Pierwszenstwo: 08.X.1964 Wlochy Opublikowano: 31.III.1970 59533 KI. 42 d, 2/50 MKP G 01 d S/thf UKD Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Riccardo Brescia, Elia Baratto Wlasciciel patentu: Ing. C. Oliyetti C. S. p. A., Ivrea (Wlochy) Przyrzad pomiarowy do okreslania polozenia ze wskazaniem cyfrowym Przedmiotem wynalazku jest przyrzad pomiaro¬ wy do okreslania polozenia ze wskazaniem cyfro¬ wym zwlaszcza do pomiaru przesuniecia elementu ruchomego wzgledem elementu nieruchomego.Znany jest przyrzad pomiarowy powyzszego ty¬ pu, w którym konwerter cyfrowo-analogowy za¬ silany przez licznik sklada sie z czesci precyzyjnej i czesci nieprecyzyjnej, które zasilaja kolej/no czesc prezyzyjna i czesc nieprecyzyjna przetwornika po¬ lozenia, przy czym przetwornik ten jest przysto¬ sowany do ciaglego porównywania istniejacego po¬ lozenia elementu ruchomego z trescia cyfrowa licz¬ nika, przetworzona w forme analogowa w celu ko¬ lejnego wytworzenia precyzyjnych i nieprecyzyj¬ nych sygnalów bledu, które poprzez uklad steru¬ jacy reguluja kolejno dzialanie czesci precyzyjnych i nieprecyzyjnych licznika.Ten znany przyrzad pomiarowy posiada te wade, ze wymaga stasowania dwóch oddzielnych ukladów sterowania do regulowania precyzyjnej i niepre¬ cyzyjnej czesci sygnalu bledu, przy czym oba te uiklady sterowania maja wspólna, wejsciowa wiel¬ kosc analogowa, przedstawiajaca istniejace polo¬ zenie elementu ruchomego. Z tych wzgledów urza¬ dzenie, które wymaga zastosowania konwertera cy- frowo-analogowego oraz transformatora pomiaro¬ wego dla czesci precyzyjnej oraz drugiego konwer¬ tera cyfrowo-analogowego i drugiego transforma¬ tora pomiarowego dla czesci nieprecyzyjnej, jest skomplikowane i kosztowne. 10 20 30 2 W znanym ukladzie do zasilania czesci precyzyj¬ nej \ nieprecyzyjnej stosuje sie dwie rózne czesto¬ tliwosci, przy czym skomplikowanie wyposazenia zwieksza sie jeszcze wskutek tego, za w celu uzys¬ kania dwóch róznych czestotliwosci z jednego oscy¬ latora, niezbedne jest zastosowanie odpowiednich dzielników czestotliwosci.Celem wynalazku jest stworzenie przyrzadu po¬ miarowego omawianego typu, który nie ma wy¬ mienionych wad. Cel ten osiagnieto wedlug wyna¬ lazku przez to, ze uklad sterowania tego przyrzadu ma kilka wyjsc, które sa polaczone z kluczowa¬ nymi, przez wytwarzany zaleznie od amplitudy sygnalu bledu na jednym z tych wyjsc sygnal klu¬ czowania, kanalami doprowadzania impulsów zli¬ czania do jednej z dekad licznika.Przedmiot wynalazku jest objasniony na pod¬ stawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przy¬ kladowo schemat blokowy obwodów przyrzadu we¬ dlug wynalazku; fig. 2 przedstawia schemat ukla¬ du sterujacego, zastosowanego w konwerterze z fig. 1, a fig. 3a i 3b — przebiegi czasowe niektó¬ rych sygnalów w konwerterze z fig. 1.Na fig. 1 przedstawiono przyrzad pomiarowy ze wskazaniem cyfrowym wedlug wynalazku przez- znaczony do okreslania polozenia elementu prze¬ suwajacego sie wzdluz tylko jednej osi. Oczywiscie przyrzad wedlug wynalazku mozna równiez przy¬ stosowac do okreslania polozenia elementu prze¬ suwajacego sie wzdluz dwóch lub trzech osi przez 5953359533 uzupelnienie przyrzadu oddzielnym przyrzadem pomiarowymi do okreslania polozenia, dla kazdej z wymienionych osi.Pomiarowy przyrzad MP do okreslania polozenia sklada sie z przetwornika polozenia T zaopatrzo¬ nego w nieruchoma czesc 1 polaczona z nierucho¬ mym elementem, na przyklad ze szkieletem urza¬ dzenia, w którym przetwornik ten jest zastosowa¬ ny, oraz z czesci ruchomej 2, przesuwajacej sie na przyklad wzdluz osi X i przymocowanej do ele¬ mentu ruchomego tego samego urzadzenia. Prze¬ twornik T jest znanym przetwornikiem, który sklada sie z pary wielobiegunowych pierwotnych uzwojen 3 i 4, umieszczonych na nieruchomej czesci 1, przy czyim bieguny jednego uzwojenia sa przesuniete fazowo w przestrzeni w stosunku do biegnów drugiego uzwojenia oraz wielobiegunowe- go uzwojenia wtórnego 5, umieszczonego na czesci ruchomej 2.W .przetworniku polozenie ruchomej czesci wzgledem czesci nieruchomej jest przedstawione za pomoca wzglednego przesuniecia uzwojenia wtórnego w stosunku do pary uzwojen pierwot¬ nych, przy czym przesuniecie to jest mierzone w stopniach kata elektrycznego przyjmujac, ze po- dzialka biegunowa trzech uzwojen 3, 4 i 5 która odpowiada 360° kata elektrycznego wynosi na przy¬ klad 2 mm.Przetwornik T jest dostosowany