RU1779921C - Измерительный преобразователь перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, конкретно к измерительным преобразовател м линейных перемещений. Цель изобретени  - повышение точности измерени  перемещени . Во врем  перемещени  в программируемой схеме задаютс  интервалы перемещени , через которые в систему измерени  подаютс  дополнительные импульсы, корректирующие систематическую составл ющую погрешности преобразовател . 2 ил.

Description

с;

fe

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  использовани  в устройствах измерени  линейных величин.

Известно устройство дл  функционального контрол  цифровых объектов, содержащее блок св зи с объектом контрол , блок пам ти текущих параметров, блок вычислени  параметров и блок вывода контрольной информации. Устройство обеспечивает запоминание текущих параметров объекта, их сравнение с эталонной информацией и вырабатывает информацию коррекции (см. а.с. СССР № 792255, кл. G 01 В 11/00, 1980).

Недостатком этого устройства при применении дл  коррекции погрешностей преобразователей перемещени   вл етс  необходимость хранени  и обрабатывани  больших объемов цифровой информации, а это требует сложной и дорогосто щей электронной аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  измерительный преобразователь перемещени , содержащий измерительную и индикаторную части, интерпол тор и реверсивный счетчик. При перемещении измерительного растра в индикаторной части формируютс  сигналы, сдвинутые по фазе на п /2. Интерпол тор умножает пространственную частоту сигналов и формирует измерительные импульсы суммировани  и вычитани , которые соответственно суммируютс  и вычитаютс  в реверсивном счетчике (см. фотоэлектрические преобразователи информации под редЛ.Н.Преснухина, М.: Машиностроение, 1974, с.180, рис.93).

Недостатком.этого преобразовател   вл етс  снижение точности измерени  из-за отсутстви  коррекции погрешности шага измерительного растра.

V| VJ

Ю Ю

ю

Целью изобретени   вл етс  увеличение точности измерени  путем коррекции погрешности шага измерительного растра. Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе, содержащем измерительный растр и индикаторную часть, интерпол тор и реверсивный счетчик, согласно изобретению между интерпол тором и счетчиком включен коммутатор, содержащий два дополнительных входа, один из которых , предназначен дл  определени  знака коррекции, подключен к выходу сигнала знака коррекции программируемой схемы, второй предназначен дл  определени  величины коррекции, подключен через формирователь корректирующих импульсов к выходу корректирующих сигналов программируемой схемы, а входы программируемой схемы подключены к выходам реверсивного счетчика параллельно индикатору измер емой величины перемещени .

На фиг.1 показана схема измерительного преобразовател  перемещени ; на фиг.2 -диаграммы, объ сн ющие работу устройства и коррекцию погрешности преобразовател  перемещени .

Преобразователь содержит измерительный растр 1 (фиг.1) и индикаторную часть 2, выходы которой подключены к соот- петствующим входам интерпол тора 3. К выходу измерительных импульсов суммировани  (+1) интерпол тора 3 подключен вход (+1) коммутатора 4, а к выходу измерительных импульсов вычитани  (-1) интерпол тора 3 подключен соответствующий вход (-1) коммутатора 4. Выходы коммутатора 4 подключены к соответствующим входам индикатора 5 величины перемещени  через реверсивный двоичный счетчик 6. К выходам счетчика 6 подключены входы программируемой схемы коррекции 7.

Выход знака коррекции (z) программируемой схемы 7 подключен к соответствующему входу (z) коммутатора 4, а выход корректирующего сигнала (К) программируемой схемы 7 подключен к входу формировател  импульса коррекции 8, выход которого подключен к входу корректирующего импульса (К) коммутатора 4.

Измерительный преобразователь перемещений работает следующим образом.

При перемещении измерительного растра 1 на выходах индикаторной части 2 формируютс  два синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазе на п 12 относительно друг друга. Эти сигналы имеют одинаковые периоды, соответствующие смещению измерительной части относительно индикаторной части преобразовател  на один шаг.

