RU2138118C1

RU2138118C1 - Magnetostrictive displacement-speed-to-code transducer

Info

Publication number: RU2138118C1
Application number: RU96116604A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Артемьев; В.П. Ботвинник; В.В. Ревенко
Original assignee: Астраханский государственный технический университет
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: automatic control and measurement technology. SUBSTANCE: transducer has movable and fixed permanent magnets, ferromagnetic waveguide, write current pulse shaper, fixed magnetostrictive torsional-wave-to-emf transducer, start and stop buses, single-pulse generator, control unit, clock generator, AND gates, shaper-amplifier of T flip-flop read-out pulses, OR gates, pulse counter, reversing counter, NOR gate, and operational unit. EFFECT: improved reliability. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, в частности, к устройствам преобразования скорости перемещения в код. The invention relates to automation and measuring equipment, in particular, to devices for converting the speed of movement into code.

Известен магнитострикционный преобразователь линейных перемещений в код, содержащий звукопровод с двумя демпферами на концах, подвижную катушку записи и две катушки считывания с постоянными магнитами смещения, тактовый генератор, формирователь импульсов записи, два усилителя-формирователя импульсов считывания, три RS-триггера, элементы И и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, генератор образцовой частоты и счетчик [Авторское свидетельство СССР N 1109778, кл. H 03 М 1/22, 1983 г.]. A magnetostrictive converter of linear displacements into a code is known, comprising a sound duct with two dampers at the ends, a movable write coil and two read coils with permanent bias magnets, a clock generator, a write pulse shaper, two read pulse amplifiers, three RS flip-flops, AND elements and EXCLUSIVE OR, reference frequency generator and counter [USSR Copyright Certificate N 1109778, cl. H 03 M 1/22, 1983].

Недостатком известного преобразователя является ограниченная точность из-за влияния изменения скорости распространения упругой волны в звукопроводе, например, от изменения температуры, и низкая надежность из-за подвижных токоподводов к подвижным катушкам записи и считывания. A disadvantage of the known transducer is limited accuracy due to the influence of changes in the propagation speed of the elastic wave in the sound duct, for example, from temperature changes, and low reliability due to the movable current leads to the movable write and read coils.

Наиболее близким к изобретению является магнитострикционный преобразователь скорости перемещения в код, содержащий звукопровод, три глушителя, два входных и два выходных магнитострикционных преобразователя, два усилителя записи, два усилителя считывания, пять элементов ИЛИ, шесть элементов И, элемент НЕ, дешифратор, счетчик, два триггера, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, регистр кода скорости перемещения, генератор одиночного импульса и элемент задержки [Авторское свидетельство СССР N 1387197, кл. H 03 М 1/26, 1/50, 1988 г. (прототип)]. Closest to the invention is a magnetostrictive transducer of speed of movement to a code containing a sound pipe, three silencers, two input and two output magnetostrictive transducers, two recording amplifiers, two read amplifiers, five OR elements, six AND elements, NOT element, decoder, counter, two trigger, reversible counter, OR-NOT element, register code of the speed of movement, single-pulse generator and delay element [USSR Author's Certificate N 1387197, cl. H 03 M 1/26, 1/50, 1988 (prototype)].

Однако наличие подвижных катушек записи и считывания затрудняет реализацию преобразователя при больших диапазонах перемещений и снижает его надежность. However, the presence of movable write and read coils makes it difficult to realize the converter with large ranges of movement and reduces its reliability.

Целью изобретения является повышение надежности устройства. The aim of the invention is to increase the reliability of the device.