do ciaglego po¬ równywania sygnalów przychodzacych w formie analogowej na wejscia 7, 8 oraz wielkosci analo¬ gowej przychodzacej na niezalezne wejscie 6, które przedstawia istniejace polozenie czesci ruchomej 2 a zatem polozenie wtórnego uzwojenia 5. Ta wiel¬ kosc analogowa jest dostarczana przez element ru¬ chomy B urzadzenia, na przyklad wózek zaopatrzo¬ ny we wskaznik odniesienia i poruszany wzdluz prowadnic slizgowych kierunku X. Jezeli element ruchomy B jest sztywno polaczony z czescia ru¬ choma 2 przetwornika T, to wymieniona wielkosc analogowa podawana na niezalezne wejscie 6 przedstawia istniejace polozenie ruchomego ele¬ mentu B wzdluz kierunku przesuwania X. Rucho¬ my element B moze byc polaczony z ruchoma czescia 2 za pomoca urzadzenia do zmechanizo¬ wanego przekazywania i w tym [przypadku wiel¬ kosc analogowa podawana na wejscie 6 jest przed¬ stawiona przez istniejace polozenie czesci rucho¬ mej 2.Przetwornik T otrzymuje sygnal przez wejscia 7 i 8 z konwertera cyfrowo-analogowego 9, który z kolei otrzymuje sygnal z wewnetrznego liczni¬ ka 10. Konwerter 9 jest dostosowany do przetwa¬ rzania informacji cyfrowej, przekazywanej na przyklad w systemie dwójkowym w sposób rów¬ nolegly na jego wejscie poprzez kanal 11, w infor¬ macje analogowa przedstawiona za pompca sinuso¬ wych i cosinusowych funkcji kata elektrycznego przedstawionego przez te informacje cyfrowa, przy czym nalezy miec na uwadze, ze maksymalna licz¬ ba, jaka moze byc przedstawiona przez licznik 10 równa sie 360° elektrycznym, oraz podzialce bie¬ gunowej uzwojen 3, 4 i 5 przetwornika T. 10 15 20 25 30 40 45 50 55 60 65 Konwerter 9 po otrzymaniu sygnalu sinusoidal¬ nego o czestotliwosci na przyklad 10 kHz z gene¬ ratora 12 przekazuje na wejscie 7, uzwojenia pier¬ wotnego 3, sygnal sinusoidalny o czestotliwosci 10 kHz i o amplitudzie maksymalnej proporcjonalnej do sinusa wymienionego kata a na wejscie 8, uzwojenia 4, sygnal sinusoidalny równiez o czesto¬ tliwosci 10 kHz i o maksymalnej amplitudzie pro¬ porcjonalnej do cosinusa wymienionego kata.Konwerter cyfrowo-analogowy 9 moze byc do¬ wolnego typu, z tym, ze jego czesci skladowe sa dobrane w taki sposób, aby czas przelaczania, po którym konwerter 9 wytwarza na swym wyjsciu analogowego przedstawienie wartosci cyfrowej po¬ danej na jego wejscie byl dostatecznie krótki w stosunku do okresu drgan generatora, na przyklad w stosunku 1 :100. Z tego powodu laczniki, znaj¬ dujace sie w konwerterze 9, sterowane przez ka¬ nal przesylowy 11 musza byc typu elektronicznego, na przyklad tranzystorowe. Slusznosc tego wyboru oraz ograniczenie, od którego zalezy dobór czesto¬ tliwosci generatora 12, zostana wyjasnione w dal¬ szej czesci opisu.Na wyjsciu 13 przetwornika T uzyskuje sie tak¬ ze sygnal o czestotliwosci 10 kHz oraz o maksy¬ malnej amplitudzie proporcjonalnej do róznicy po¬ miedzy istniejacym polozeniem czesci ruchomej 2 a polozeniem przedstawianym przez cyfrowa in¬ formacje zawarta obecnie w wewnetrznym liczniku 10, z przesunieciem fazowym 90° lub 270° wzgle¬ dem sygnalu generatora 12, zaleznie od tego, czy znak wymienionej róznicy jest dodatni czy ujemny (fig. 3a i 3b). Wychodzac z tego zalozenia jest rze¬ cza zrozumiala, ze istniejace polozenie odnosi sie do kazdej podzialki biegunowej i ze wymieniona cyfra przedstawia polozenie w zasiegu jednej po¬ dzialki biegunowej.Analogowy sygnal bledu jest podawany z wyj¬ scia 13 przetwornika T, poprzez wzmacniacz 14, na wejscie 15 ukladu sterowania 16 przeznaczonego do regulowania operacji* liczenia wewnetrznego licznika 10 w celu zmiany zawartej w nim infor¬ macji cyfrowej w taki sposób, aby sygnal analo¬ gowy bledu zostal zmniejszony do zera. Sygnal bledu bedzie zredukowany do zera wówczas, gdy wymieniona .informacja cyfrowa zgadzac sie bedzie z polozeniem czesci ruchomej 2.IjTa fig. 2. przedstawione jest korzystne wykona¬ nie ukladu sterowania 16.Uklad sterowania 16 otrzymuje przez wejscie 15 analogowy sygnal bledu i wykonuje nastepujace trzy rodzaje funkcji kontrolnych, mianowicie okresla czy blad istnieje czy nie, reguluje sygnal bledu oraz okresla wielkosc bledu przez oznaczenie czy okresla ona blad odpowiadajacy setnym czy tez dziesietnym czesciom podzialki przetwornika T.Analogowy sygnal bledu z wejscia 15 poprzez wzmacniacz 17, jest przekazywany na wejscie 20 obwodu progowego 23, który okresla próg czulosci 45 sygnalu bledu (fig. 3a) przyrzadu