CN2150526Y

CN2150526Y - 一种精密位移测量数显装置

Info

Publication number: CN2150526Y
Application number: CN 93207986
Authority: CN
Inventors: 陆启湘
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1993-12-22
Anticipated expiration: 2003-04-01

Abstract

一种精密位移测量数显装置，是由传感器、前置放大器、数显卡及计算机主机连接构成。数显卡是由滤波放大器和16位单片机系统组成，数显卡可将检测信号进行模、数转换后再由计算机主机总线输出，计算机主机可通过总线读取坐标位移数据，同时采用了由16位单片机系统将反馈信号送至传感器，以调整坐标位移，实现零位检测，从而提高了检测精度，该装置具备结构简单、合理、易于制造及实用性强之功效。

Description

本实用新型涉及一种精密位移测量装置。

目前，将计算机作为机床或仪器仪表上的数控系统虽已普遍，但都是采用数码显示，显示坐标不过三个，数显单元与计算机间均采用串行或并行两种方式，所以这给多个坐标的测量及控制精度造成不便和影响，同时，也使系统的软、硬件大为复杂化。

本实用新型的目的是提供一种精密位移测量数显装置，它能显示多个坐标及动态的位移轨迹。

本实用新型的目的是这样实现的：精密位移测量数显装置由传感器，前置放大器，数显卡以及计算机主机串接组成。传感器是由定尺与滑尺组成，数显卡是由滤波放大器和16位单片机系统串接成一块电路板构成。滤波放大器是一个由四集成运算放大器内部的三个运算放大器组成的一个有源滤波电路。数显卡是插在计算机主机插槽内的。定尺与前置放大器连接，而滑尺是与16位单片机系统的正、余弦信号输出端连接，以构成闭合网络。

检测原理是这样的：若给传感器的滑尺或定尺的正、余弦绕组输入一个激磁信号Us和Uc，与其相对应的定尺或滑尺则输出一个检测信号，该信号经放大和滤波后为：

e＝（2ku／π）sinwt.sin（θ机－θ电）

式中： θ机－定、滑尺相对间位移机械角

θ电－激磁信号电气角

当由定、滑尺相对位置产生的输出信号处于平衡时（即θ机＝θ电），则检测信号e＝0。当定、滑尺相对位置产生一机械角⊿θ机后（即θ机＝θ电）则检测信号e≠0，且e的数值反应出⊿θ机的大小。此时，若给定θ电的数值，用零位检测法来确定θ机的大小，即能鉴别出定、滑尺间的相对位移量。

本实用新型是利用16位单片机系统内的模、数（即A／D）转换，将机械位移⊿θ机所对应的检测信号转换为位移脉冲信号，将信号由总线经过地址锁存器和地址译码器等传送到计算机主机总线，即可通过该总线读取由传感器产生的坐标位移数据。同时，由16位单片机产生一个与⊿θ机相等的⊿θ电去校正激磁信号，即由16位单片机发出正、余弦各两路信号至传感器，使系统处于平衡状态，即用θ电去跟踪θ机信号，在跟踪点上有θ电＝θ机，检测信号e＝0，即实现了零位检测，同时也提高了检测精度。如果是要获得多个坐标的位移测量数据，只要在计算机主机的插槽内插入相应坐标个数的、同样的数显卡便可实现。

正是由于采用了上述电路结构，结合计算机总线控制，可方便、迅速、准确地检测并观测到任意坐标及动态位移轨迹，从而达到控制、调整仪表、机床等的精度。该装置结构简单，易于制造，经济实用。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的电路原理图。

图2是本实用新型的几何位置连接图。

图3是滤波放大器电路结构图。

图4是16位单片机系统的电路结构图。

图中1.传感器 1－a.定尺 1－b.滑尺 2.前置放大器 3.数显卡 3－a.滤波放大器 3－b.16位单片机系统 4、5、6、7芯片输出端 8.芯片输入端 9.16位单片机系统的数据总线 10.16位单片机系统的地址总线 11.计算机主机数据总线 12.计算机主机地址总线 13.数据隔离总线 14.计算机主机U₁.芯片U₂、U₄、U₅.八D锁存器U₃、U₆.地址译码器U₇.八总线收发器。

