輥筒轉(zhuǎn)動時，磁片870，840也隨之轉(zhuǎn)動，當磁片經(jīng)過霍爾探測元件850，880所處的位置時，霍爾探測元件分別檢測出磁片發(fā)出的信號。當輥筒停止旋轉(zhuǎn)時(只要兩個輥筒中的一個)磁片也隨之停止，霍爾傳感元件檢測不到磁片發(fā)出的信號，因而各部分皆不工作。
參見附圖10，圖10是本發(fā)明所述計長裝置的探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。在紫鋼管6內(nèi)部，通過環(huán)氧樹脂把霍爾效應集成電路CS839粘接，在其端部用銅皮帽3封口，在霍爾效應集成電路CS839后通過集磁鐵4同電引導線7相連，電引導線7的后用屏蔽金屬線相連，并接到CX16ZSF航空插頭上以輸出檢測信號。當需進行方向設別時，可用二片霍爾效應集成電路即可。
權(quán)利要求
1.一種對沿其長度方向傳輸?shù)谋粶y物的計長方法，其特征在于，把所需計長的長度分成若干圓周長或弧長，用一定數(shù)目的脈沖來表示每一圓周的周長或弧長，把代表每一周長長度或弧長的脈沖數(shù)目累加。
2.一種對沿其長度方向上通過輥輪對傳輸物進行計長的裝置，其特征在于包括一設在轉(zhuǎn)動輥筒或輪一側(cè)端面上距軸心一定距離處的磁片;對所述磁片所產(chǎn)生的磁信號進行檢測并根據(jù)檢測結(jié)果輸出控制信號的檢測單元;脈沖振蕩器;根據(jù)檢測單元的輸出結(jié)果而控制脈沖振蕩器的起振或停振的振蕩器控制電路;對脈沖振蕩器的輸出脈沖個數(shù)進行累加的第一組計數(shù)器;對脈沖振蕩器的一次輸出脈沖個數(shù)進行計數(shù)的第二組計數(shù)器;對應于輥筒轉(zhuǎn)動一周的長度或弧長脈沖數(shù)的設定值電路;把上述設定值電路中的脈沖數(shù)目設定值與第二組脈沖計數(shù)器的輸出進行比較的比較電路，所述比較電路的輸出端連到脈沖振蕩器控制電路，當?shù)诙M計數(shù)器中計數(shù)到的值等于上述先設定值時，使振蕩器停振，并使第二組計數(shù)器清零;與第一組脈沖計數(shù)器相連的反映第一組計數(shù)器累加結(jié)果的顯示電路。
3.如權(quán)利要求2所述的計長裝置，其特征在于所述的檢測單元采用兩組霍爾傳感單元構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的計長裝置，其特征在于所述霍爾傳感單元采用霍爾效應集成電路和集磁鐵構(gòu)成，以提高接收靈敏度。
5.如權(quán)利要求2所述的計長裝置，其特征在于所述振蕩器控制電路采用C的MOS CC4001集成電路構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求2所述的計長裝置，其特征在于所述的第一組計數(shù)器采用由十進制計數(shù)器組成的計數(shù)鏈。
7.如權(quán)利要求2所述的計長裝置，其特征在于所述的脈沖數(shù)目設定值電路是由撥盤開關(guān)或地址開關(guān)構(gòu)成的。
8.如權(quán)利要求2所述的計長裝置，其特征在于所述的比較電路由與非門電路構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求2所述的計長裝置，其方向識別電路為一塊雙單穩(wěn)態(tài)集成電路構(gòu)成。
全文摘要
一種對沿其長度傳輸方向上的物體進行計長的方法和裝置，它通過把沿直線傳輸?shù)奈矬w的長度轉(zhuǎn)化成若干圓周長或弧長的累加并且對每一周長或弧長用一定數(shù)目的脈沖來表示，累計脈沖的總數(shù)即可得到物體長度。
文檔編號G01B7/04GK1035718SQ8810129
公開日1989年9月20日 申請日期1988年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月8日
發(fā)明者陳源 申請人:陳源, 楊慧芳