pomiarowego MP, przy czym obwód progowy jest przystosowany do wytwarzania sygnalu ablo na wyjsciu 23S albo59533 5 6 na wyjsciu 23N, zaleznie od tego czy maksymalna amplituda napiecia sinusoidalnego przedstawiaja¬ cego sygnal bledu, podawanego na wejscie 20 jest wyzsza czy nizsza od progu czulosci 45 obwodu progowego ,23. Sygnaly z wyjsc 23S i 23N, poprzez bramki 28 i 29 regulowane przez synchronizacyj¬ ny sygnal KM, którego dzialanie zostanie wyjas¬ nione pózniej, podawane sa na element dwustabil- ny w celu przelaczania go. Element dwustabilny 32 zapamietuje przez kazdy okres generatora 12, czy blad istnieje czy nie. Obecnosc sygnalu bledu wiekszego powoduje wytworzenie sygnalu na wyj¬ sciu 35 elementu dwu/stabilnego 32.Sygnal z wyjscia wzmacniacza 17 podawany jest równiez na wejscie 19 znanego obwodu separatora 22, który wytwarza na swych wyjsciach 22S i 22N dodatnie i ujemne polówki przebiegu napiecia si¬ nusoidalnego reprezentujacego sygnal bledu. Sy¬ gnaly z wyjsc 22S i 22N, poprzez bramki 26 i 27 regulowane przez synchronizacyjny sygnal KM, sa podawane na dwustabilny element 31, w celu prze¬ laczania go, przy czym element ten zapamietuje kazdy okres generatora 12, czy napiecie bledu by¬ lo dodatnie czy ujemne. Istnienie dodatniego lub ujemnego sygnalu bledu powoduje pojawienie sie sygnalu na wyjsciach 33 lub 34 dwustabilnego ele¬ mentu 31.Sygnaly z wyjsc 33 i 34 steruja oddzielnie lo¬ gicznie obwody 36 i 37 koniunkcji a sygnal z wyj¬ scia 35 dwustabilnego elementu 32 steruje oba obwody 36 i 37. Jesli obwód progowy 23 wykaze istnienie bledu i wskutek tego na wyjsciu 35 ele¬ mentu dwustabilnego 32 wystepuje sygnal, wów¬ czas sygnal wystepuje albo na wyjsciu A obwodu 36 albo na wyjsciu I obwodu 37, zaleznie od tego, czy element dwustabilny 31 wytwarza sygnal na wyjsciu 33, czy na wyjsciu 34, czyli zaleznie od tego, czy sygnal bledu ma znak dodatni czy ujem¬ ny. Oczywiscie, zgodnie z tym co zostalo poprzed¬ nio wyjasnione, w przypadku gdy obwód progo¬ wy 23 nie wykazuje bledu przez co na wyjsciu 35 elementu dwustabilnego 32 nie ma sygnalu na zad¬ nym z wyjsc A i I nie ma sygnalu.Analogowy sygnal bledu jest równiez przekazy¬ wany bezposrednio z wejscia 15 na wejscie 13 ob¬ wodu progowego 21, który wytwarza sygnal na .swym wyjsciu 21S lub 21N, zaleznie od tego czy sygnal bledu jest wiekszy czy mniejszy od wyzna¬ czonego progu czulosci 52 (fig. 3fo). Wymieniony pcóg czulosci jest dobrany w taki isposób, aby byl równy maksymalnej amplitudzie sinusoidalnego sygnalu bledu, odpowiadajacego 1/20 podzialki bie¬ gunowej przetwornika T, czyli 0,1 mm.Obwód progowy 21 sluzy do odrózniania bledów •odpowiadajacych dziesietnym czesciom podzialki biegunowej od bledów odpowiadajacych setnym czesciom tej podzialki. Sygnaly z wyjsc 21S, 21N sa poprzez odpowiednie bramki 24 i 25, regulowane przez sygnal synchronizacyjny KM, podawane na dwustabilny element 30 w celu przelaczenia go, przy czym element 30 zapamietuje przez kazdy okres generatora 12, czy amplituda sygnalu bledu odpowiadala dziesietnym czy tez setnym czesciom podzialki biegunowej i zaleznie od tego wytwarza sygnal na wyjsciu D lub C.Sygnal synchronizacyjny KM sklada sie z sze¬ regu impulsów uzyskiwanych z sinusoidalnego 5 przebiegu z generatora 12. Generator ten oprócz konwertera cyfrowego 9 zasila równiez generator 38 impulsów prostokatnych, który steruje genera¬ tor impulsów 39, posiadajacy dwa wyjscia KM i KC. Generator 39 wytwarza na wyjsciu KM ciag 10 impulsów (fig. 3a oraz 3b), które wystepuja odpo¬ wiednio w punktach gdzie impulsy prostokatne wytwarzane przez generator 38 przechodza przez wartosc zerowa w kierunku wartosci ujemnych.Ten sam generator 39 wytwarza na swym wyjsciu 15 KC ciag impulsów (fig. 3a oraz 3b) wystepujacych odpowiednio w punktach przejscia przebiegu pro¬ stokatnego z generatora 30 przez zero w kierunku wartosci dodatnich.Jak juz stwierdzono, sygnal KM steruje bramki 20 24, 25, 26, 27, 28 i 29. Dla kazdego przebiegu okresu wytwarzanego przez generator 12, zostaje wytwo¬ rzony impuls przepustowy, przy czym impulsy sy¬ gnalu KM okreslaja chwile, w której dwustabilne elementy 30, 31 i 32 moga zmieniac swój stan, 25 przy czym stany tych elementów dwustabilnych za¬ leza od tego, czy w danej parze bramek 24 i 25, 26 i 27, 28 i 29 otwarta jest pierwsza czy druga bram¬ ka.Na fig. 3a i 3b przedstawiono przebiegi jakie po¬ jawiaja sie na wyjsciu