RU2097916C1 - Модульный преобразователь перемещения в код - Google Patents

Модульный преобразователь перемещения в код Download PDF

Info

Publication number
RU2097916C1
RU2097916C1 RU92010543A RU92010543A RU2097916C1 RU 2097916 C1 RU2097916 C1 RU 2097916C1 RU 92010543 A RU92010543 A RU 92010543A RU 92010543 A RU92010543 A RU 92010543A RU 2097916 C1 RU2097916 C1 RU 2097916C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
trigger
counter
flops
Prior art date
Application number
RU92010543A
Other languages
English (en)
Other versions
RU92010543A (ru
Inventor
Альмансур Измайлович Надеев
Original Assignee
Альмансур Измайлович Надеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Альмансур Измайлович Надеев filed Critical Альмансур Измайлович Надеев
Priority to RU92010543A priority Critical patent/RU2097916C1/ru
Publication of RU92010543A publication Critical patent/RU92010543A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2097916C1 publication Critical patent/RU2097916C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона преобразуемого перемещения, повышение быстродействия и точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в модульный преобразователь, содержащий формирователь импульсов возбуждения, формирователь импульса запуска, звукопровод с двумя электроакустическими преобразователями на его концах, два усилителя-формирователя, два RS-триггера, генератор счетных импульсов, счетчик, два регистра памяти, дешифратор управления, шину обмена и постоянный магнит, введены (2n - 2) электроакустических преобразователей, (2n - 2) усилителей-формирователей, (2n-2) RS-триггеров, два элемента ИЛИ и дешифратор номера модуля, звукопровод выполнен в виде n модулей равной длины, электрически соединенных последовательно друг с другом и размещенных вдоль направления перемещения постоянного магнита, на внутренних концах первого и n-го модулей и на каждом конце i-го модуля, где
Figure 00000001
установлен соответствующий электроакустический преобразователь. 3 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования информации о перемещении или положении контролируемого объекта в цифровую форму.
Известен магнитострикционный дифференциальный преобразователь линейных перемещений [1] содержащий рабочий и дополнительный звукопроводы, отличающийся расширенными функциональными возможностями и повышенной чувствительностью. Данное устройство достаточно сложное и имеет ограниченное быстродействие ввиду использования отраженных волн.
Известен также магнитострикционный преобразователь линейных перемещений [2] содержащий звукопроводы опорного и рабочего каналов, постоянный магнит смещения, охватывающий оба звукопровода, формирователи импульсов записи и усилители-формирователи считывания рабочего и опорного каналов, RS-триггер, ключ, счетчик, схему совпадения и нониусные катушки записи и считывания, причем введение нониусных катушек повышает разрешающую способность. Однако это повышение сопровождается усложнением конструкции и дополнительным снижением быстродействия, что ограничивает возможность контроля большим перемещением.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому устройству является устройство для преобразования перемещения в код [3] содержащее звукопровод с двумя электроакустическими преобразователями на его концах, элемент возбуждения ультразвукового импульса, жестко связанный с объектом контроля и выполненный в виде постоянного магнита, охватывающего звукопровод, формирователь импульсов возбуждения, формирователь импульсов запуска, усилители-формирователи, RS-триггеры, генератор счетных импульсов, регистры памяти, дешифратор управления и шину обмена. Однако с увеличением диапазона преобразования увеличивается время задержки ультразвукового импульса в звукопроводе, что снижает быстродействие преобразователя и увеличивает его динамическую погрешность.
