RU2191346C2 - Device for contact-free measurement of displacement - Google Patents
Device for contact-free measurement of displacement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191346C2 RU2191346C2 RU2000110960/28A RU2000110960A RU2191346C2 RU 2191346 C2 RU2191346 C2 RU 2191346C2 RU 2000110960/28 A RU2000110960/28 A RU 2000110960/28A RU 2000110960 A RU2000110960 A RU 2000110960A RU 2191346 C2 RU2191346 C2 RU 2191346C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- terminals
- trigger
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в машиностроении для бесконтактного измерения перемещения (положения) роторов различных механизмов. The invention relates to measuring technique and can find application in mechanical engineering for non-contact measurement of the movement (position) of rotors of various mechanisms.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения неэлектрических величин (см. а. с. СССР 1474444, опубл. в БИ 15, 1989 г. ), содержащее емкостной дифференциальный датчик, два резистора, схему ИСКЛЮЧАЮЩЕ ИЛИ, два элемента И и индикатор знака. The closest in technical essence is a device for measuring non-electric quantities (see A.S. USSR 1474444, published in BI 15, 1989), containing a capacitive differential sensor, two resistors, an exclusive OR circuit, two AND elements and a sign indicator .
Наиболее близкое устройство измерения обладает следующими недостатками. Во-первых, разброс порогов срабатывания логических элементов сказывается на стабильности измерения. Во-вторых, в рассматриваемом устройстве невозможно осуществлять регулировку чувствительности измерения, так как она строго определяется порогами срабатывания логических элементов. В-третьих, как правило, ток потребления логического нуля и логической единицы в микросхемах разный, поэтому следует ожидать, что результаты измерения при подаче тактового импульса и при его сбросе будут разными. И наконец информационным выходным сигналом является ширина импульса, которую неудобно использовать ни в аналоговых, ни в цифровых системах. The closest measuring device has the following disadvantages. Firstly, the spread of the thresholds for the operation of logical elements affects the stability of the measurement. Secondly, in the device in question it is impossible to adjust the sensitivity of the measurement, since it is strictly determined by the thresholds of operation of the logic elements. Thirdly, as a rule, the current consumption of the logical zero and the logical unit in the microcircuits is different, so we should expect that the measurement results when applying a clock pulse and when it is reset will be different. And finally, the information output signal is the pulse width, which is inconvenient to use in either analog or digital systems.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для бесконтактного измерения перемещения, содержащее индуктивный дифференциальный датчик с первой и второй катушками индуктивности в своем составе, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первый и второй диоды, генератор прямоугольных импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй элементы И и первый триггер, причем первые выводы первой и второй катушек индуктивности объединены, второй вывод первой катушки индуктивности соединен с первым выводом первого резистора и анодом первого диода, второй вывод второй катушки индуктивности соединен с первым выводом второго резистора и анодом второго диода, вторые выводы первого и второго резисторов объединены с общей шиной источника питания, катоды первого и второго диодов соединены соответственно с первыми выводами третьего и четвертого резисторов, вторые выводы которых объединены с первыми выводами первой и второй катушек индуктивности, а выход первого элемента И соединен с первым входом первого триггера, дополнительно введены первый и второй инверторы, делитель частоты, транзисторный ключ, первый и второй компараторы, потенциометр, второй и третий триггер, третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы И-НЕ, счетчик, регистр, первый и второй одновибраторы и схема сброса, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом первого инвертора, выход которого соединен с входом делителя частоты и первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход делителя частоты соединен с входами второго инвертора и первого одновибратора, выход второго инвертора соединен с первым входом первого элемента И и входом транзисторного ключа, коллекторный вывод которого соединен с плюсовой шиной источника опорного напряжения, а эмиттерный вывод - с первыми выводами первой и второй катушек индуктивности датчика, вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с подвижным выводом потенциометра, второй и третий выводы потенциометра соединены соответственно с плюсовой шиной источника опорного напряжения и с общей шиной, выход первого компаратора соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второго триггера, выход второго компаратора соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым входом третьего триггера, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с вторыми входами первого, второго и третьего триггеров, выход первого триггера соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход третьего элемента И соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом регистра, прямой выход первого