generatora 12, na prze¬ tworniku T, na wyjsciu generatora 38, przebiegu prostokatnego na wyjsciu generatora 39, separatora 22 i ukladu sterowania 16, pokazujac równiez syn¬ chronizacje tych przebiegów.Przebiegi z fig. 3a i 3b dotycza przypadku gdy sygnal bledu 13, który jest w poczatkowej fazie przesuwany o 90° wzgledem sygnalu generatora, czyli zgodnie z poprzednio przyjetym zalozeniem jest to przypadek, gdy sygnal bledu jest poczat¬ kowo dodatni. Impulsy sygnalu KM sa poczatkowo zgodne w fazie z polówkami dodatnimi przebiegu sygnalu bledu z wyjscia 22S separatora 22, przy czym element dwustabilny 31 otrzymuje sygnal przez bramke 26.Jezeli sygnal .bledu ma znak ujemny, impulsy sygnalu KM pojawiaja sie w fazie z polówkami ujemnymi przebiegu sygnalu bledu, z wyjscia 22N separatora 22, wskutek czego przez bramke 27 element dwustabilny 31 zostaje przerzucony.Wyjscia A oraz I ukladu sterowania 16, przeka¬ zuja sygnal na licznik 10 tak, by umozliwic zlicza¬ nie wprzód lub w tyl. Licznik ten jest licznikiem nawrotnym i zwraca pewna ilosc dekad, z któ¬ rych kazda sklada sie z licznika dwójkowego, na przyklad dwie dekady 10C i 10D dla setnych i dziesietnych czesci podzialki przetwornika T. De¬ kady te sa tak polaczone ze soba, ze dekada 10D zlicza cykle liczeniowe dekady 10C, czyli, dekada 10D jest zasilana impulsem z poprzedzajacej deka¬ dy 10C, po przyjeciu przez te ostatnia dziesieciu impulsów, które powoduja, ze wykonywuje ona pelny cykl liczenia.Wyjscia D i C ukladu sterowania 16 stanowia 45 50 55 607 59533 8 dwa kanaly, które steruja otwieranie bramek 40 i 41 sterujacych z kolei dekady 10D i 10C licznika wewnetrznego.Impulsy wytworzone na wyjsciu KC generatora 39 sa podawane na bramki 40 i 41 i przez te bramki oraz odpowiednio poprzez przewody 43, 44 sa przekazywane na dekady 10D lub 10C w celu sterowania pracy tych dekad, w zaleznosci od tego czy uklad sterowania 16 wytwarza sygnal na wyj¬ sciu D lub C. Dla kazdego okresu przebiegu, wy¬ twarzanego przez generator 12, generator 39 prze¬ kazuje zatem impuls sterujacy prace jednej z de¬ kad licznika 10, zgodnie z wynikiem dzialania ukla¬ du sterowania 16 w chwili okreslonej przez impuls sygnalu KM, odpowiadajacy temu saimemu okreso¬ wi. Aby impuls sygnalu KC mógl skutecznie po¬ budzic licznik 10 do liczenia, wazne jest aby jed¬ na z dwóch bramek ukladu sterowania 16 byla otwarta w taki sposób, aby licznik zostal pobu¬ dzony do liczenia wprzód lub w tyl.Kazdy impuls sygnalu KC powoduje zmiane cyf¬ rowej tresci licznika 10 i w konsekwencji zmiane sygnalów analogowych na wyjsciach 7 i 8 kon¬ wertera cyfrowo-analogowego 9. Wymienione sy¬ gnaly analogowe przedstawiaja funkcje sinusa i co- sinusa nowej liczby dwójkowej, istniejacej w licz¬ niku. W ten sposób nowy analogowy sygnal bledu pojawia sie takze na wyjsciu 13 przetwornika T,f przy czym aiowy sygnal bedzie nadal napieciem sinusoidalnym o czestotliwosci 10 kHz i maksy¬ malnej amplitudzie proporcjonalnej do róznicy po¬ miedzy istniejacym polozeniem czesci ruchomej 2 wzdluz osi przesuniecia X a polozeniem przedsta¬ wionym przez nowa liczbe dwójkowa w liczniku 10 oraz o przesunieciu fazowym 90° lub 270° wzgle¬ dem sygnalu generatora 12 zaleznie od bieguno¬ wosci wymienionej róznicy.Nowy sygnal bledu jest poprzez wzmacniacz 14 przekazywany na wejscie ukladu sterowania 16, który sygnal ten analizuje w celu ustalenia jego amplitudy i biegunowosci aby wytworzyc sygnal na dwóch z wyjsc A, I, D, C, przy czym ta para wyjsc okresla nowe polozenie w taki sposób, ze steruje prace licznika 10 w takim kierunku oraz w takiej dekadzie aby uzyskac zmniejszenie war¬ tosci sygnalu bledu.Dzialanie to ma na celu doprowadzenie ukladu do stanu równowagi. Gdy czesc Z. zostanie zatrzy¬ mana, osiagniety zostanie stan równowagi dla sy¬ gnalu bledu, którego poziom jest nizszy od progu czulosci 45, przy czym nie bedzie sygnalu ani na wyjsciu A ani na wyjsciu I i w ten sposób licz¬ nik 10, nie otrzymujac sygnalów pobudzenia po¬ zostaje w osiagnietym w ten sposób stanie przez caly-czas, w którym czesc 2 jest nieruchoma.W tym przypadku informacja cyfrowa dostar¬ czona przez licznik odpowiada ^istniejacemu polo¬ zeniu czesci 2 wzgledem czesci 1 w zasiegu po- dzialki biegunowej, z wyjatkiem bledu odpowia¬ dajacemu progowi czulosci 45. Gdy czesc ruchor ma 2 znajduje sie w ruchu, dzialanie ukladu, jak poprzednio wyjasniono, musza umozliwic liczni¬ kowi 10 zawarcie informacji, która stale nadaza za rzeczywistym polozeniem ruchomej czesci 2, przy czym skutek ten zostanie osiagniety tylko wtedy, gdy czas przelaczenia elementów tworzacych uklad jest maly w stosunku do okresu generatora 12. 