Для этого в магнитострикционный преобразователь скорости перемещения в код, содержащий ферромагнитный волновод с демпферами на концах, элементы записи и считывания, размещенные у волновода, генератор одиночных импульсов, формирователь импульсов тока записи, усилитель-формирователь импульсов считывания, входом подсоединенный к элементу считывания, генератор тактовых импульсов, первый и второй Т-триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем выход усилителя-формирователя импульсов считывания подсоединен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, счетчик импульсов, реверсивный счетчик и элемент ИЛИ-НЕ, причем прямые выходы Т-триггеров соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, прямой выход первого триггера соединен с первым входом шестого элемента И, инверсные выходы первого и второго Т-триггеров соединены соответственно со вторыми входами второго и первого элементов И, третьи входы которых подсоединены к выходу генератора тактовых импульсов, выходы четвертого, первого и второго элементов И подключены соответственно к первому входу третьего элемента ИЛИ, вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого подсоединены к входам элемента ИЛИ-НЕ, введены блок управления, шины запуска и останова, третий, четвертый и пятый Т-триггеры и операционный блок, причем волновод своими концами подсоединен к выходу формирователя импульсов тока записи, один элемент записи выполнен неподвижным и установлен у одного из демпферов, а неподвижный элемент считывания установлен у другого демпфера, и между ними размещен подвижный элемент записи, кинематически соединенный с объектом, причем в качестве элементов записи использованы постоянные магниты, намагниченные вдоль волновода, а в качестве элемента считывания использован магнитострикционный преобразователь крутильных волн механического напряжения в ЭДС, при этом выход усилителя-формирователя импульсов считывания соединен со счетным входом третьего Т-триггера, прямой выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и к счетному входу четвертого Т-триггера, а инверсный выход третьего Т-триггера соединен со вторым входом третьего элемента И, выход первого элемента ИЛИ подсоединен к счетному входу первого Т-триггера, прямой выход четвертого Т-триггера подсоединен к четвертому входу блока управления, первый, второй и третий входы которого подсоединены к выходу генератора одиночных импульсов, шине останова и к выходу генератора тактовых импульсов соответственно, вход генератора одиночных импульсов соединен с шиной запуска, первый и второй выходы блока управления подсоединены к входу обнуления и к входу сигнала переноса операционного блока соответственно, третий выход блока управления подключен к R-входам с первого по пятый Т-триггеров и к входам обнуления счетчика импульсов и реверсивного счетчика, четвертый выход блока управления подсоединен ко входу формирователя импульса тока записи и к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго Т-триггера, инверсный выход четвертого Т-триггера соединен со вторым входом четвертого элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, ко второму входу третьего элемента ИЛИ подсоединен выход второго элемента И, при этом выход третьего элемента ИЛИ подсоединен к первому входу пятого элемента И, ко второму входу которого подключен инверсный выход пятого Т-триггера, счетный вход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ и с выходом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход пятого элемента И соединен со входом счетчика импульсов, выходы счетчика импульсов и реверсивного счетчика подключены к операционному блоку. To do this, into a magnetostrictive converter of the speed of movement to a code containing a ferromagnetic waveguide with dampers at the ends, recording and reading elements located at the waveguide, a single pulse generator, a pulse generator of the write current, an amplifier-driver of read pulses connected to the readout element, a clock generator pulses, the first and second T-flip-flops, the first, second, third, fourth, fifth and sixth elements AND, the first, second and third elements OR, and the output of the amplifier-formative For read pulses connected to the first input of the third AND element, the output of which is connected to the first input of the first OR element, a pulse counter, a reverse counter and an OR-NOT element, the direct outputs of T-flip-flops connected respectively to the first inputs of the first and second AND elements, direct the output of the first trigger is connected to the first input of the sixth element And, the inverse outputs of the first and second T-triggers are connected respectively to the second inputs of the second and first elements And, the third inputs of which are connected to the output a clock pulse generator, the outputs of the fourth, first and second AND elements are connected respectively to the first input of the third OR element, subtracting and summing the inputs of the reverse counter, the outputs of which are connected to the inputs of the OR-NOT element, the control unit, the start and stop buses, the third, fourth and the fifth T-flip-flops and the operating unit, the waveguide being connected at its ends to the output of the recording current pulse shaper, one recording element is fixed and installed at one of the dampers, and stationary the th reading element is mounted on another damper, and a movable recording element is placed between them, kinematically connected to the object, and permanent magnets magnetized along the waveguide are used as recording elements, and a magnetostrictive converter of torsional waves of mechanical stress in the EMF is used as the reading element the output of the amplifier-driver of the read pulses is connected to the counting input of the third T-trigger, the direct output of which is connected to the first input of the fourth electric And to the counting input of the fourth T-trigger, and the inverse output of the third T-trigger is connected to the second input of the third AND element, the output of the first OR element is connected to the counting input of the first T-trigger, the direct output of the fourth T-trigger is connected to the fourth input of the block control, the first, second and third inputs of which are connected to the output of the single pulse generator, the stop bus and the output of the clock generator, respectively, the input of the single pulse generator is connected to the start bus, the first and second output s of the control unit are connected to the input of zeroing and to the input of the transfer signal of the operating unit, respectively, the third output of the control unit is connected to the R-inputs from the first to fifth T-flip-flops and to the inputs of zeroing the pulse counter and the reverse counter, the fourth output of the control unit is connected to the input of the shaper write current pulse and to the first input of the second OR element, the output of which is connected to the counting input of the second T-trigger, the inverse output of the fourth T-trigger is connected to the second input of the fourth AND element, the second input of which is connected to the output of the clock pulse generator, the output of the second element AND is connected to the second input of the third OR element, while the output of the third OR element is connected to the first input of the fifth element AND, the second input of which is connected to the inverse output of the fifth T-trigger, the counting input which is connected to the second inputs of the first and second OR elements and to the output of the sixth AND element, the second input of which is connected to the output of the OR-NOT element, the output of the fifth AND element is connected to the pulse counter input, tchika pulses and a reversible counter is connected to the operating unit.

В магнитострикционном преобразователе скорости перемещений в код блок управления содержит RS-триггер, элемент И, делитель числа импульсов первый и второй элементы ИЛИ и триггер Шмидта, причем S-вход RS-триггера подсоединен к первому входу блока управления, к первым входам первого и второго элементов ИЛИ и к первому выходу блока управления, выход RS-триггера подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подсоединен к третьему входу блока управления, а выход через делитель числа импульсов соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым выходом блока управления, второй вход которого соединен с R-входом RS-триггера, второй выход блока управления подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ и выходу триггера Шмидта, вход которого соединен с четвертым входом блока управления, выход второго элемента ИЛИ соединен с третьим выходом блока управления. In the magnetostrictive converter of the speed of movement to code, the control unit contains an RS-trigger, an AND element, a pulse divider, the first and second OR elements, and a Schmidt trigger, the S-input of the RS-trigger connected to the first input of the control unit, to the first inputs of the first and second elements OR to the first output of the control unit, the output of the RS-trigger is connected to the first input of the And element, the second input of which is connected to the third input of the control unit, and the output through the divider of the number of pulses is connected to the second input of the first element OR, whose output is connected to the fourth output of the control unit, the second input of which is connected to the R-input of the RS-trigger, the second output of the control unit is connected to the second input of the second element OR and the output of the Schmidt trigger, the input of which is connected to the fourth input of the control unit, the output of the second element OR connected to the third output of the control unit.