одновибратора соединен с вторым входом регистра, инверсный выход первого одновибратора соединен с входом второго одновибратора, инверсный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход схемы сброса соединен с вторым входом четвертого элемента И и третьим входом регистра, выход четвертого элемента И соединен с третьим входом счетчика, четвертый вход которого соединен с общей шиной источника питания, выход регистра соединен с выходной шиной, а прямой выход второго одновибратора - с шиной готовности информации. The essence of the invention lies in the fact that in a device for non-contact measurement of displacement, containing an inductive differential sensor with first and second coils of inductance in its composition, first, second, third and fourth resistors, first and second diodes, a square-wave generator, an element EXCLUSIVE OR, the first and second elements And and the first trigger, the first terminals of the first and second inductors being combined, the second terminal of the first inductor connected to the first terminal of the first resistor and the house of the first diode, the second terminal of the second inductor is connected to the first terminal of the second resistor and the anode of the second diode, the second terminals of the first and second resistors are combined with a common power supply bus, the cathodes of the first and second diodes are connected respectively to the first terminals of the third and fourth resistors, second terminals which are combined with the first outputs of the first and second inductors, and the output of the first element And is connected to the first input of the first trigger, additionally introduced the first and second inverters, frequency divider, transistor switch, first and second comparators, potentiometer, second and third trigger, third and fourth AND elements, first and second AND elements, counter, register, first and second one-shot and reset circuit, and the output of the square-wave generator is connected with the input of the first inverter, the output of which is connected to the input of the frequency divider and the first inputs of the first and second elements NAND, the output of the frequency divider is connected to the inputs of the second inverter and the first one-shot, the output of the second inverter is connected to the first input the first element And the input of the transistor switch, the collector output of which is connected to the plus bus of the reference voltage source, and the emitter output is connected to the first terminals of the first and second sensor inductors, the second terminals of the first and second inductors are connected respectively to the first inputs of the first and second comparators the second inputs of which are connected to the movable terminal of the potentiometer, the second and third terminals of the potentiometer are connected respectively to the plus bus of the reference voltage source and to the common bus, the output of the first comparator is connected to the first inputs of the EXCLUSIVE OR element and the second trigger, the output of the second comparator is connected to the second input of the EXCLUSIVE OR element and the first input of the third trigger, the output of the EXCLUSIVE OR element is connected to the second input of the first AND element, the output of the square-wave generator is connected to the second inputs of the first, second and third triggers, the output of the first trigger is connected to the first inputs of the second and third elements And, the output of the second trigger is connected to the second input of the second ment And, the output of the third trigger is connected to the second input of the third element And, the output of the second element And is connected to the second input of the first element AND, the output of which is connected to the first input of the counter, the output of the third element And is connected to the second input of the second element AND, the output of which is connected to the second input of the counter, the output of the counter is connected to the first input of the register, the direct output of the first one-shot is connected to the second input of the register, the inverse output of the first one-shot is connected to the input of the second one-shot, the inverse output to which is connected to the first input of the fourth element And, the output of the reset circuit is connected to the second input of the fourth element And and the third input of the register, the output of the fourth element And is connected to the third input of the meter, the fourth input of which is connected to the common bus of the power source, the output of the register is connected to the output bus , and the direct output of the second one-shot - with information readiness bus.
Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет повысить стабильность результатов измерений, обеспечить регулировку чувствительности и получить цифровой выходной сигнал устройства бесконтактного измерения перемещения. Significant differences are expressed in a new set of connections between the elements of the device. The specified set of relationships can improve the stability of the measurement results, provide sensitivity adjustment and receive a digital output signal from a non-contact displacement measurement device.