5 Z poprzednich wyjasnien wynika jasno, ze uklad sterowania 16 odróznia sygnal bledu wedlug jego biegunowosci, a ponadto wybiera jedno z wyjsc D albo C, w zaleznosci od tego czy sygnal bledu jest wiekszy czy mniejszy od progu czulosci 52. W omawianym przypadku poziom progu równa sie wielkosci bledu odpowiadajacemu 1/20 podzialki biegunowej, czyli 0,1 mm. Licznik wewnetrzny mo¬ ze zawierac n dekad polaczonych wzajemnie w ta¬ ki sposób, ze kazda dekada zlicza cykle liczenio¬ we poprzedniej dekady, przy czym kazda dekada moze byc sterowana przez poprzednia dekade albo przez odpowiedni kanal dobrany przez uklad ste¬ rowania zgodnie z sygnalem bledu.W takim przypadku uklad sterowania zawiera n—1 obwodów takich jak 21, kazdy o innym progu czulosci dla innego zakresu amplitudy sygnalu ble¬ du, przy czym te n—1 obwodów sa polaczone ra¬ zem w ten sposób aby uklad sterowania byl do¬ stosowany do rozrózniania n róznych kanalów od¬ powiadajacych n róznym zakresom amplitudy sy¬ gnalu bledu.Jesli na przyklad licznik zawiera trzy dekady przeznaczone do liczenia kolejno dziesietnych, set¬ nych i tysiecznych milimetra, uklad sterowania musi byc wyposazony w dwa obwody takie jak obwód 21 o progu czulosci równym amplitudzie sygnalu reprezentujacego 1/200 i odpowiednio 1/20 podzialki biegunowej przetwornika T, i rozmiesz¬ czone w ten sposób, ze tworza trzy kanaly prze¬ znaczone do sterowania tych trzech dekad licznika.Te trzy kanaly sa pobudzane kolejno za pomoca sygnalu bledu, nizszego od pierwszego progu czu¬ losci, lub zwartego pomiedzy poziomami obu pro- iów, albo wyzszego od drugiego progu czulosci.Na fig. 1 pokazano równiez zewnetrzny licznik 42, który sklada sie z pewnej ilosci dekad, na przyklad z czterech dekad 42C, 42D, 4ZV, 42E, takich samych jak dekady licznika wewnetrznego 10, po¬ laczonych ze soba w taki sposób, ze uzyskuje sie licznik nawrotny. Pierwsze dwie dekady odpowia¬ daja identycznym dekadom 10C i 10D licznika we¬ wnetrznego 10. Dekady te sa sterowane selektyw¬ nie przez te same kanaly 44 i 43.Dekady 42C, 42D, 42U i 42E sa polaczone ze soba lancuchowo tak, ze kazda dekada zlicza cyk¬ le liczeniowe dekady poprzedniej. Dekady 42U i 42E sa sterowane tylko przez dekade poprzedza¬ jaca a dekada 42D jest sterowana, albo przez po¬ przedzajaca dekade 42C, albo tez przez kanal 43.Dekada 42C jest sterowana tyko przez kanal 44.Kierunek liczenia licznika zewnetrznego 42 jest sterowany w identyczny sposób jak w liczniku we¬ wnetrznym 10, za pomoca sygnalów z wyjsc A oraz I. Gdy dekady 42C i 42D licza, tak samo jak dekady 10C i 10D licznika wewnetrznego 10, setne i dziesietne milimetra, dekady 42U i 42E licza jed¬ nostki i dziesiatki milimetra rzeczywistego przesu¬ niecia czesci ruchomej 2. 15 20 25 30 35 40 45 50 53 6059533 9 10 Licznik 42 jest wyposazony w urzadzenie slu¬ zace do zerowania i do sterowania inwersji znaku zliczania gdy operacja liczenia przechodzi przez wartosc zerowa. Dzialania te, jak to zostanie wy¬ jasnione pózniej, moga byc wykonywane niezalez¬ nie od licznika wewnetrznego 10. v Przyrzad wedlug wynalazku dziala w nastepuja¬ cy sposób. Zalózmy, ze elementem ruchomym B jest wyposazony we wskaznik odniesienia wózek, który moze przesuwac sie w kierunku X na szy¬ nach prowadzacych, przy czym jest on poruszany recznie lub mechanicznie. Do wózka B przylaczo¬ na jest sztywno ruchoma czesc 2 a na wejscie 6 jest podawana wielkosc analogowa przedstawiaja¬ ca istniejace polozenie wózka. Zalózmy równiez, ze przyrzad pomiarowy jest zastosowany do mie¬ rzenia wymiarów przedmiotu obrabianego wzdluz kierunku X. Najpierw umieszcza sie na jednym koncu mierzonej czesci obrabianego przedmiotu waiskaznik wózka. Nastepnie zeruje sie licznik ze¬ wnetrzny 42, natomiast licznik wewnetrzny 10, wskazuje istniejace polozenia czesci ruchomej 2 wzgledem czesci nieruchomej 1, w zakresie po- dzialki biegunowej przetwornika T.Nastepnie wózek B zostaje .przesuniety tak, aby wskaznik byl zgodny z drugim koncem obrabiane¬ go przedmiotu, który ma byc mierzony. Licznik zewnetrzny 42 pokazuje teraz cyfrowa wartosc bez¬ wzgledna oraz znak mierzonego wymiaru, natomiast licznik wewnetrzny 10 podaje cyfrowe