Кроме того, в магнитострикционном преобразователе скорости перемещений в код постоянные магниты выполнены кольцевыми, цилиндрическими и размещены соосно с волноводом, механически не контактируя с ним, а сам волновод выполнен трубчатым, а внутри него размещен токопровод, концы которого подсоединены к выходу формирователя импульсов тока записи, причем токопровод электрически изолирован от волновода. In addition, in the magnetostrictive converter of the speed of movement into the code, the permanent magnets are made circular, cylindrical and placed coaxially with the waveguide, without mechanically contacting it, and the waveguide is made tubular, and inside it there is a conductor, the ends of which are connected to the output of the recording current pulse generator, moreover, the conductor is electrically isolated from the waveguide.

На фиг. 1 приведена структурная схема магнитострикционного преобразователя скорости перемещений в код, на фиг.2 - схема блока управления, на фиг.3 - конструкция датчика скорости преобразователя, когда каналы записи и считывания электрически изолированы друг от друга. In FIG. 1 is a structural diagram of a magnetostrictive speed transducer to code, FIG. 2 is a diagram of a control unit, FIG. 3 is a design of a speed sensor of a transducer when the write and read channels are electrically isolated from each other.

Магнитострикционный преобразователь скорости перемещений в код (фиг.1) содержит ферромагнитный волновод 1, концы которого помещены в демпферы 4 и 4а, подвижный элемент записи - постоянный магнит 2, кинематически соединенный с объектом, неподвижный элемент записи - постоянный магнит 2а, размещенный у демпфера 4а, неподвижный элемент 3 считывания, размещенный на волноводе 1 у демпфера 4, шины "запуск" и "останов", генератор 6 одиночных импульсов, блок 7 управления, генератор 8 тактовых импульсов, формирователь 9 импульсов тока записи, первый 21, второй 22, третий 10, четвертый 14, пятый 32 и шестой 34 элементы И, усилитель-формирователь 11 импульсов считывания, первый 19, второй 20, третий 12, четвертый 13 и пятый 33 Т-триггеры, первый 17, второй 18 и третий 15 элементы ИЛИ, счетчик 16 импульсов и реверсивный счетчик 23, элемент 24 ИЛИ-НЕ, и операционный блок 25. The magnetostrictive converter of the speed of movement into the code (Fig. 1) contains a ferromagnetic waveguide 1, the ends of which are placed in the dampers 4 and 4a, the movable recording element is a permanent magnet 2, kinematically connected to the object, the stationary recording element is a permanent magnet 2a, located at the damper 4a , a stationary reading element 3 located on the waveguide 1 at the damper 4, the bus "start" and "stop", a generator 6 single pulses, a control unit 7, a generator 8 clock pulses, a shaper 9 pulses of the write current, the first 21, second 22, third 10, fourth 14, fifth 32 and sixth 34 elements And, amplifier driver 11 read pulses, first 19, second 20, third 12, fourth 13 and fifth 33 T-triggers, first 17, second 18 and third 15 elements OR, a counter 16 pulses and a reverse counter 23, an element 24 OR-NOT, and an operation unit 25.

Блок 7 управления (фиг.2) содержит RS-триггер 26, элемент 27 И, делитель 28 числа импульсов, коэффициент деления которого m, первый 29 и второй 31 элементы ИЛИ и триггер Шмидта 30. The control unit 7 (figure 2) contains an RS-trigger 26, an element 27 And, a divider 28 of the number of pulses, the division ratio of which is m, the first 29 and second 31 elements OR, and the Schmidt trigger 30.

Волновод (фиг. 3) содержит ферромагнитную трубку 1, внутри которой размещен токопровод 5. Кольцевые постоянные магниты 2 и 2а выполнены цилиндрическими, они намагничены по образующей и механически не контактируют с волноводом. Элементы 1, 2, 2а, 3, 4, 4а (фиг.1) и 1, 2, 2а, 3, 4, 4а и 5 (фиг. 3) образуют датчик скорости преобразователя. The waveguide (Fig. 3) contains a ferromagnetic tube 1, inside which there is a current lead 5. The annular permanent magnets 2 and 2a are cylindrical, they are magnetized along the generatrix and do not mechanically contact the waveguide. Elements 1, 2, 2a, 3, 4, 4a (Fig. 1) and 1, 2, 2a, 3, 4, 4a and 5 (Fig. 3) form a speed sensor of the converter.

Расстояние между подвижным элементом 2 записи и неподвижным элементом 3 считывания, равно X, а расстояние между неподвижными элементами записи 2а и считывания 3 равно X₀.The distance between the movable recording element 2 and the stationary reading element 3 is equal to X, and the distance between the stationary recording elements 2a and reading 3 is equal to X ₀ .