На чертеже представлена функциональная схема устройства для бесконтактного измерения перемещения. The drawing shows a functional diagram of a device for non-contact measurement of displacement.
Устройство для бесконтактного измерения перемещения содержит индуктивный дифференциальный датчик 1, состоящий из двух катушек индуктивности 2 и 3, резисторы 4, 5, 6 и 7, диоды 8 и 9, генератор 10 прямоугольных импульсов, инверторы 11 и 12, делитель 13 частоты, транзисторный ключ 14, компараторы 15 и 16, потенциометр 17, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, элементы И 19, 20, 21 и 22, триггеры 23, 24 и 25, элементы И-НЕ 26 и 27, счетчик 28, регистр 29, одновибраторы 30 и 31, схему 32 сброса, выходную шину 33 и шину 34 готовности информации. Первые выводы катушек индуктивности 2 и 3 объединены. Второй вывод катушки индуктивности 2 соединен с первым выводом резистора 4 и анодом диода 8. Второй вывод катушки индуктивности 3 соединен с первым выводом резистора 5 и анодом диода 9, вторые выводы резисторов 4 и 5 объединены с общей шиной источника питания. Катоды диодов 8 и 9 соединены соответственно с первыми выводами резисторов 6 и 7, вторые выводы которых объединены с первыми выводами катушек индуктивности 2 и 3. Выход элемента И 19 соединен с первым входом триггера 22. Выход генератора 10 прямоугольных импульсов соединен с входом инвертора 11, выход которого соединен с входом делителя 13 частоты и первыми входами элементов И-НЕ 26 и 27. Выход делителя 13 частоты соединен с входами инвертора 12 и одновибратора 30. Выход инвертора 12 соединен с первым входом элемента И 19 и входом транзисторного ключа, коллекторный вывод которого соединен с плюсовой шиной источника опорного напряжения, а эмиттерный вывод - с первыми выводами катушек индуктивности 2 и 3 датчика 1. Вторые выводы катушек индуктивности 2 и 3 соединены соответственно с первыми входами компараторов 15 и 16, вторые входы которых соединены с подвижным выводом потенциометра 17. Второй и третий выводы потенциометра 17 соединены соответственно с плюсовой шиной источника опорного напряжения и с общей шиной. Выход компаратора 15 соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 и триггера 24. Выход компаратора 16 соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 и первым входом триггера 25. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 соединен с вторым входом элемента И 19. Выход генератора 10 прямоугольных импульсов соединен с вторыми входами триггеров 23, 24 и 25. Выход триггера 23 соединен с первыми входами элементов И 20 и 21. Выход триггера 24 соединен с вторым входом элемента И 20. Выход триггера 25 соединен с вторым входом элемента И 21. Выход элемента И 20 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 26, выход которого соединен с первым входом счетчика 28. Выход элемента И 21 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 27, выход которого соединен с вторым входом счетчика 28. Выход счетчика 28 соединен с первым входом регистра 29. Прямой выход одновибратора 30 соединен с вторым входом регистра 29. Инверсный выход одновибратора 30 соединен с входом одновибратора 31, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И 22. Выход схемы 32 сброса соединен с вторым входом элемента И 22 и третьим входом регистра 29. Выход элемента И 22 соединен с третьим входом счетчика 28, четвертый вход которого соединен с общей шиной источника питания. Выход регистра соединен с выходной шиной 33, а прямой выход одновибратора 31 - с шиной 34 готовности информации. The device for non-contact measurement of displacement contains an inductive differential sensor 1, consisting of two inductors 2 and 3, resistors 4, 5, 6 and 7, diodes 8 and 9, a square-wave generator 10, inverters 11 and 12, a frequency divider 13, a transistor switch 14, comparators 15 and 16, potentiometer 17, the element EXCLUSIVE OR 18, elements 19, 20, 21 and 