RU1782322C - Устройство дл измерени функциональной погрешности потенциометров - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  контрол  погрешности функциональной зависимости прецизионных потенциометров. Цель изобретени  - повышение достоверности измерений и производительности труда за счет автоматизации измерений. Устройство содержитп источники 1 и 2 эталонной и отрицательной ЭДС, источник 3 дополн ющей ЭДС, общую шину 4, зажимы 5, 7, 8 дл  подключени  первого и второго посто нных и переменного выводов испытуемого потенциометра, де

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  контрол  погрешности функциональной зависимости прецизионных Потенциометров

Цель изобретени  - повышение достоверности измерений и производительности труда за счет автоматизации измерений.

На фиг 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - зависимости образцовых и исследуемых функций, по сн ющие работу ус- тройства; на фиг 3 - схема блока управлени ; на фиг 4 - граф, описывающий последовательность работы блока управлени ; на фиг 5 - временные диаграммы работы устройства; на фиг 6 - схема блока анализа.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 эталонной ЭДС, источник 2 отрицательной ЭДС, источник 3 дополн ющей ЭДС, общую шину 4, зажим 5 дл  подключени  первого посто нного вывода исследуемого потенциометра , шину 6 пуска, зажимы 7, 8 дл  подключени  второго посто нного и переменного вывода исследуемого потенциометра , детектор 9 отрицательного сигнала , измеритель 10 дифференциального напр жени , компаратор 11, блок 12 управлени , шаговый привод 13, первый элемент И 14, суммирующий счетчик 15, преобразователь 16 код-напр жение, сумматор 17, источник 18 опорного напр жени , управл емый аттенюатор 19, второй 20 и третий 21 элементы И, реверсивный счетчик 22, генератор 23 импульсов, делитель частоты 24, детектор нул  25, блок 26 оценки абсолютной величины сигнала, типовой детектор 27, блок 28 анализа, шину 29 установки На фиг. 1 показан также исследуемый потенциометр 30

Блок 12 управлени  содержит шифратор 31, синхронный регистр 32 и дешифратор 33

Блок 28 анализа содержит задатчик 34

максимальных допустимых отклонений, компаратор 35, элемент ИЛИ 36, элемент И 37, индикатор 38 брака, элемент И 39 индикатор 40 нормы. Обща  точка источников 1 и 2 соединена с общей шиной 4 устройства.

Минусовой вывод источника 2 отрицательной ЭДС соединен с зажимом 5 дл  подключени  первого посто нного вывода исследуемого потенциометра 30, зажим 7 дл  подключени  второго посто нного вывода которого соединен с плюсовым выводом источника 3 дополн ющей ЭДС

Зажим 8 дл  подключени  переменного вывода исследуемого потенциометра 30 соединен со входом детектора 9 отрицательного сигнала, с одним из входов измерител  10 дифференциального напр жени  и с одним из входов компаратора 11, другой вход которого подключен к общей точке источников 1 и 3, а выход соединен с первым входом

блока 12 управлени  Подвижной элемент исследуемого потенциометра 30 св зан с шаговым приводом 13.

Первый выход блока 12 управлени  через первый элемент И 14 св зан с инкрементирующим входом суммирущего счетчика 15, выход которого через преобразователь 16 код-напр жение св зан с одним из входов сумматора 17, к другому входу которого подключен источник 18 опорного напр жени . Выход сумматора 17 через управл емый аттенюатор 19 св зан со вторым входом измерител  10 дифференциального напр жени 

Второй и третий выходы блока управлени  12 через соответственно второй и третий элементы И 20 и 21 св заны

соответственно с инкрементными и декре- ментными входами шагового привода 13 и реверсивного счетчика 22, выход которогб соединен с управл ющим входом управл в- мого аттенюатора 19. Выход детектора 9 отрицательного сигнала подключен к бхо- дам сброса суммирующего счетчика 15 и реверсивного счетчика 22, а также ко второму входу блока управлени  12.

Выход генератора 23 импульсов соеди- нен с третьим входом блока управлени  12, со вторым входом элемента И 14, а также через делитель частоты 24 св зан со вторыми входами элементов И 20 и 21.