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

По команде, поступающей по шине "запуск" генератор 6 одиночных импульсов формирует одиночный импульс, который запускают в работу блок 7 управления. According to the command received via the "start" bus, the single pulse generator 6 generates a single pulse, which is triggered by the control unit 7.

На первом выходе блока 7 управления появляется импульс, который обнуляет регистр операционного блока 25. На третьем выходе блока 7 управления возникает импульс, который устанавливает первый 19, второй 20, третий 12, четвертый 13 и пятый 33 Т-триггеры в исходное состояние : на прямых выходах первого, второго и третьего Т-триггеров действуют для первого 21, второго 22, четвертого 14 и шестого 34 элементов И запрещающие уровни напряжения, а на инверсных выходах третьего 12 и пятого 33 Т-триггеров действует для третьего 10 и пятого 32 элементов И разрешающие уровни напряжения; этот импульс также обнуляет счетчик импульсов 16 и реверсивный счетчик 23. A pulse appears at the first output of the control unit 7, which resets the register of the operation unit 25. At the third output of the control unit 7, an impulse appears that sets the first 19, second 20, third 12, fourth 13 and fifth 33 T-flip-flops to their initial state: on direct the outputs of the first, second and third T-flip-flops act for the first 21, second 22, fourth 14 and sixth 34 elements And inhibit voltage levels, and at the inverse outputs of the third 12 and fifth 33 T-triggers act for the third 10 and fifth 32 elements And enable uro down voltage; this pulse also resets the pulse counter 16 and the reverse counter 23.

Одновременно с этим в блоке 7 управления RS-триггер 26 устанавливается в состояние, когда на первом входе элемента 27 И появляется разрешающий уровень напряжения и импульсы с выхода тактового генератора 8 через вход 3 блока 7 управления начинают поступать на вход делителя 28 числа импульсов. At the same time, in the control unit 7, the RS flip-flop 26 is set to the state when the resolving voltage level and pulses appear from the output of the clock generator 8 through the input 3 of the control unit 7 and begin to arrive at the input of the divider 28 of the number of pulses at the first input of element 27 AND.

Кроме того, на четвертом выходе блока 7 управления возникает первый импульс цикла записи. In addition, at the fourth output of the control unit 7, a first pulse of the write cycle occurs.

Первый импульс цикла записи через второй 18 элемент ИЛИ переводят второй 20 Т-триггер в состояние, когда на первом входе второго 22 элемента И возникает разрешающий, а на втором входе первого 21 элемента И запрещающий уровни напряжения и импульсы с выхода тактового генератора импульсов 8, период повторения которых T₀, через второй 22 элемент И начинают поступать соответственно на суммирующий вход реверсивного счетчика 23 и через третий 15 элемент ИЛИ и пятый 32 элемент И на вход счетчика 16 импульсов.The first pulse of the write cycle through the second 18th element OR translates the second 20 T-trigger into the state when the resolving voltage appears on the first input of the second 22nd element, and the voltage levels and impulses from the output of the clock pulse generator 8 appear on the second input of the first 21th element AND, period the repetitions of which are T ₀ , through the second 22nd element And begin to arrive respectively at the summing input of the reverse counter 23 and through the third 15th element OR and the fifth 32nd element And at the input of the counter 16 pulses.

Одновременно с этим импульс цикла записи запускает формирователь 9 импульсов тока записи. Импульсы тока записи возбуждают в волноводе 1 под постоянными магнитами 2 и 2а импульсы крутильной волны механического напряжения (прямой эффект Видемана), которые распространяются вдоль волновода со скоростью V_k в обе стороны от места их возбуждения. При их прохождении под элементом 3 считывания, в нем последовательно через время t1 и t0 от момента возбуждения
t1=X/V_k (1)
t0-X₀/V_k (2)
возникнут первый и второй импульсы ЭДС считывания (обратный эффект Видемана). Распространяясь далее вправо импульсы механического напряжения, как и импульсы механического напряжения, которые распространились от места возникновения влево, доходят соответственно до демпферов 4 и 4а, где и затухают.At the same time, the pulse of the write cycle starts the driver 9 pulses of the write current. The pulses of the recording current excite in the waveguide 1 under permanent magnets 2 and 2a pulses of a torsion wave of mechanical stress (direct Wiedemann effect), which propagate along the waveguide with a speed V _k in both directions from the place of their excitation. When they pass under the reading element 3, in it sequentially through time t1 and t0 from the moment of excitation
t1 = X / V _k (1)
t0-X ₀ / V _k (2)
the first and second pulses of the EMF readings occur (the inverse Wiedemann effect). Further propagating to the right, pulses of mechanical stress, as well as pulses of mechanical stress, which propagated from the place of origin to the left, reach the dampers 4 and 4a, respectively, where they damp.