Интерпол тор 3 делит пространственный период сигналов индикаторной части на число интерполировани  N и формирует на выходах измерительные импульсы

(см.фиг.2, диагр. Вх (+1), Вх (-1). Период измерительных импульсов соответствует величине одной дискреты квантировани  перемещени . По вление отрицательных импульсов на выходе (+1) интерпол тора 3

0 соответствует перемещению объекта измерени  вперед, при этом на выходе (-1) интерпол тора формируетс  верхний уровень сигнала, подтверждающий направление движени  объекта. Таким же образом по в5 л ютс  отрицательные измерительные импульсы на выходе (-1) и направление перемещени  объекта подтверждающий верхний уровень сигнала на выходе (+1) при перемещении объекта назад.

0 При нижнем уровне сигнала на входе знака коррекции (z) коммутатора 4 и перемещении объекта измерени  вперед (см. фиг.2 левую часть до линии реверса), измерительные и корректирующие импульсы поступэ5 ют на вход (+1) счетчика б, а на его входе (-1) поддерживаетс  верхний уровень сигнала. При этом каждый измерительный или корректирующий импульсы, поступающий на вход (+1) счетчика б увеличивает на единицу

0 его содержимое, которое отображаетс  в индикаторе 5 как результат измерени  перемещени . Формирование двоичного кода величины перемещени  на выходах, младших разр дов реверсивного счетчика пока5 зано на фиг.2, диаграммы А(00), А(01), А(02), А(03).

При нижнем уровне сигнала на входе знака (z) коммутатора 4 и перемещении объекта измерени  назад, измерительные и

0 корректирующие импульсы поступают на вход (-1) счетчика 6, а на входе (+1) поддерживаетс  верхний уровень сигнала и каждый импульс уменьшает содержимое счетчика 6 на единицу.

5 При верхнем уровне сигнала на входе знака коррекции (z) коммутатора 4, измерительные импульсы поступают на вход (+1), а корректирующие - на вход (-1) счетчика б, либо наоборот, зависимо от направлени 

0 передвижени  измер емого объекта.

Эти измерительные импульсы поступают в коммутатор, где они суммируютс  или вычитаютс  с корректирующими импульсами (см.фиг.2, диагр. Вх (К)), поступающими

5 на вход (К) коммутатора, зависимо от уровн  сигнала (см.фиг.2 диагр. Bx(z). поступающего на вход знака (z). Так как длительность измерительного импульса несколько раз меньше периода их следовани  (что объ сн етс  ограниченной скоростью перемещени  измерительного растра), а импульс коррекции начинает формироватьс  после окончани  очередного измерительного импульса , потому исключено совпадение измерительного корректирующего импульса во времени.

Последовательности измерительных импульсов дополнена корректирующими импульсами (см. фиг.2 диагр. Вых (+1), Вых (-1)) поступают с выходов коммутатора на соответствующие входы (+1) и (-1) реверсивного счетчика 6 дл  их суммировани  и вычитани  соответственно.

Характеристика погрешности измерительного растра может быть апроксимиро- вана пр мыми лини ми в определенных Отрезках перемещени  (фиг.2б). Таким образом , погрешность измерительного растра в каждом интервале описываетс  величиной погрешности в конце интервала и ее знаком. Тогда погрешность измерени  перемещени  растра произвольной величины X выражаетс  формулой:

3(х) 2

(-DSim,

- 1

п - цела  часть данного соотношени  ( -г);

5(х)- погрешность измерени  при перемещении измерительного растра на величину X; А - произвольно выбранна  величина интервала коррекции; mi - значение погрешности измерени  полугенз при аттестации после перемещени  растра на величину А; Si - логическа  Функци  знака коррекции;

О, когда m 0;

S,- {

1 1, когда гткО,

При перемещении измерительного растра 1, на выходах реверсивного счетчика 6 формируетс  дискретный код, соответствующий величине перемещени , Старшие разр ды упом нутого кода определ ют номер интервала коррекции. В программируемой схеме 7 по заданному номеру из запоминающего устройства изолекаетс  одно слово информации, управл ющей процессом коррекции. Считанное слово информации сохран ет посто нное значение в пределах всего интервала коррекции. Один из разр дов считанного слова информации через выход знака (z) поступает на вход (z) коммутатора 4. Остальные разр ды слова определ ют двоичный код на группе выходов (от АП-ТОГО до Am-n-того) реверсивного счетчика С, при котором на выходе (К) программируемой схемы 7 формируетс 

сигнал коррекции, запускающий формирователь импульса 8.