22, triggers 23, 24 and 25, elements NAND 26 and 27, counter 28, register 29, single vibrators 30 and 31 , a reset circuit 32, an output bus 33, and an information ready bus 34. The first conclusions of the inductors 2 and 3 are combined. The second terminal of the inductor 2 is connected to the first terminal of the resistor 4 and the anode of the diode 8. The second terminal of the inductor 3 is connected to the first terminal of the resistor 5 and the anode of the diode 9, the second terminals of the resistors 4 and 5 are combined with a common bus of the power source. The cathodes of the diodes 8 and 9 are connected respectively to the first terminals of the resistors 6 and 7, the second terminals of which are combined with the first terminals of the inductors 2 and 3. The output of the element And 19 is connected to the first input of the trigger 22. The output of the square-wave generator 10 is connected to the input of the inverter 11, the output of which is connected to the input of the frequency divider 13 and the first inputs of the AND-NOT elements 26 and 27. The output of the frequency divider 13 is connected to the inputs of the inverter 12 and the one-shot 30. The output of the inverter 12 is connected to the first input of the element And 19 and the input of the transistor switch, call the vector output of which is connected to the positive bus of the reference voltage source, and the emitter output is connected to the first terminals of the inductors 2 and 3 of the sensor 1. The second terminals of the inductors 2 and 3 are connected respectively to the first inputs of the comparators 15 and 16, the second inputs of which are connected to the movable terminal potentiometer 17. The second and third terminals of the potentiometer 17 are connected respectively to the plus bus of the reference voltage source and to a common bus. The output of the comparator 15 is connected to the first inputs of the EXCLUSIVE OR element 18 and the trigger 24. The output of the comparator 16 is connected to the second input of the EXCLUSIVE OR 18 element and the first input of the trigger 25. The output of the EXCLUSIVE OR 18 element is connected to the second input of the AND element 19. The output of the square-wave generator 10 connected to the second inputs of the triggers 23, 24 and 25. The output of the trigger 23 is connected to the first inputs of the And 20 and 21. The output of the trigger 24 is connected to the second input of the And 20. The output of the trigger 25 is connected to the second input of the And 21. The output of the And 20 conjoined is connected to the second input of the AND-NOT 26 element, the output of which is connected to the first input of the counter 28. The output of the AND 21 element is connected to the second input of the AND-NOT 27 element, the output of which is connected to the second input of the counter 28. The output of the counter 28 is connected to the first input of the register 29. The direct output of the single-shot 30 is connected to the second input of the register 29. The inverse output of the single-shot 30 is connected to the input of the single-shot 31, the inverse output of which is connected to the first input of the I element 22. 22. The output of the reset circuit 32 is connected to the second input of the And 22 element and the third input of the register 29 . Elem output Entente And 22 is connected to the third input of the counter 28, the fourth input of which is connected to the common bus of the power source. The output of the register is connected to the output bus 33, and the direct output of the one-shot 31 to the bus 34 information readiness.
Устройство для бесконтактного измерения перемещения может быть реализовано, например, следующим образом. A device for non-contact measurement of displacement can be implemented, for example, as follows.