Выход измерител  10 дифференциаль- ного напр жени  через детектор нул  25 св зан с четвертым входом блока управлени  12, а через блок 26 оценки абсолютной величины сигнала - с сигнальным входом пикового детектора 27, вход сброса которо- го подключен к четвертому выходу блока управлени  12, а выход соединен с информационным входом блока анализа 28, вход разрешени  которого соединен с п тым выходом блока управлени  12. П тый вход бло- ка управлени  соединен с шиной 29 установки начального состо ни , а шестой вход - с шиной б пуска.

Устройство работает следующим образом .

Вначале блок управлени  12 находитс  в исходном нулевом состо нии (фиг. 4. 5). При этом не вырабатываетс  никаких выходных сигналов. Поэтому элементы И 20, 21, 14, 37, 39 (фиг. 1, 6) заперты. Шаговый привод 13 неподвижен, индикаторы 40 и 38 не свет тс .

Исследуемый потенциометр 30 устанавливают в приспособление (не показано) и обеспечивают безлюфтовую св зь его по- движного элемента (не показан) с шаговым приводом 13. Первый и второй посто нные выводы потенциометра подключают к зажимам 5 и 7, а переменный вывод - к зажиму 8. При этом не требуетс  приводить подвиж- ной элемент потенциометра в какое-либо определенное положение.

При поступлении в момент времени Т1 по шине 6 пускового импульса блок управлени  12 переходит в первое состо ние и остаетс  в этом состо нии до окончани  пускового импульса (фиг. 4, 5). При этом не вырабатываетс  ни один выходной импульс, поэтому в устройстве ничего не мен етс .

По окончании в момент времени Т2 пускового импульса блок управлени  12 пере- ходиг во второе состо ние (фиг. 4. 5). При этом на выходе 12.3 по вл етс  сигнал разрешени  движени  подвижного элемента исследуемого потенциометра вниз. Этот

5

ю

15 20 25

30

35

дп е

/

5

сигнал разрешает прохождение тактовых импульсов с генератора 23 через делитель частоты 24 и элемент И 21 на декрементный вход шагового привода 13, который начинает движение подвижного элемента исследуемого потенциометра вниз. При этом напр жение на переменном зажиме 8 уменьшаетс . Когда это напр жение уменьшаетс  до нул  (момент времени ТЗ на фиг. 5), детектор отрицательного сигнала 9 вырабатывает сигнал логической единицы, который устанавливает нулевое состо ние реверсивного счетчика 22 и суммирующего счетчика 15, а также переводит в третье состо ние блок управлени  12.

В этом состо нии сигнал на выходе 12.3 пропадает, поэтому движение вниз прекращаетс . В этом же состо нии на выходе 12.2 по вл етс  сигнал разрешени  движени  вверх. По этому сигналу тактовые импульсы проход т через элемент И 20 на инкремент- ные входы реверсивного счетчика 22 и шагового привода 13. При этом сигнал сброса запрещает инкрементацию реверсивного счетчика 22. Шаговый же привод 13 начинает движение вверх. Это ведет к увеличению напр жени  на зажиме 8 переменного вывода исследуемого потенциометра. Когда напр жение из отрицательного Становитс  нулевым (момент времени Т4 на фиг. 5), детектор 9 отрицательного сигнала прекращает сброс счетчиков 22 и 14. Однако последний сохран ет нулевое состо ние поскольку элемент И 14 закрыт. Состо ние блока управлени  12 также при этом не измен етс .

В этот момент времени Т4 происходит автоматическое совмещение начальных точек исследуемой и эталонной функций. Это обеспечиваетс  благодар  смещению и совмещению систем отсчета. Действительно, первый посто нный зажим 5 исследуемого потенциометра находитс  под потенциалом - 0,01 Е. обеспечиваемым источником 2 отрицательной ЭДС. Подвижный элемент исследуемого потенциометра находитс  в начальной точке эффективного диапазона регулировани  (т.к. смещен до значени  функции, равного +0.01 Е относительно первого неподвижного вывода). Значение исследуемой функции (выход 8) равно нулю, как отмечалось выше. Значение образцовой (или эталонной) функции также равно нулю, так как при нулевом значении аргумента, измер емого реверсивным счетчиком 22, коэффициент передачи управл емого аттенюатора 19 равен нулю, а значит равен нулю и его выходной потенциал. На графике фиг. 2 показано, что при нулевом значении аргумента значени  исследуемой и эталонной

функций равны нулю при любой крутизне этих функций, обусловленной величиной эффективного диапазона регулировани .