Формирователь корректирующего импульса 8 формирует одиночные импульсы 5 посто нной длительности, как при положительном , так и при отрицательном изменении уровн  сигнала на входе, что обеспечивает полную симметрию работы схемы коррекции при реверсе перемещени 

0 измер емого объекта. Соотношение частот измерительных и корректируемых импульсов зависит от слова информации, записанного в запоминающий элемент схемы 7 в процессе аттестации измерительного рас5 тра. Потому в пределах определенного интервала перемещени  могут быть сформированы необходимые числа импульсов коррекции при посто нном значении слова информации.

0 При анализе результатов аттестации измерительного растра 1, диапазон измерени  перемещени  делитс  на определенное количество интервалов коррекции ( Д на фиг.2б) и на каждом интервале определ ет5 с  число корректирующих импульсов и знак коррекции. Дл  каждого интервала коррекции эта информаци  кодируетс  и вводитс  в запоминающий элемент программируемой схемы 7 и считываетс  каждый раз, ког0 да двоичный счетчик б фиксирует величину перемещени , попадающую в пределы определенного интервала коррекции.

Как показано на фиг.2, при аттестации измерительного растра в i-ом интервале

5 коррекции Д зафиксирована погрешность mi равна 1. Тогда при перемещении измерительного растра на величину А,в пределах интервала коррекции на вход коррекции коммутатора поступит 1 корректирующий .

0 импульс (см.фиг.2, Вх (К). Благодар  формированию корректирующих , сигналов в программирующей схеме от кода 1, 0 на выходах реверсивного счетчика, корректирующие импульсы распредел ютс 

5 равномерно в интервале коррекции, тем обеспечива  оптимальный режим коррекции . Таким образом, обеспечиваетс  компенсаци  систематической погрешности до -0,5 дискреты квантировани  перемещени .

0 При сопоставлении признаков прототипа и предлагаемого устройства, видно, что положительный эффект достигаетс  за счет наличи  корректирующей обратной цепи, содержащей коммутатор 4, формирователь

5 импульсов 8 и программирующую схему 7. Наличие этой цепи повышает точность преобразовани  перемещени  путем компенсации систематической составл ющей погрешности измерительного растра,

Известный аналоговый сигнал или цифровой код и корректирующие цепи не способны обеспечить в предлагаемом устройстве полученный положительный эффект .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Измерительный преобразователь перемещений , содержащий реверсивный счетчик , измерительную и индикаторную шкалы, интерпол тор, двум  входами подключенный к индикаторной части и содержащий выход импульсов суммировани  и выход импульсов вычитани , коюрыо соответственно подключены к входу суммировани  и входу вычитани  реверсивного счетчика с индикатором перемещени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  путем коррекции погрешности шага измерительного растра,

   yf

   он снабжен формирователем корректирующих импульсов, программируемой схемой коррекции, коммутатором, включенным между интерпол тором и реверсивным

   счетчиком и выполненным четырехвходо- вым, один из двух дополнительных входов подключен к выходу сигнала знака коррекции программируемой схемы коррекции, другой подключен через формирователь

   корректирующих импульсов к выходу сигнала величины коррекции программируемой схемы коррекции, содержащей управл емый делитель частоты выходных сигналов реверсивного счетчика и запоминающий

   элемент дл  хранени  результатов аттестации измерительной части, а входы программируемой схемы подключены к группе выходов реверсивного счетчика параллельно индикатору перемещени .

   5

   Фиг.1

   - 1гтгггчглгопг1гл

   njninr nnririrnjnr

   1779921

   Фие.2