Дифференциальный индуктивный датчик 1, включающий в себя катушки индуктивности 2 и 3, например, выполнен в виде двух катушек, намотанных, например, на ферритовые сердечники. Причем катушки индуктивности закрепляют таким образом, что движение объекта (например, вала ротора, выполненного из магнитного или немагнитного металла), перемещение (положение) которого измеряется, происходит между катушками индуктивности 2 и 3. Резисторы 4, 5, 6 и 7, например, прецизионные типа С5-5, номиналы которых подбираются под конкретное исполнение датчика 1. Диоды 8 и 9, например, типа КД212. Генератор 10 прямоугольных импульсов, например, выполнен на микросхеме К531ЛАЗ с кварцевой стабилизацией. Инверторы 11 и 12, например, реализованы на микросхеме К155ЛА12. Делитель 13 частоты, например, выполнен на микросхемах К555ИЕ7. Транзисторный ключ 14, например, реализован на транзисторе КТ829 с ограничительным резистором в базе. В качестве компараторов 15 и 16, например, могут быть использованы микросхемы К521САЗ. Потенциометр 17, например, типа СП5-3. Остальные элементы и блоки устройства могут быть выполнены, например, на следующих микросхемах: элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 - К555ЛП5, элементы И 19, 20, 21 и 22 - К555ЛИ1, триггеры 23, 24 и 25 - К555ТМ2 или К555ТМ8, элементы И-НЕ - К555ЛАЗ, счетчик 28 - К555ИЕ7, регистр 29 - К555ТМ8, одновибраторы 30 и 31 - К555АГЗ. Схема 32 сброса, например, может быть выполнена в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, причем второй вывод резистора присоединяется к шине питания, а второй вывод конденсатора - к общей шине; вывод сопротивления, соединенный с конденсатором, подключается к входу элемента И, выход которого является выходом схемы 32 сброса. A differential inductive sensor 1, including inductors 2 and 3, for example, is made in the form of two coils, wound, for example, on ferrite cores. Moreover, the inductance coils are fixed in such a way that the movement of an object (for example, a rotor shaft made of magnetic or non-magnetic metal), the movement (position) of which is measured, occurs between the inductors 2 and 3. Resistors 4, 5, 6 and 7, for example, precision type C5-5, the ratings of which are selected for the specific design of the sensor 1. Diodes 8 and 9, for example, type KD212. The rectangular pulse generator 10, for example, is made on a K531LAZ chip with quartz stabilization. Inverters 11 and 12, for example, are implemented on the K155LA12 chip. The frequency divider 13, for example, is made on K555IE7 microcircuits. The transistor switch 14, for example, is implemented on a transistor KT829 with a limiting resistor in the base. As comparators 15 and 16, for example, K521CAZ microcircuits can be used. Potentiometer 17, for example, type SP5-3. The remaining elements and units of the device can be performed, for example, on the following microcircuits: the element EXCLUSIVE OR 18 - K555LP5, elements I 19, 20, 21 and 22 - K555LI1, triggers 23, 24 and 25 - K555TM2 or K555TM8, elements AND-NOT - K555LAZ, counter 28 - K555IE7, register 29 - K555TM8, single vibrators 30 and 31 - K555AGZ. The reset circuit 32, for example, can be made in the form of a series-connected resistor and capacitor, with the second terminal of the resistor connected to the power bus, and the second terminal of the capacitor to the common bus; the resistance output connected to the capacitor is connected to the input of the And element, the output of which is the output of the reset circuit 32.
Устройство для бесконтактного измерения перемещения работает следующим образом. A device for non-contact measurement of displacement works as follows.
После включения напряжения питания схема 32 сброса формирует сигнал, который поступает на третий вход (вход сброса) регистра 29 и через элемент И 22 на третий вход (вход стробирования) счетчика 28. При этом на выходе счетчика 28 (так как на его четвертом входе - входе предварительной установки информации - всегда присутствует уровень логического нуля) и регистра 29 устанавливается нулевой цифровой код, и устройство подготовлено к работе. Генератор 10 прямоугольных импульсов через инвертор 11, делитель 13 частоты, инвертор 12 и транзисторный ключ 14 подает импульсы опорного напряжения Uоп на катушки индуктивности 2 и 3. Если объект (например, ротор), перемещение которого измеряется, находится в центральном положении, а катушки 2 и 3 датчика 1 выполнены идентично, то их индуктивности L1 и L2 равны между собой: L1= L2= L0. При этом с учетом равенства сопротивлений резисторов 4 и 5 постоянные времени электрических цепей, образованных последовательно включенными катушкой индуктивности 2 и резистора 4, а также катушкой индуктивности 3 и резистора 5, окажутся равными между собой
где R - сопротивление каждого из резисторов 4 и 5.After turning on the supply voltage, the reset circuit 32 generates a signal that is supplied to the third input (reset input) of the register 29 and through the And 22 element to the third input (gating input) of the counter 28. At the same time, at the output of the counter 28 (since its fourth input input preset information - there is always a logical zero level) and register 29 sets a zero digital code, and the device is ready for use. The rectangular pulse generator 10 through the inverter 11, the frequency divider 13, the inverter 12 and the transistor switch 14 supplies the reference voltage pulses U op to the inductors 2 and 3. If the object (for example, the rotor), the movement of which is measured, is in the central position, and the coils 2 and 3 of sensor 1 are identical, their inductances L 1 and L 2 are equal to each other: L 1 = L 2 = L 0 . Moreover, taking into account the equality of the resistances of resistors 4 and 5, the time constants of the electric circuits formed by the inductance coil 2 and the resistor 4 connected in series, as well as the inductor 3 and the resistor 5, will be equal to each other
where R is the resistance of each of the resistors 4 and 5.