Кроме того, затухание ультразвука в звукопроводе и отражение сигналов от его внутренних неоднородностей ограничивает диапазон преобразования и уменьшает точность с увеличением диапазона.
Цель изобретения расширение диапазона преобразуемого перемещения, повышение быстродействия и точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в модульном преобразователе перемещений в код, содержащем звукопровод с двумя электроакустическими преобразователями на его концах, постоянный магнит, жестко связанный с объектом контроля, формирователь импульсов возбуждения, формирователь импульса запуска, два усилителя-формирователя, генератор счетных импульсов, счетчик, два регистра памяти, дешифратор управления и шину обмена, причем выход формирователя импульсов запуска соединен с выходом формирователя импульсов возбуждения, входом сброса счетчика и R-входами RS-триггеров, S-входы которых через соответствующие усилители-формирователи соединены с выходами электроакустических преобразователей, выход генератора счетных импульсов соединен со счетным входом счетчика, информационный выход которого через регистры памяти соединен с шиной обмена, входы разрешения считывания регистров памяти соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора управления, третий выход которого соединен с входом формирователя импульсов запуска, звукопровод выполняется в виде модулей равной длины, на концах которых устанавливается (2n-2) дополнительных электроакустических преобразователей, и электронную схему введения (2n-2) усилителя-формирователя, (2n-2) RS-триггера, два элемента ИЛИ и дешифратор номера модуля, при этом модули звукопровода размещены вдоль направления перемещения, охватываются магнитом и соединены последовательно электрически, с одним из свободных концов многомодульного звукопровода соединен выход формирователя импульсов возбуждения, другой свободный конец звукопровода соединен с шиной нулевого потенциала, выходы дополнительных электроакустических преобразователей соединены с входами соответствующих усилителей-формирователей, выходы которых соединены с S-входами дополнительных RS-триггеров, при этом выходы всех нечетных RS-триггеров соединены через первую схему ИЛИ с входом разрешения записи первого регистра памяти, а выходы всех четных RS-триггеров соединены через вторую схему ИЛИ с входом разрешения записи второго регистра памяти, кроме того, выходы всех RS-триггеров соединены с входами дешифратора номера модуля, выходы которого соединены с шиной обмена.
На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг.2 пример нахождения магнита в зоне перекрывания двух соседних модулей; на фиг.3 - временные диаграммы сигналов преобразователя при нахождении магнита в середине зоны перекрывания модулей.
Преобразователь содержит многомодульный звукопровод 1, отдельные модули которого, имеющие рабочую длину X0, соединены гальванически через соединительные проводники 2, постоянный магнит 3, электроакустические преобразователи, выполненные в виде катушек считывания 4 и 5. На фиг.1 показано только три модуля 1.1, 1.2,1.n. Электрическая часть преобразователя содержит формирователь 6 импульсов (возбуждения), формирователь 7 импульсов запуска, выполненный на одновибраторе, усилители-формирователи 8 и 9, RS-триггеры 10 и 11, генератор 12 счетных импульсов, счетчик 13 импульсов, регистры 14 и 15, дешифратор 16 управления, элементы ИЛИ 17 и 18, дешифратор 19 номера модуля.
Преобразователь работает следующим образом.
По звукопроводам 1 через соединительные проводники 2 пропускается импульс тока возбуждения, сформированный с помощью формирователя 6 импульсов возбуждения, формирователь 6 запускается одновибратором 7 по сигналу с выхода "с" дешифратора управления 16. Одновременно устанавливаются в нулевое состояние триггеры 10, 11 и счетчик 13. Электрический импульс проходит по всем звукопроводам 1 и создает радиальное магнитное поле. В зоне к-го модуля (на рисунке это второй модуль), где расположен подвижный постоянный магнит 3, происходит взаимодействие продольного поля постоянного магнита с радиальным магнитным полем импульса возбуждения. В месте расположения постоянного магнита 3 возбуждается крутильная ультразвуковая волна. Ультразвуковой импульс, распространяясь в обе стороны по звукопроводу 1.2, доходит до катушек считывания 4.2 и 5.2 и индуктирует в них ЭДС через время tx и t0 соответственно.