okreslenie nowego polozenia ruchomej czesci 2 wzgledem czes¬ ci nieruchomej 1.Wózek B moze sie przesuwac z rózna predko¬ scia. Rozwazmy w odniesieniu do fig. 3a i 3b przy¬ rzadu pomiarowego wedlug wynalazku w przy¬ padku niezmiennych predkosci o róznych wielko¬ sciach. Na.fig. 3a przedstawiono w funkcji czasu przebieg sygnalu bledu na wyjsciu 13 przetwor¬ nika T w przypadku malej predkosci przesuwu wózka. Próg czulosci 45 obwodu progowego 23 okresla minimalne napiecie bledu, na które jest uczulony uklad sterowania 16.Sygnal 46 jest napieciem sinusoidalnym o cze¬ stotliwosci generatora 12 (10 kHz) przy oppznie- niu 90° dla bledu dodatniego i o amplitudzie mo¬ dulowanej przez przesuniecie ruchomej czesci 2 dokonane z mala, niezmienna predkoscia, przy czym przesuniecie to powoduje sinosoidalna zmiane ampli¬ tudy bledu w zakresie podzialki biegunowej. Sygnal bledu moze byc zatem przedstawiony za pomoca Vt funkcji K. sin 2jt • sin 2n ft, gdzie K jest stala P zalezna od stosunku wartosci sygnalu na wyjsciu generatora 12 do sygnalu z wyjscia 13 przetwornika T, V jest predkoscia przesuwania czesci ruchomej 2, a p jest podzialka biegunowa.Zakladajac, ze predkosc jest mala na przyklad V cych niektórym. okresom generatora, ksztalt fali sygnalu bledu moze byc przedstawiony z duzym Vt przyblizeniem, przez funkcje K. 2jt— . sin 2;t ft.P Na fig. 3a wykres 47 przedstawia modulujaca funk- y cje K. 2;t —. t wytwarzana przez przesuw rucho- P mej czesci 2, czyli przebieg sygnalu bledu jaki mozna uzyskac, gdy cyfrowo-analogowy konwerter 9 jest zasilany sygnalem stalym zamiast sygnalem sinusoidalnym.Jest zrozumiale, ze zgodnie z poprzednio przed¬ stawiona hipoteza, tresc cyfrowa licznika 10 mu¬ si w kazdym przypadku odpowiadac polozeniu cze¬ sci ruchomej 2 w stosunku do polozenia czesci nie¬ ruchomej 1 w zasiegu jednej podzialki bieguno¬ wej, przy czym polozenie to jest wyrazone w dzie¬ sietnych i setnych czesciach milimetra przez cyf¬ ry wystepujace kolejno na dekadach 10D i 10C.Wskazanie cyfrowe jest dokladne, z uwzglednie¬ niem czulosci ukladu, która w rozwazanym przy¬ padku równa sie 1/200 podzialki biegunowej, czyli jest równa 10 \im.Przy przesuwaniu wózka B ze stala predkoscia VI, na przyklad mniejsza niz 100 mm/sek wzdluz osi X, na przyklad w kierunku dodatnim, analogo¬ wy sygnal bledu pojawiajacy sie na wyjsciu 13 przebiega zgodnie z wykresem 46. Gdy amplituda sinusoidy przekracza wartosc progu czulosci 45, generator 39 wytwarza impuls sygnalu KM rów¬ noczesnie z wystapieniem pierwszego dodatniego wierzcholka P i uklad sterowania prawidlowo po¬ budza wyjscia A i C* Nastepnie, pól okresu pózniej, równoczesnie z przejsciem Z sygnalu przez wartosc zerowa, ge¬ nerator 39 wytwarza impuls liczacy sygnaly KC, który poprzez bramke 41, utrzymywana przez syg¬ nal z wyjscia C w stanie otwartym, powoduje, ze dekady 10C i 42C setnych czesci licza jeden sto¬ pien naprzód.Modyfikacja tresci cyfrowej licznika wewnetrz¬ nego 10 wywoluje poprzez kanal przesylowy 11 zmiane sygnalów analogowych na wyjsciach 7 i 8 konwertera cyfrowo-analogowego a przez to zmia¬ ne amplitudy sygnalu bledu na wyjsciu 13 prze¬ twornika T. Zgodnie z poprzednim zalozeniem dla konwertera 9, ze jego czas wlaczania jest krótki w porównaniu z okresem generatora 12, zmiane amplitudy mozna uwazac za natychmiastowa. Po¬ nadto, przyjmujac zgodnie z fig. 3a, ze zmiana tres¬ ci cyfrowej licznika 10 zachodzaca wskutek zlicze¬ nia przez licznik 10 jednego stopnia naprzód po¬ woduje zmiane znaku sygnalu bledu oraz zmniej¬ szenie amplitudy do wartosci nizszej od progu czu¬ losci 45, w momencie przejscia z sygnalu bledu przez zero nastepuje odwrócenie fazy Z.Nastepnie funkcja modulujaca zaczyna znowu wzrastac poczawszy od poziomu nizszego tak, jak podano na wykresie 48. Wykres 48 jest podobny do wykresu 47 i jest w stosunku do niego przesu¬ niety o wielkosc OS reprezentujaca czas potrzeb¬ ny do przesuniecia czesci ruchomej 2 z predkoscia VI o odleglosc równa 1/200 podzialki biegunowej, czyli równa 1/100 mm. W czasie przesuwania sie wózka B w kierunku dodatnim ze stala predkoscia VI, uklad dziala tak jak opisano powyzej, przy czym po przesunieciu czesci ruchomej 2 o jedna setna 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 III podzialki biegunowej, dekada 10C licznika zlicza o jeden stopien naprzód, natomiast po przesunie¬ ciu ruchomej czesci 2 o 10 setnych milimetra, de- . kada 