图1和图2中，传感器（1）通过定尺（1－a）与前置放大器（2）连接，前置放大器（2）的输出连接数显卡（3）内的滤波放大器（3－a），数显卡（3）是由滤波放大器（3－a）与单片机系统（3－b）通过电阻R₉与芯片输入端（8）串接而构成的一块电路板，数显卡（3）插在计算机主机（14）的插槽内，并且根据待测坐标个数可插入n个数显卡（3），（n为自然数）。16位单片机系统（3－b）的芯片输出端（4）、（5）、（6）、（7）接传感器（1）内的滑尺（1－b）。

在图3所示的实施例中，滤波放大器（3－a）是由一块四集成运算放大器内的三个运算放大器U_1A、U_1B、U_1C组成的有源滤波电路。由前置放大器（2）放大后的检测信号接入放大器U_1A的反相输入端电阻R₁。U_1A输出经电阻R₄连接至U_1B的反相输入端，U_1B输出经电阻R₆接U_1C的反相输入端，U_1C的输出经电容C₂、电阻R₃连接U_1A的反相输入端。

在图4的实施例中，芯片（U₁）通过16位单片机系统的数据总线（9）和地址总线（10）分别与八D锁存器（U₂）、（U₄）、（U₅）和地址译码器（U₃）连接，八总线收发器（U₇）通过数据隔离总线（13）而与八D锁存器（U₄）、（5）连接，八总线收发器（U₇）和地址译码器（U₆）分别与计算机主机数据总线（11）及计算机主机地址总线（12）相连。芯片（U₁）的信号输出端（4）、（5）、（6）、（7）分别连接到滑尺（1－b），而芯片（U₁）的输入端（8）是与滤波放大器（3－a）输出电阻R₉连接的。工作时，数显卡（3）接收到传感器（1）发来的检测信号，由芯片（U₁）通过16位单片机系统的地址总线（10），并经地址译码器（U₃）选中八D锁存器（U₄）或（U₅），再经16位单片机系统的数据总线（9）往八D锁存器（U₄）中写数据，或从八D锁存器（U₅）中读取数据。计算机主机地址和数据总线通过地址译码器（U₆）选通八D锁存器（U₄）、八总线收发器（U₇）或八D锁存器（U₅）、八总线收发器（U₇），可从八D锁存器（U₄）中读取数据或往八D锁存器（U₅）中写入数据。同时，由芯片（U₁）的输出端（4）、（5）、（6）、（7）分别输出正、余弦方波信号各两路，反馈到滑尺（1－b），也即用θ电去校正θ机，直到θ电＝θ机，检测信号e＝0，实现零位检测。

Claims

1、一种精密位移测量数显装置，包括有：传感器(1)串接前置放大器(2)、计算机主机(14)，其特征是：与前置放大器(2)串接的数显卡(3)是由滤波放大器(3-a)和16位单片机系统(3-b)通过电阻R₉及芯片(U₁)的输入端(8)连接在一块电路板上构成的，芯片(U₁)的输出端(5)，(6)，(7)，(8)分别接至滑尺(1-b)，数显卡(3)插在计算机主机(14)的插槽内。

2、根据权利要求1所述的精密位移测量数显装置，其特征是：滤波放大器（3－a）是由三个运算放大器U_1A，U_1B，U_1C组成的有源滤波电路构成，前置放大器（2）输出端与放大器U_1A的反相输入端的电阻R₁连接，U_1A输出经电阻R₄接至U_1B的反相输入端，U_1B的输出经电阻R₆接U_1C的反相输入端，U_1C的输出经电容C₂、电阻R₃连接U_1A的反相输入端。

3、根据权利要求1所述的精密位移测量数显装置，其特征是：16位单片机系统（3－b）由芯片（U₁）通过16位单片机系统的数据总线（9）和16位单片机系统的地址总线（10）分别与八D锁存器（U₂），（U₄），（U₅）和地址译码器（U₃）连接，八总线收发器（U₇）通过数据隔离总线（13）与八D锁存器（U₄），（U₅）连接，八总线收发器（U₇）和地址译码器（U₆）分别与计算机主机数据总线（11）及计算机主机地址总线（12）相连。

4、根据权利要求1所述的精密位移测量数显装置，其特征是：数显卡（3）可以是n个（n为自然数）。