Импульс ЭДС, индуктированный в катушке считывания 4.2, усиливается и формируется с помощью усилителя-формирователя 8.2 и переключает соответствующий триггер 10.2, в результате чего по сигналу с выхода элемента ИЛИ 17 информация, поступающая на вход регистра 14, запоминается в нем, в регистре 14 записывается цифровой код Nx расстояния и от постоянного магнита 3 до катушки считывания 4.2. Аналогично импульс считывания с катушки 5.2 через усилитель-формирователь 9.2 переключает соответствующий триггер 11.2, в результате по сигналу с выхода схемы ИЛИ 18 информация, поступающая на вход регистра 15, запоминается в нем. В регистре 15 оказывается записанным цифровой код расстояния N0 (X0-Х) от магнита 3 до катушки считывания 5.2. Одновременно сигналы с триггеров 10.2 и 11.2 подаются на входы дешифратора 19 номера модуля, в результате чего на выходе дешифратора 19 устанавливается сигнал, указывающий что информация принята со 2-го модуля. В случае, когда магнит 3 находится в зоне свободный от перекрытия соседних модулей, срабатывают триггеры, соответствующие только этому модулю. По сигналу с выходов "а" и "в" дешифратора управления 16 выводится информация с регистров 14 и 15, а по сигналу с выхода "d" информация о номере модуля с выхода дешифратора 19.
Для пояснения работы устройства в случае нахождения магнита 3 в зоне перекрывания двух соседних модулей приведен пример на фиг.2.
Рассмотрим три точки "а", "б", "в" нахождения магнита 3. Следует иметь в виду то, что при длине xo + 2Δl рабочей длиной является X0, а зона Δl на обоих концах исключается на измерения. Это достигается тем, что длительность импульса запуска на входе формирователя 6, который одновременно является сбросом триггеров 10 и 11 превышает длительность импульса возбуждения на выходе формирователя 6. Длительность импульса сброса tс и зона Δl связаны соотношением
Figure 00000003
(1)
где v скорость распространения крутильной ультразвуковой волны;
tсч длительность импульса считывания.
Таким образом, при нахождении магнита в районе точки "а" срабатывают триггеры 10.1 и 11.1 и от их сигналов записывается цифровой код в регистры 14 и 15, затем позже срабатывает триггер 11.2, но он уже не изменяет кода в регистрах, триггер 10.2 и момент прихода импульса считывания с катушки 4.2 через усилитель 8.2 будет сброшен и не сработает.
Аналогично при нахождении в зоне точки "в" срабатывают триггеры 10.2 и 11.2 и в регистрах 14 и 15 запишется цифровой код, соответствующий этому положению, несколько позже срабатывает триггер 10.1, но информация в регистрах уже не изменится, триггер 11.1 не сработает от импульса считывания в катушке 5.1, так как будет еще сброшен.
Работа преобразователя при положении магнита в точке "б" иллюстрируется диаграммами, приведенными на фиг.3. Из диаграммы следует, что в т."б" формируется два сигнала считывания одновременно V8.1 и V9.1. При этом триггеры 10.2 и 11.1 сработают даже при неодновременности прихода импульсов в интервале времени Δt в связи с тем, что задний фронт импульса сброса на порядок меньше заднего фронта импульсов считывания.
При нахождении магнита в зоне "б" срабатывают триггеры 10.2 и 11.1, причем в регистры 14 и 15 будет записан нулевой код. В этом случае, когда постоянный магнит переходит с модуля на модуль, измеряемое перемещение определяется номером модуля, который однозначно определяется с помощью дешифратора 19 номера модуля, режим работы которого приведен в таблице.
Во всех остальных случаях перемещение определяется по формуле:
Figure 00000004