Первый же импульс ЭДС считывания с выхода элемента считывания 3 после усиления усилителем-формирователем 11 импульсов через третий 10 элемент И и первый 17 элемент ИЛИ переведет первый 19 Т-триггер в состояние, когда на первом входе первого 21 элемента И и втором входе второго 22 элемента И появятся соответственно разрешающий и запрещающий уровни напряжений, второй 22 элемент И закрывается : на счетный вход реверсивного счетчика 23 и на вход счетчика 16 импульсов через второй 22 элемент И перестанут поступать тактовые импульсы. The very first pulse of the EMF read from the output of the readout element 3 after amplification by the driver-shaper of 11 pulses through the third 10th element AND and the first 17th OR element will translate the first 19 T-trigger to the state when the first input of the first 21 AND elements and the second input of the second 22 elements And the enabling and prohibiting voltage levels will appear, the second 22nd element And closes: the counting input of the reversible counter 23 and the counter 16 of the pulse through the second 22nd And will stop receiving clock pulses.

За время t1в реверсивном счетчике 23 и в счетчике 16 импульсов будет записано число
N1 = t1/T0 = X/(V_k • T0). (3)
Одновременно с этим, первый импульс с выхода усилителя-формирователя 11 импульсов считывания переведет третий 12 Т-триггер в состояние, когда на первом входе четвертого 14 элемента И появится разрешающий, а на втором входе третьего 10 элемента И появится запрещающий уровни напряжения. Так как на втором входе четвертого 14 элемента И также имеется разрешающий уровень напряжения с инверсного выхода четвертого 13 Т-триггера, то импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 8 будут продолжать поступать на вход счетчика импульсов 16, но уже соответственно через элементы четвертый 14 И, третий 15 ИЛИ и пятый 32 И.During time t1, the number will be recorded in the reversible counter 23 and in the counter 16 pulses
N1 = t1 / T0 = X / (V _k • T0). (3)
At the same time, the first pulse from the output of the amplifier-driver of 11 read pulses will translate the third 12 T-flip-flop into a state where the resolving voltage appears on the first input of the fourth element 14 And the inhibiting voltage levels appear on the second input of the third 10 element And. Since the second input of the fourth 14th AND element also has a resolving voltage level from the inverse output of the fourth 13th T-flip-flop, pulses from the output of the clock pulse generator 8 will continue to be supplied to the input of the pulse counter 16, but already through the fourth 14 And third elements, respectively 15 OR and fifth 32 I.

Второй импульс ЭДС, возникший на выходе элемента считывания 3 через время t0 (от элемента записи 2а) после усиления усилителем-формирователем 11 импульсов считывания перебросит третий 12 Т-триггер в первоначальное состояние, а четвертый 13 Т-триггер перейдет в состояние, когда на втором входе четвертого 14 элемента И появится запрещающий уровень. Четвертый 14 элемент И закроется и прекратится поступление импульсов от генератора тактовых импульсов 8 на вход счетчика 16 импульсов. The second EMF pulse that occurred at the output of read element 3 after time t0 (from write element 2a), after amplification by the driver-shaper of 11 read pulses, will transfer the third 12 T-trigger to its initial state, and the fourth 13 T-trigger will go to the state when at the second the entrance of the fourth 14th element And the inhibiting level will appear. The fourth element 14 And closes and stops the receipt of pulses from the clock generator 8 to the input of the counter 16 pulses.

За время t0-t1 на вход счетчика импульсов 16 поступит
N0-N1-X0/(V_k•T0)-X/(V_k•T0) = NO (4)
тактовых импульсов, а всего на вход счетчика импульсов 16 поступит
(N0-N1)+N1=X0/(V_k•T0) (5)
тактовых импульсов, число которых пропорционально расстоянию X0.During the time t0-t1 to the input of the pulse counter 16 will
N0-N1-X0 / (V _k • T0) -X / (V _k • T0) = NO (4)
clock pulses, and only the input of the pulse counter 16 will
(N0-N1) + N1 = X0 / (V _k • T0) (5)
clock pulses, the number of which is proportional to the distance X0.

Через время Тц, равное
Тц = m•T0=X0/V_k, (6)
на четвертом выходе блока 7 управления появится второй импульс цикла записи (второй такт работы), он через второй 18 элемент ИЛИ переведет второй Т-триггер в исходное состояние - на втором входе первого 21 элемента И появится разрешающий уровень напряжения и импульсы от генератора тактовых импульсов 8 начнут поступать через первый 21 элемент И на вычитающий вход реверсивного счетчика 23. Одновременно с этим, на выходе формирователя 9 импульсов тока записи снова появится второй импульс тока записи, который снова возбудит в волноводе в местах расположения элементов записи 2 и 2а третий и четвертый крутильные импульсы механического напряжения, которые достигнут элемента 3 считывания через время соответственно равное t2 и t0
t2 = (X-ΔX)/Vк (7)
где
ΔX = Tц•V0 (8)
- перемещение элемента записи 2 за время цикла Тц вправо;
- V0-скорость перемещения объекта.After a time Tc equal to
Tc = m • T0 = X0 / V _k , (6)
on the fourth output of the control unit 7, a second pulse of the recording cycle appears (second clock cycle), it will transfer the second T-trigger to the initial state through the second 18th OR element - at the second input of the first 21th element And the resolving voltage level and pulses from the clock generator 8 will appear will begin to flow through the first 21 element And to the subtracting input of the reverse counter 23. At the same time, at the output of the shaper 9 of the write current pulses, a second write current pulse will appear again, which will again excite in the waveguide at the position of the recording elements 2 and 2a, the third and fourth torsion pulses of mechanical stress that reach the reading element 3 after a time equal to t2 and t0, respectively
t2 = (X-ΔX) / Vк (7)
Where
ΔX = Tc • V0 (8)
- moving the entry 2 during the cycle TC to the right;
- V0 is the speed of the object.