Время переходных процессов в обеих активно-индуктивных цепях будет одинаковым, поэтому одинаково будет и время достижения на первых входах компараторов 15 и 16 уровня напряжения, подаваемого с потенциометра 17 на вторые входы этих компараторов. При этом на выходах компараторов 15 и 16 переключения с низкого уровня на высокий будут происходить одновременно и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 всегда будет присутствовать уровень логического нуля, который, пройдя через элемент И 19, триггер 23, элементы И 20 и 21 и элементы И-НЕ 26 и 27, будет поддерживать на первом и втором счетных входах счетчика 28 уровни логической единицы. В рассмотренной ситуации в счетчике 28 не происходит счета, и на его выходе останется исходный нулевой цифровой код. В момент времени, когда инвертор 12 подаст на транзисторный ключ 14 сигнал на запирание, сигнал с выхода делителя 13 частоты произведет запуск одновибратора 30, который сигналом с прямого выхода стробирует регистр 29 по второму входу и в него записывается код с выхода счетчика 28. Следовательно, на выходной шине 33 будет также сформирован нулевой цифровой код. Через интервал времени, определяемый длиной импульса одновибратора 30 после стробирования регистра 29, запустится одновибратор 31, сигнал с инверсного выхода которого, пройдя через элемент И 22, поступает на третий вход (вход стробирования) счетчика 28. Импульс с прямого выхода одновибратора 31 поступает на шину 34 готовности информации. В дальнейшем процесс работы устройства для бесконтактного измерения перемещения повторяется. The time of transients in both active-inductive circuits will be the same, therefore, the time to reach the first level of the voltage supplied from the potentiometer 17 to the second inputs of these comparators at the first inputs of the comparators 15 will be the same. At the same time, at the outputs of the comparators 15 and 16, switching from a low to a high level will occur simultaneously and at the output of the EXCLUSIVE OR 18 element, there will always be a logic zero level, which, passing through the And 19 element, trigger 23, And 20 and 21 elements and And elements - NOT 26 and 27, will support levels of a logical unit at the first and second counting inputs of counter 28. In the situation considered, no counting occurs in the counter 28, and the original zero digital code remains at its output. At the time when the inverter 12 sends a lock signal to the transistor switch 14, the signal from the output of the frequency divider 13 will start a single vibrator 30, which gates the register 29 from the second input with a signal from the direct output and writes the code from the output of the counter 28 to it. Therefore, on the output bus 33, a null digital code will also be generated. After a time interval determined by the pulse length of the one-shot 30 after gating the register 29, the one-shot 31 will start, the signal from the inverse output of which, passing through the element And 22, is fed to the third input (gating input) of the counter 28. The pulse from the direct output of the one-shot 31 is fed to the bus 34 readiness information. In the future, the process of the device for non-contact displacement measurement is repeated.