где к номер модуля, в зоне которого находится магнит.
Технические средства для реализации формулы (2) могут быть весьма разнообразны. В частности, при наличии в контуре управления ЭВМ, целесообразно реализовать формулу (2) на ЭВМ.
Предлагаемый преобразователь перемещений в код обеспечивает существенное расширение диапазона измерений в область больших перемещений до несколько десятков метров за счет модульного принципа и исключения проблемы передачи ультразвукового импульса с модуля на модуль. Разработанное решение обеспечивает расширение диапазона без потери быстродействия преобразователя и в n раз увеличивает его точность.

Claims (1)

  1. Модульный преобразователь перемещения в код, содержащий звукопровод с двумя электроакустическими преобразователями на его концах, формирователь импульсов возбуждения, формирователь импульса запуска, два усилителя-формирователя, два RS-триггера, генератор счетных импульсов, счетчик, два регистра памяти, дешифратор управления, шину обмена и постоянный магнит, жестко связанный с объектом контроля и охватывающий звукопровод, свободные концы звукопровода соединены соответственно с шиной нулевого потенциала и выходом формирователя импульсов возбуждения, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов запуска, соединенному с входом сброса счетчика и R-входами RS-триггеров, S-входы которых через усилители-формирователи соединены с выходами соответствующих электроакустических преобразователей, выход генератора счетных импульсов соединен со счетным входом счетчика, информационный выход которого подключен к информационным входам регистров памяти, выходы которых соединены с шиной обмена, входы разрешения считывания регистров памяти соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора управления, третий выход которого соединен с входом формирователя импульсов запуска, отличающийся тем, что в него введены 2n 2 электроакустических преобразователей, 2n 2 усилителей-формирователей, 2n 2 RS-триггеров, два элемента ИЛИ и дешифратор номера модуля, звукопровод выполнен в виде n модулей равной длины, электрически соединенных последовательно друг с другом и размещенных вдоль направления перемещения постоянного магнита, на внутренних концах первого и n-го модулей и на каждом конце i-го модуля (где
    Figure 00000005
    ) установлен соответствующий электроакустический преобразователь, выход каждого из электроакустических преобразователей через соответствующий усилитель-формирователь соединен с S-входом соответствующего RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу формирователя импульсов запуска, выход j-го RS-триггера (где j 1, 3, 5) соединен с соответствующим входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу разрешения записи первого регистра, выход K-го RS-триггера (где K 2, 4, 6) соединен с соответствующим входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу разрешения записи второго регистра, выходы всех RS-триггеров соединены с входами дешифратора номера модуля, выход которого подключен к шине обмена.
RU92010543A 1992-12-08 1992-12-08 Модульный преобразователь перемещения в код RU2097916C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92010543A RU2097916C1 (ru) 1992-12-08 1992-12-08 Модульный преобразователь перемещения в код

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92010543A RU2097916C1 (ru) 1992-12-08 1992-12-08 Модульный преобразователь перемещения в код

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92010543A RU92010543A (ru) 1996-09-27
RU2097916C1 true RU2097916C1 (ru) 1997-11-27

Family

ID=20133229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92010543A RU2097916C1 (ru) 1992-12-08 1992-12-08 Модульный преобразователь перемещения в код

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2097916C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство, 668103, кл. H 04 R 15/00, 1979. SU, авторское свидетельство, 871347, кл. H 04 R 15/00, 1981. SU, авторское свидетельство, 1541480, кл. G 01 D 5/12, 1990. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0024495B1 (en) Acoustic pulse delay line system for measuring distances along a magnetostrictive wire
JPS6078317A (ja) 可動物体の位置検出方法およびその装置
RU2097916C1 (ru) Модульный преобразователь перемещения в код
RU2039930C1 (ru) Ультразвуковой преобразователь перемещений
RU2213940C1 (ru) Ультразвуковой уровнемер
RU2104482C1 (ru) Магнитострикционный преобразователь перемещений
SU1747892A1 (ru) Ультразвуковой измерительный преобразователь скорости линейного перемещени
RU2318186C2 (ru) Ультразвуковой преобразователь линейных перемещений
SU747812A1 (ru) Магнитострикционный дифференциальный преобразователь перемещений
RU2031360C1 (ru) Ультразвуковой преобразователь линейных перемещений объекта
SU1368988A1 (ru) Магнитострикционный преобразователь перемещени в код
RU2299401C2 (ru) Ультразвуковой преобразователь угловых перемещений
RU2138118C1 (ru) Магнитострикционный преобразователь скорости перемещений в код
RU2175754C2 (ru) Микропроцессорный магнитострикционный преобразователь положения в код
SU1564727A1 (ru) Преобразователь положени в код
SU1679187A1 (ru) Ультразвуковой измеритель перемещений
SU537242A1 (ru) Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений
SU1696845A1 (ru) Дискретный магнитострикционный преобразователь перемещений
RU2299407C2 (ru) Ультразвуковой уровнемер-индикатор
SU1620834A1 (ru) Ультразвуковой измеритель перемещений
RU2039929C1 (ru) Ультразвуковой преобразователь перемещений
SU1285631A1 (ru) Преобразователь линейных перемещений (его варианты)
SU1504509A1 (ru) Ультразвуковой самокалибрующийс измеритель линейных размеров и перемещений
SU1515403A1 (ru) Дифференциальный преобразователь линейных перемещений в код
SU777850A1 (ru) Магнитострикционный датчик перемещений