Однако дл  сопоставлени  эталонной и исследуемой функций недостаточно полно- 5 го совмещени  их начальных точек. Должны быть совмещены и их конечные точки. Но фактический эффективный диапазон регулировани  установленного потенциометра неизвестен. Поэтому с момента времени Т4 10 в третьем состо нии блока управлени  (фиг. 4.5) происходит выведение подвижного элемента исследуемого потенциометра в конечную точку эффективного диапазона регулировани  данного конкретного потен- 15 циометра. Эта точка оговорена ТеХнически- ми услови ми как точка, в которой напр жение на переменном выводе потенциометра составл ет +0,99 Е или с учетом смещени  начала координат составл ет 20 +0,98 Е.

При перемещении подвижного элемента вверх напр жение в точке 8 увеличиваетс  (фиг. 5) до тех пор, пока в момент времени Т5 не сравн етс  с ЭДС источника 1 эталон- 25 ной ЭДС. В этот момент подвижной элемент потенциометра находитс  в конце эффективного угла регулировани  ХК, поэтому его необходимо зафиксировать в этом положении . Дл  этого компаратор 11 вырабатывает 30 сигнал, перевод щий блок управлени  12 в четвертое состо ние (фиг. 4, 5).

В четвертом состо нии шаговый привод 13 останавливаетс  потому, что на обоих входах его отсутствуют импульсы. Вместе с 35 тем в реверсивном счетчике 22 фиксируетс  код, пропорциональный эффективному углу регулировани  ХК. Этот код поступает на управл ющий вход управл емого аттенюатора 19 и устанавливает коэффициент его 40 передачи равным ХК.

Таким образом автоматически осуществл етс  прив зка диапазонов изменени  аргументов образцовой и исследуемой функций . Однако и этого недостаточно, так как 45 необходимо также совместить конечное значение образцовой функции с конечным значением исследуемой функции. Это как раз И осуществл етс  в четвертом состо нии , начина  с момента времени Т5. Дл  50 этого на выходе 12.1 блока управлени  12 вырабатываетс  сигнал ЕС разрешени  работы суммирующего счетчика 15 (фиг, 1, 3, 4,5). Импульсы генератора 23 через элемент И 14 поступают на инкрементирующий вход 55 этого счетчика 15. По мере роста кода на выходе этого счетчика растет и напр жение на выходе преобразовател  16 код-напр жение . Суммарное напр жение с выхода сумматора 17 через учитывающий

тивный диапазон регулировани  аттенюатор 19 поступает на другой вход измерител  10 дифференциального напр жени  дл  сопоставлени  с конечным напр жением исследуемого потенциометра 30.

При этом источник 18 опорного напр жени  обеспечивает начальное напр жение , что сокращает врем  совмещени  значени  образцовой функции в конце диапазона со значением конечного напр жени  исследуемого потенциометра.

При исследовании потенциометров разных типов с существенно отличающимис  диапазонами изменени  аргумента источник опорного напр жени  18 может быть выполнен переключаемым. При этом мини-, мальное напр жение на его выходе может быть равно 0,98 Е. На графике фиг. 2 показано , что дл  потенциометра с конечным значением аргумента ХК2 при максимально возможном значении ХКК увеличение напр жени  относительно 0,98 Е не превышает 0,01 Е. Однако дл  потенциометра с конечным значением аргумента ХК1 напр жение с выхода преобразовател  код-напр жение 19 должно быть значительным по сравнению с 0,98 Е. Поэтому дл  потенциометров данного типа необходимо или увеличить напр жение на выходе источника 18 опорного напр жени  или оставить его прежним, смирившись с меньшим повышением производительности. Однако сумматор 17 и источник 18 не только повышают производительность, они при той же разр дности преобразовател  16 позвол ют дополнительно повысить точность подгонки диапазонов исследуемой в эталонной функции .