10C powoduje, ze dekada 10D zlicza o jeden stopien naprzód.W zalozonych warunkach predkosc przesuwu cze¬ sci ruchomej 2 jest tak mala, ze licznik 10, ste¬ rowany stale za pomoca sygnalu KC, jest w stanie dostosowac swoja tresc cyfrowa do aktualnego po¬ lozenia wymienionej ruchomej czesci.Z drugiej strony, gdy predkosc przesuwu wózka B jest dostatecznie duza na przyklad pf(200 pf)20, warunki ukladu zmieniaja sie i moga byc zilustrowane przykladem podanym na fig. 3b, gdzie sygnal bledu pojawia sie na wyjsciu 13 przetwor¬ nika T i moze byc nadal wyrazony za pomoca V p funkcji K. 2jt—. sin 2jt ft dla odcinka czasu, któ- P ryjest krótszy od dwóch okresów generatora, co przedstawia wykres 49. Wykres 50 przedstawia Vt funkcje modulujaca K . 2jc , utworzona przez P przesuniecie czesci ruchomej 2, czyli przebieg, któ¬ ry pojawilby sie gdyby konwerter cyfrowo-analo- gowy 9 byl zasilany sygnalem ciaglym a nie si- nosuidalnym. Poziom napiecia 52 przedstawia próg czulosci 21, czyli napiecie bledu powyzej którego uklad sterowania wybiera wyjscie D.W ten sposób, wskutek przesuwania sie wózka B ze stala i duza predkoscia V2, na przyklad 0,9 mm/sek, wzdluz osi X, na przyklad w kierunku do¬ datnim, analogowy sygnal bledu, pojawiajacy sie na wyjsciu 13, zmienia sie zgodnie z wykresem 49. Gdy amplituda sinusoidy przekracza poziom 52, generator 39 wytwarza impuls sygnalu KM jednoczesnie z wystapieniem pierwszego dodatnie¬ go wierzcholka Q i uklad sterowania pobudza wyj¬ scia A i D. Nastepnie, w pól okresu pózniej, w punkcie R, generator 39 wytwarza impuls liczacy KC, który poprzez bramke 40, utrzymywana w stanie otwartym przez sygnal z wyjscia D powo¬ duje zliczanie o jeden stopien naprzód dziesiet¬ nych dekad 10D i 42D.Zmiana tresci cyfrowej licznika wewnetrznego 10 steruje poprzez kanal przesylowy 11, zmiane sygnalów analogowych pojawiajacych sie na wyj¬ sciach 7 i 8 konwertera cyfrowoanalogowego 9 i powoduje natychmiastowa zmiane amplitudy syg¬ nalu bledu, pojawiajacego sie na wyjsciu 13 prze¬ twornika T w taki sam sposób, jak przy przesu¬ waniu powolnym. Zakladajac, zgodnie z fig. 3b, ze wymieniona zmiana o jeden stopien naprzód w tresci cyfrowej licznika 10 jest taka, ze zmniej¬ sza wielkosc bledu do wartosci mniejszej od pozio¬ mu 52. Funkcja modulujaca zaczyna wzrastac od punktu R, poczawszy ód poziomu nizszego, jak to przedstawia wykres 51, który jest podobny do wy¬ kresu 50 z wyjatkiem przesuniecia wzgledem wy¬ kresu 50, o wartosc zalezna od pozostalosci bledu w punkcie R.W czasie przesuwania wózka B w kierunku do¬ datnim ze stala predkoscia V2, uklad dziala nadal w opisany sposób, przy czym za kazdym razem ru- 12 choma czesc 2 zostanie przesunieta o 1/10 mili¬ metra, dekada 10D licznika zliczy o jeden stopien naprzód pod wplywem sterowania impulsem syg¬ nalu KC przekazywanym z wyjscia D. 5 Przy powyzszym zalozeniu szybkosc liczenia licz¬ nika 10 jest na tyle duza, aby umozliwic nadaza¬ nie zmian tresci cyfrowej licznika za aktualnym polozeniem czesci ruchomej 2.Z powyzszego opisu wynika jasno, ze dwie róz- 10 ne amplitudy sygnalu bledu odpowiadaja dwóm róznym predkosciom przesuwania VI i V2 czesci ruchomej, przy czym uklad sterowania 16 wybiera do sterowania liczenia licznika 10 automatycznie dwa rózne wyjscia C lub D. , 15 Licznik wewnetrzny 10 moze zatem dzialac przy dwóch róznych predkosciach liczenia, odpowiada¬ jacych róznym predkosciom, jakimi moze byc zasi¬ lane niezalezne wejscie 6. Te dwie rózne predkosci liczenia sa uzyskiwane w znany sposób przez se- 20 lektywne przekazywanie impulsów sygnalu KC do róznych dekad wewnetrznego licznika poprzez od¬ powiedni kanal.Maksymalna dopuszczalna predkosc przesuwu ruchomej czesci 2 wynosi pf/20 co odpowiada pred- 25 kosci 1 m/sek. Jest to taka predkosc, przy której przelaczenia funkcji modulujacej sygnalu bledu maja taka sama czestotliwosc jak generator, na skutek, czego licznik nadaza jeszcze za zmiana polozenia. Oczywiscie mozliwe jest wprowadzenie odpowiedniego ograniczenia predkosci, na przyklad za pomoca hamulca dzialajacego przy przekrocze¬ niu dopuszczalnej predkosci maksymalnej.Wieksza predkosc zliczania moze byc osiagnieta wc przez zwiekszenie czestotliwosci f generatora, albo 35 przez zwiekszenie podzialki P przetwornika T.Z tych powodów czestotliwosc generatora musi byc dobrana zaleznie od podzialki przetwornika T i od dopuszczalnej maksymalnej predkosci