На выходе элемента считывания 3 возникнут третий и четвертый импульсы ЭДС соответственно. Третий импульс ЭДС с выхода элемента 3 считывания через время t2 поступит на вход усилителя-формирователя импульсов считывания 11 и после него через третий 10 элемент И и первый 17 ИЛИ переведет первый 19 Т-триггер в исходное состояние: на первом входе первого 21 элемента И появится запрещающий уровень напряжения и поступление импульсов с выхода генератора тактовых импульсов 8 на вычитающий вход реверсивного счетчика 23 прекратится. At the output of readout element 3, the third and fourth EMF pulses occur, respectively. The third EMF pulse from the output of the read element 3 after time t2 will go to the input of the amplifier-driver of the read pulses 11 and after it through the third 10 the AND element and the first 17 OR will transfer the first 19 T-trigger to its initial state: at the first input of the first 21 AND element will appear the inhibitory voltage level and the arrival of pulses from the output of the clock pulse generator 8 to the subtracting input of the reverse counter 23 will stop.

За время t2 на вычитающий вход реверсивного счетчика 23 поступит N2 импульсов
N2 = (X-ΔX)/(Vк•T0) (9)
За оба такта работы в реверсивном счетчике будет зафиксировано число
ΔN = N1-N2 = ΔX/(Vк•T0) = m•V0/Vк (10)
пропорциональное скорости перемещения объекта V0.During time t2, the subtracting input of the reverse counter 23 receives N2 pulses
N2 = (X-ΔX) / (Vк • T0) (9)
For both clock cycles, the number will be fixed in the reverse counter
ΔN = N1-N2 = ΔX / (Vк • T0) = m • V0 / Vк (10)
proportional to the velocity of the object V0.

Одновременно с этим третий импульс ЭДС с выхода усилителя-формирователя импульсов считывания 11 переведет третий 12 Т-триггер в единичное состояние, когда на втором входе третьего 10 элемента И снова появится запрещающий уровень напряжения. At the same time, the third EMF pulse from the output of the read pulse amplifier-driver 11 will translate the third 12 T-trigger into a single state when the inhibitory voltage level appears again at the second input of the third 10 And element.

Четвертый импульс ЭДС с выхода усилителя-формирователя импульсов считывания 11 через время t0 -12 возвратит третий 12 и четвертый 13 Т-триггеры в исходное состояние; на прямом выходе четвертого 13 Т-триггера сформируется перепад напряжения, который поступает на четвертый вход блока управления 7 и запускает триггер Шмидта 30, после чего на втором выходе блока 7 управления сформируется импульс записи чисел N0 и Δ N с выходов счетчика импульсов 16 и реверсивного счетчика 23 в соответствующие регистры операционного блока 25. The fourth EMF pulse from the output of the amplifier-driver of read pulses 11 after a time t0 -12 will return the third 12 and fourth 13 T-flip-flops to the initial state; at the direct output of the fourth 13 T-trigger, a voltage drop is formed, which is fed to the fourth input of the control unit 7 and starts the Schmidt trigger 30, after which a pulse to record the numbers N0 and Δ N from the outputs of the pulse counter 16 and the reverse counter is generated at the second output of the control unit 7 23 to the respective registers of the operation unit 25.

В операционном блоке 25 реализуется операция деления
Q = ΔN/N0 = (m•T0•V0)/X0 = C1•V0 (11)
и код на его выходе прямо пропорционален скорости V0 объекта и не зависит от скорости распространения V_k крутильной волны механического напряжения в волноводе.In operation block 25, a division operation is implemented
Q = ΔN / N0 = (m • T0 • V0) / X0 = C1 • V0 (11)
and the code at its output is directly proportional to the object velocity V0 and does not depend on the propagation velocity V _{k of a} torsional wave of mechanical stress in the waveguide.

После срабатывания триггера Шмидта 30, задним фронтом его импульса через второй 31 элемит ИЛИ с третьего выхода блока 7 управления производится установка с первого по пятый Т-триггеров в исходное состояние и обнуление счетчика импульсов 16 и реверсивного счетчика 23. After the Schmidt trigger 30 is triggered, the trailing edge of its pulse through the second 31 element OR from the third output of the control unit 7, the first to fifth T-triggers are set to the initial state and the pulse counter 16 and the counter 23 are reset.

Через время Тц на четвертом выходе блока 7 управления снова появляется импульс цикла записи и работа магнитострикционного преобразователя скорости перемещений в код повторяется. After time TC, the pulse of the write cycle appears again at the fourth output of the control unit 7, and the operation of the magnetostrictive transducer of the speed of movement into the code is repeated.