Итак, при увеличении эталонного конечного напр жени  происходит приближение значений напр жений на входах измерител  10 дифференциального напр жени . При равенстве этих напр жений в момент времени Т6 детектор 25 нул  вырабатывает сигнал КК, перевод щий блок управлени  12 в п тое состо ние (фиг. 4, 5). При этом сигнал ЕС с выхода 12.1 снимаетс , фиксиру  тем самым конечное значение эталонной функции .

С этого момента обеспечение полное совмещение абсцисс и ординат исследуемой и образцовой функций и возможно их сравнение. Дл  этого при переходе в п тое состо ние в момент времени Т6 с выхода 12.4 снимаетс  сигнал сброса пикового детектора 27. Процесс сопоставлени  во всем диапазоне регулировани  заключаетс  в перемещении посредством шагового привода 13 подвижного элемента исследуемого потенциометра от конечного значени  ХК до

нулевого. При этом каждому положению подвижного элемента (аргумент исследуемого потенциометра) соответствует пр мо пропорциональный ему код в реверсивном счетчике 22 (аргумент образцовой функции). И дл  каждой пары этих равных (в нормированном виде) значений аргументов происходит измерение разницы напр жений исследуемой функции и образцовой посредством измерител  10 дифференциального напр жени .

Блок 26 выдел ет абсолютное значение этого рассогласовани , а пиковый детектор 27 с момента времени Тб, т.е. от конечного значени  аргументов до нулевого значени  этих аргументов вы вл ет и запоминает максимальное отклонение во всем диапазоне эффективного регулировани .

Когда в момент времени Т7 подвижной элемент исследуемого потенциометра достигает точки начала диапазона, детектор 9 переводит блок управлени  12 в шестое состо ние (фиг. 4,5), когда все сигналы снимаютс  и по вл ютс  сигнал окончани  работы на выходе 12.5. Этот сигнал разрешает разбраковку потенциометра. В блоке анализа 28 (фиг. 6) максимальное вы вленное отклонение сравниваетс  компаратором 35 с максимальным допустимым отклонением с задатчика 34 Бели отклонение не превышает допустимое и не равно ему, то через элемент И 39 включаетс  индикатор 40, свидетельствующий о исправности и годности потенциометра. В противном случае через элемент ИЛИ 36 и через элемент И 37 включаетс  индикатор 38, свидетельствующий о браке потенциометра . Нар ду с сигналами о.годности или браке может выдаватьс  и максимальное значение отклонени  исследуемой функции , если к выходу пикового детектора 27 подключить индикатор напр жени . При наличии индикатора напр жени  на выходе измерител  10 дифференциального сигнала возможно наблюдение или (и) регистраци  характера изменени  отклонени . Разрешение на регистрацию должно поступать с выхода 12.6 (фиг. 3, 4, 5. 1).

Граф автомата (фиг. 4) показывает, что из шестого состо ни  блок управлени  12 может быть вновь приведен в нулевое состо-  ние при поступлении сигнала по шине сброса 29. Однако это не об зательно.

При поступлении пускового сигнала по шине 30 устройство обеспечивает повторное исследование потенциометра или исследование нового потенциометра, если он был заменен.

Вход щий в устройстве блок 28 анализа работает (фиг. 6) следующим образом. Поступающий с пикового детектора 27 сигнал

максимального отклонени  исследуемой функции от образцовой функции сравниваетс  компаратором 35 с поступающим с задатчика 34 максимально допустимым 5 отклонением. Если фактическое отклонение меньше допустимого, то сигнал с п того выхода 12.5 блока управлени  через элемент И 39 поступает на индикатор 40, свидетельствующий о годности потенциометра. В про0 тивном случае сигнал равенства или превышени  отклонени  через элемент ИЛИ 36 разрешает прохождение сигнала с блока управлени  12.5 через элемент И 37 на индикатор 38, свидетельствующий о бра5 ке потенциометра.