przesuwu. W kazdym razie zwiekszenie czestotliwosci f jest ograniczone, przy czym ograniczenie zalezy od cza¬ su przelaczenia elementów skladowych ukladu.Powyzsze rozwiazania dotyczace licznika we¬ wnetrznego 10 odnosza sie do licznika zewnetrz- 45 nego 42 poniewaz dekady 42C i 42D odpowiadaja dokladnie dekadom 10C i 10D, podczas gdy dekady 42C i 42E, które sa czescia nieprecyzyjna licznika 42 sa sterowane przez czesc precyzyjna reprezento¬ wana przez dekady 42C i 42D. Ponadto, licznik zew- 5Q netrzny 42 zaopatrzony jest w urzadzenie przezna¬ czone do zerowania licznika oraz w urzadzenia do automatycznego zmieniania tresci gdy liczenie prze¬ chodzi przez punkt zerowy, przy czym licznik ten moze dzialac jajko licznik bezwzgledny lub przyro¬ stowy. Z tego powodu w przyrzadzie pomiarowym wedlug wynalazku moga byc wykonywane nastepu¬ jace dzialania: przesuwanie punktu odniesienia, od¬ wrócenia kierunku dodatniego osi i liczenie stale w formie bezposredniej bez potrzeby dopelniania tres¬ ci licznika zewnetrznego.Obecnosc licznika zewnetrznego 42 umozliwia ustawienie przyrzadu pomiarowego MP w jakiej¬ kolwiek pozycji poprzedzajacej dokladnie i bez straty czasu, nawet po dlugim czasie lub po przer- 65 wie w doplywie mocy, czyli w tych przypadkach, i13 59533 14 w których tresc cyfrowa licznika zewnetrznego ulegala zniweczeniu. Zakladajac, ze czesc nieru¬ choma przetwornika T ma absolutny punkt odnie¬ sienia, który reprezentuje absolutne zero urzadze¬ nia i zakladajac ponadto, ze jest mozliwe wykry¬ cie za pomoca wlasciwych urzadzen ustawienia czesci ruchomej zgodnego z tym punktem odniesie¬ nia, to mozliwe jest powtórne umieszczenie czesci ruchomej w okreslonym polozeniu, w znanej odle¬ glosci od punktu odniesienia. Wykonuje sie to w sposób nastepujacy.Najpierw wskaznik czesci ruchomej doprowadza sie do zgodnosci z punktem odniesienia i zeruje sie licznik zewnetrzny, po czym czesc ruchoma prze¬ suwa sie w zadanym kierunku tak dlugo, az licznik zewnetrzny poda cyfrowe wskazanie odpowiadajace znanej odleglosci. Jezeli polozenie z góry okreslo¬ nego punktu jest podane za pomoca jego odleglosci wzglednego punktu odniesienia, którego wspól¬ rzedne wzgledem absolutnego punktu odniesienia sa znane, wówczas nalezy przeprowadzic poprzed¬ nio opisane dzialanie az do umieszczenia czesci ru¬ chomej na wzglednym punkcie odniesienia i wy¬ zerowac licznik zewnetrzny, po czym czesc rucho¬ ma przesuwa sie w zadanym kierunku tak dlugo, az licznik ten poda wskazanie cyfrowe odpowiada¬ jace zadanej odleglosci wzglednej.Dokladnosc wskazania polozenia czesci rucho¬ mej przyrzadu wedlug wynalazku moze byc po- rawiona w znany sposób przez analogowe zmierze¬ nie resztkowego bledu za pomoca odpowiedniego urzadzenia, jezeli blad taki istnieje na wyjsciu 15 gdy uklad znajduje sie w stanie równowagi, przy czym blad ten ma wartosc mniejsza niz poziomu czulosci ukladu.Nalezy pamietac, ze w celu uzyskania dobrego dzialania przyrzadu pomiarowego wedlug wyna¬ lazku konieczne jest zastosowanie srodków ostroz¬ nosci zapewniajacych odwrócenie znaku liczników 10 lub 42 we wlasciwym czasie. W niewielkim od¬ cinku czasu wokól przejscia przez zero na wyj¬ sciu D nie moze byc sygnalu a równoczesnie na wyjsciu C musi byc sygnal aby dekady 10C i 42C zliczaly wstecz do zera, zanim w liczniku nastapi zmiana znaku.W przeciwienstwie da innych znanych przyrza¬ dów tego typu przyrzad wedlug wynalazku jest uproszczony, poniewaz wymaga tylko jednego ukladu sterowania, który jest selektywnie czuly na dwie rózne predkosci dzialania. Poza tym do wy¬ krywania zarówno nieprecyzyjnego jak i precy¬ zyjnego sygnalu bledu zastosowany jest tylko je¬ den przetwornik a do sterowania licznika potrzeb¬ ny jest tylko jeden konwerter cyfrowo-analogowy.Ponadto istnienie progu czulosci 45 zapobiega niestabilnosci ukladu wówczas, gdy czesc 2 jest nieruchoma, czyli zapobiega sie oscylowaniu licz¬ ników 10 i 42 oraz wykazywaniu przez licznik 42 jednego z dwóch punktów przylegajacych do rze¬ czywistego polozenia czesci ruchomej 2. W celu wyeliminowania tej niestabilnosci oddzialywujacej na ostatnia cyfre wskazywana przez dekady 10C i 42C tych liczników, nalezy ustalic próg 45 w za¬ kresie pomiedzy polowa a calym napieciem odpo¬ wiadajacym bledowi równemu jednej jednostce ostatniej cyfry, w przykladowym wykonaniu po¬ miedzy wartosciami napiecia odpowiadajacymi ble- 5 dowi 5 ^im i 10 jim. PL