Если в какой-то момент времени V0= 0, то t1=t2, а, следовательно, и ΔN = 0. На выходе операционного блока будет формироваться код скорости, равный нулю. Если объект изменит направление перемещения на противоположное - объект начнет перемещатся влево, то t2 > t1. N2 > N1 и в режиме вычитания в момент времени, когда код на разрядных выходах реверсивного счетчика 23 становится равным нулю, на выходе элемента 24 ИЛИ-НЕ появится уровень напряжения, разрешающий для шестого 34 элемента И, а так как на втором входе этого элемента также действует разрешающий уровень напряжения, то на его выходе возникает импульс, который через элементы первый 17 и второй 18 ИЛИ поступает на счетные входы первого 19 и второго 20 Т-триггеров и переводит их в состояние, когда первый 21 элемент И будет закрыт запрещающим потенциалом с прямого выхода первого 19 Т-триггера, а второй 22 элемент И будет открыт разрешающим потенциалом с прямого выхода второго 20 Т-триггера и инверсного выхода первого 19 Т-триггера. Это приведет к реверсированию работы реверсивного счетчика 23 - он из режима вычитания перейдет в режим суммирования. Суммирование будет продолжаться до момента появления третьего импульса ЭДС считывания с выхода усилителя-формирователя импульсов считывания 11 через открытый третий 10 элемент И и первый 17 элемент ИЛИ. If at some point in time V0 = 0, then t1 = t2, and, consequently, ΔN = 0. At the output of the operating unit, a speed code equal to zero will be generated. If the object changes the direction of movement to the opposite - the object starts to move to the left, then t2> t1. N2> N1 and in the subtraction mode at the point in time when the code at the bit outputs of the reverse counter 23 becomes equal to zero, the voltage level resolving for the sixth 34 And elements will appear at the output of element 24 OR NOT, and since the second input of this element also if the resolving voltage level acts, then an output pulse arises through the first 17 and second 18 OR elements to the counting inputs of the first 19 and second 20 T-flip-flops and puts them into a state when the first 21 And elements will be closed by the inhibitory potential with directly the first output of the first 19 T-trigger, and the second 22 And element will be opened by the resolving potential from the direct output of the second 20 T-trigger and the inverse output of the first 19 T-trigger. This will lead to the reversal of the operation of the reverse counter 23 - it will switch from the subtraction mode to the summation mode. The summation will continue until the appearance of the third pulse of the EMF read from the output of the amplifier-driver of the read pulses 11 through the open third 10 AND element and the first 17 OR element.

Под действием этого импульса первый 19 Т-триггер переключается, после чего первый 21 и второй 22 элементы И закрываются. Under the influence of this pulse, the first 19 T-trigger switches, after which the first 21 and second 22 And elements are closed.

На выходе реверсивного счетчика 23 опять будет записано число

Кроме того/сигнал с выхода шестого 34 элемента И опрокидывает пятый 33 Т-триггер в результате чего на втором входе пятого 32 элемента И появится запрещающий уровень напряжения, препятствующий поступлению тактовых импульсов с выхода третьего 15 элемента И на вход счетчика импульсов 16 после реверсирования работы реверсивного счетчика 23.The output of the reverse counter 23 will again be written number

In addition, the signal from the output of the sixth 34th element And overturns the fifth 33th T-trigger, as a result of which a prohibiting voltage level appears on the second input of the fifth 32th element And preventing the receipt of clock pulses from the output of the third 15th element And to the input of the pulse counter 16 after reversing the operation of the reverse counter 23.

Наконец, импульс выхода шестого 34 элемента И заносится также в регистр кода скорости операционного блока 25, формируя знак направления движения объекта (высокий уровень сигнала на выходе шестого 34 элемента И соответствует движению объекта влево). Finally, the output pulse of the sixth 34th AND element is also recorded in the speed code register of the operating unit 25, forming the sign of the direction of movement of the object (a high signal level at the output of the sixth 34th AND element corresponds to the movement of the object to the left).

Таким образом, на выходе операционного блока 25 формируется код числа, пропорциональный скорости V0 движения объекта, и код направления его движения. Thus, at the output of the operation unit 25, a number code is generated that is proportional to the object’s speed V0 and a direction code for its movement.

При подаче сигнала по шине "останов" на второй вход блока 7 управления, работа магнитострикциониого преобразователя скорости перемещения в код прекращается, так как RS-триггер 26 блока 7 управления возвратится в исходное состояние. Тогда на первом входе первого 27 элемента блока 7 управления появится запрещающий уровень натяжения и поступления импульсов с выхода генератора тактовых импульсов 8 на вход делителя числа импульсов 28 прекратится. When a signal is sent via the “stop” bus to the second input of the control unit 7, the operation of the magnetostrictive converter of the speed of movement into the code is terminated, since the RS flip-flop 26 of the control unit 7 will return to its original state. Then, at the first input of the first 27 element of the control unit 7, a prohibiting level of tension and pulses from the output of the clock generator 8 to the input of the divider of the number of pulses 28 will stop.