Блок 12 управлени  (БУ) функционирует (фиг. 3) как цифровой автомат. БУ находитс  в нулевом состо ний до тех пор, пока на шине 6 сигнал низкого уровн . Пусковой

0 импульс в сочетании с нулевой комбинацией с выхода регистра 32 преобразуетс  в единичную комбинацию, котора  по такту с генератора 23 переписываетс  в регистр 32 состо ний. Первое состо ние согласно гра5 фу и временной диаграмме не сопровождаетс  выдачей каких-либо сигналов. Выходной дешифратор 33 не имеет дл  данной кодовой комбинации ни одного активного выхода.

0 По окончании стартового импульса на шине б низкий потенциал этой шины в сочетании с единичной комбинацией с выхода регистра 32 преобразуетс  в код второго состо ни , запоминаемый потакту в регист5 ре 32. Код второго состо ни  дешифратором 33 преобразуетс  в активный сигнал ДМ на третьем выходе (см, фиг. 4, 5, 3).

Дальнейша  работа блока управлени  происходит аналогично в полном соответст0 вии с графом (фиг. 4) и диаграммой (фиг. 5). Таким образом устройство обеспечивает автоматическое исследование функциональной погрешности потенциометра во всем диапазоне эффективного его регулиро5 вани . За счет этого обеспечиваетс  высока  достоверность и точность совмещени  начальных и конечных точек сопоставл емых исследуемой и образцовой характеристик как по аргументам, так и по значени м

Claims (1)

1. 0 функций. Одновременно с этим повышаетс  производительность при измерени х функциональной погрешности потенциометров. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  функцио5 нальной погрешности потенциометров, содержащее источник эталонной ЭДС и источник отрицательной ЭДС, соединенные соответственно минусовым и плюсовым выводами с общей шиной устройства, зажим дл  подключени  первого посто нного вывода потенциометра соединен о-минусовым выводом источника отрицательной ЭДС, а зажим дл  подключени  переменного вывода потенциометра соединен с первым входом измерител  дифференциального напр жени  и с входом детектора отрицательного сигнала, выход которого подключен к входу сброса реверсивного счетчика, соединенного выходом с управл ющим входом управл емого аттенюатора, соединен- ного выходом с вторым входом Измерител  дифференциального напр жени , отличающеес  тем, что. с целью повышени  достоверности измерени  и производительности труда за счет автоматизации измере- ний, в устройство введены источник дополн ющей ЭДС. компаратор, блок анализа , суммирующий счетчик, преобразователь код-напр жение, шаговый привод, источник опорного напр жени , сумматор, детектор нул , блок оценки абсолютной величины сигнала, пиковый детектор, генератор импульсов, блок управлени , делитель частоты м три элемента И, при этом вывод источника дополн ющей ЭДС соединен с зажимом дл  подключени  второгс посто нного вывода потенциометра, а минусовой вывод источника дополн ющей с плюсовым выводом источника эталонной ЭДС и с одним из входов компаратора, дру- гой вход которого соединен с зажимом дл  подключени  переменного вывода потенциометра , выход компаратора соединен с первым входом блока управлени , второй вход которого соединен с выходом детектора от-

   рицательного сигнала и с входом сброса суммирующего Счетчика, выход которого через преобразователь код-напр жение св зан с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходу источника опорного напр жени , выход сумматора соединен с сигнальным входом управл емого аттенюатора, выход управл емого аттенюатора соединен с вторым входом измерител  дифференциального напр жени , выход которого подключен к входам детектора нул  и блока оценки абсолютной величины сигнала, выход которого подключен к сигнальному входу пикового детектора , выход генератора импульсов соединен с третьим входом блока управлени , с входом делител  частоты и с одним из входов первого элемента И, другим входом подключенного к первому выходу блока управлени , а выходом - к инкрементирующему входу суммирующего счетчика, второй и третий выходы блока управлени  подключены к первым входам соответствующих элементов И, другие входы которых объединены и подключены к выходу делител  частоты, выходы второго и третьего элементов И подключены соответственно к инкрементным и декрементным входам реверсивного счетчика и шагового привода, выход детектора нул  соединен с четвертым входом блока управлени , четвертый выход которого подключен к входу сброса пикового детектора, а п тый выход - к первому входу блока анализа , соединенного вторым входом с выходом пикового детектора.

   да т

   START STKKTYO

   STARJ .W JjMf :W XO

   3№3№

   ECJR