Магнитострикционный преобразователь скорости перемещений в код имеет повышенную надежность вследствие того, что:
- в нем отсутствуют подвижные токоподводы к подвижному элементу записи,
- конструкция элемента записи в виде цилиндрического кольцевого постоянного магнита обеспечивает неизменность величины намагничивающего поля, а следовательно и амплитуды крутильной волны упругих напряжений при перемещении постоянного магнита вдоль волновода;
- каналы записи (токопровод внутри металлического волновода) и считывания (наружная поверхность волновода) электрически изолированы друг от друга, что снижает уровень и длительность сигнала помехи, наводимой в элементе считывания в момент возбуждения крутильной волны в волноводе.The magnetostrictive converter of the speed of movement in the code has increased reliability due to the fact that:
- there are no movable current leads to the movable recording element,
- the design of the recording element in the form of a cylindrical annular permanent magnet ensures that the magnitude of the magnetizing field, and therefore the amplitude of the torsional wave of elastic stresses, is constant when the permanent magnet moves along the waveguide;
- the recording channels (current lead inside the metal waveguide) and the readout (the outer surface of the waveguide) are electrically isolated from each other, which reduces the level and duration of the interference signal induced in the readout element at the time the torsion wave is excited in the waveguide.

Claims

1. Magnetostrictive converter of the speed of movement into a code containing a ferromagnetic waveguide with dampers at the ends, recording and reading elements located at the waveguide, a single pulse generator, a current pulse generator, a read pulse amplifier, an input connected to the read element, a clock , the first and second T-flip-flops, the first, second, third, fourth, fifth and sixth elements AND, the first, second and third elements OR, and the output of the amplifier-driver The readout is connected to the first input of the third AND element, the output of which is connected to the first input of the first OR element, the pulse counter, the reverse counter and the OR element are NOT, moreover, the direct outputs of the T-flip-flops are connected respectively to the first inputs of the first and second elements AND, the direct output the first trigger is connected to the first input of the sixth element And, the outputs of the first and second T-triggers are connected respectively to the second inputs of the second and first elements And, the third inputs of which are connected to the output of the clock pulses, and the outputs of the fourth, first and second AND elements are connected respectively to the first input of the third OR element, subtracting and summing the inputs of the reversible counter, the outputs of which are connected to the inputs of the OR element - NOT, characterized in that the control unit, start buses and stop, the third, fourth and fifth T-flip-flops and the operating unit, and the waveguide is connected at its ends to the output of the recording current pulse shaper, one recording element is fixed and installed at one of the dampers, and a fixed reading element is mounted on another damper and a moving recording element kinematically connected to the object is placed between them, with permanent magnets magnetized along the waveguide being used as recording elements, and a magnetostrictive transducer of torsional waves of mechanical stress to e. .with. while the output of the amplifier-driver of the read pulses is connected to the counting input of the third T-trigger, the direct output of which is connected to the first input of the fourth element And to the counting input of the fourth T-trigger, and the inverse output of the third T-trigger is connected to the second input of the third element And, the output of the first OR element is connected to the counting input of the first T-trigger, the direct output of the fourth T-trigger is connected to the fourth input of the control unit, the first, second and third inputs of which are connected to the output of the generator night pulses, the stop bus and to the output of the clock generator, respectively, the input of the single pulse generator is connected to the start bus, the first and second outputs of the control unit are connected to the input of zeroing and to the input of the transfer signal of the operation unit, respectively, the third output of the control unit is connected to R-inputs from the first to the fifth T-flip-flops and to the inputs of zeroing the pulse counter and the reverse counter, the fourth output of the control unit is connected to the input of the pulse shaper of the recording current and to the first input in of the second OR element, whose output is connected to the counting input of the second T-trigger, the inverse output of the fourth T-trigger is connected to the second input of the fourth AND element, the third input of which is connected to the output of the clock generator, the output of the second AND element is connected to the second input of the third OR element wherein the output of the third element OR is connected to the first input of the fifth element And, the second input of which is connected to the inverse output of the fifth T-trigger, the counting input of which is connected to the second inputs of the first and second e ementov OR and output the sixth AND gate, a second input coupled to an output of the OR - NOT output of the fifth AND gate connected to the input of the pulse counter, pulse counter and down counter outputs are connected to the operating unit.

2. The magnetostrictive converter of the speed of movement into a code according to claim 1, characterized in that the control unit comprises an RS trigger, an AND element, a pulse divider, a first or second OR element, and a Schmidt trigger, the S-input of the RS trigger being connected to the first the input of the control unit, to the first inputs of the first and second elements OR and to the first output of the control unit, the output of the RS-trigger is connected to the first input of the element And, the second input of which is connected to the third input of the control unit, and the output through the divider of the number of pulses is connected to the second input of the first OR element, whose output is connected to the fourth output of the control unit, the second input of which is connected to the R-input of the RS-trigger, the second output of the control unit is connected to the second input of the second OR element and the output of the Schmidt trigger, the input of which is connected to the fourth input of the block control, the output of the second OR element is connected to the third output of the control unit.

3. The magnetostrictive converter of the speed of movement into a code according to claim 1, characterized in that the permanent magnets are made circular, cylindrical and placed coaxially with the waveguide without mechanically contacting it.

4. The magnetostrictive converter of the speed of movement in the code according to any one of paragraphs. 1 - 3, characterized in that the waveguide is made tubular, and inside it is placed a conductor, the ends of which are connected to the output of the pulse shaper recording current, and the conductor is electrically isolated from the waveguide.