Если объект, перемещение которого измеряется, сместится от центрального положения, то индуктивность одной из катушек (например, первой L1,) уменьшится, а другой (L2) увеличится. При этом время достижения на первых входах компараторов 15 и 16 уровня напряжения на вторых входах будет разным. Если, например, на вторые входы компараторов 15 и 16 с потенциометра 17 подается напряжение, равное 0.63•Uоп, то интервал времени, в течение которого на выходах компараторов 15 и 16 будут присутствовать сигналы разного уровня, составит
На протяжении интервала времени ΔТ на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 будет присутствовать уровень логической единицы, который, пройдя через элемент И 19 и триггер 23, поступает на первые входы элементов И 20 и 21. Так как в рассматриваемой ситуации L1<L2, то на вход триггера 24 придет уровень логической единицы одновременно (без учета времени запаздывания логических элементов) с появлением уровня логической единицы на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18. Поэтому на выходе элемента И 20 на интервале времени ΔТ будет присутствовать уровень логической единицы, и через инвертор 11 и элемент И-НЕ 26 на первый вход (вход счета на увеличение) счетчика 28 пройдут импульсы с генератора 10 прямоугольных импульсов. Пропорционально величине интервала ΔТ, который зависит от величины перемещения и частоты импульсов генератора 10, на выходе счетчика 28 сформируется положительный цифровой код, который затем запишется на выходе регистра 29 и выходной шине 33 устройства.If the object whose movement is being measured is shifted from its central position, then the inductance of one of the coils (for example, the first L 1 ,) will decrease, and the other (L 2 ) will increase. Moreover, the time to reach the first inputs of the comparators 15 and 16 of the voltage level at the second inputs will be different. If, for example, a voltage of 0.63 • U op is applied to the second inputs of comparators 15 and 16 from potentiometer 17, then the time interval during which signals of different levels will be present at the outputs of comparators 15 and 16 will be
Over the time interval ΔТ, the level of the logical unit will be present at the output of the EXCLUSIVE OR 18 element, which, passing through the And 19 element and the trigger 23, goes to the first inputs of And 20 and 21. Since in the situation under consideration L 1 <L 2 , then the input of trigger 24 will be the level of the logical unit at the same time (without taking into account the delay time of logical elements) with the appearance of the level of the logical unit at the output of the element EXCLUSIVE OR 18. Therefore, the output of the element And 20 at the time interval ΔТ will have a logic level tion unit, and through an inverter 11 and AND-NO element 26, to a first input (counting input on the increase) of the counter 28 will pass pulses from pulse generator 10 is rectangular. In proportion to the size of the interval ΔТ, which depends on the amount of movement and the frequency of the pulses of the generator 10, a positive digital code is generated at the output of the counter 28, which is then written to the output of the register 29 and the output bus 33 of the device.
Если объект перемещается в противоположную сторону от центрального положения, то L2, станет меньше L1. Работа устройства происходит аналогично рассмотренному выше, но счет счетчика 28 будет происходить по второму входу (входу счета на уменьшение), и на выходе счетчика 28 и регистра 29 сформируется отрицательный (дополнительный) цифровой код, пропорциональный перемещению.If the object moves in the opposite direction from the central position, then L 2 will become less than L 1 . The operation of the device occurs similarly to the above, but the counter 28 will occur at the second input (the input of the account to decrease), and a negative (additional) digital code proportional to the movement will be generated at the output of the counter 28 and register 29.
Изменяя с помощью потенциометра 17 величину напряжения на вторых входах компараторов 15 и 16, можно изменять величину интервала времени ΔT при одной и той же величине перемещения, что позволяет регулировать чувствительность устройства. Применение прецизионных компараторов обеспечивает стабильность работы устройства для бесконтактного измерения перемещения. Уровень сигнала на старшем разряде выхода регистра 29 определяет знак перемещения. Элемент И 19 служит для блокировки работы устройства на период времени отключения транзисторного ключа 14. Резисторы 6 и 7 и диоды 8 и 9 предназначены для формирования обратных цепей, по которым протекает ток катушек индуктивности 2 и 3 при отключении транзисторного ключа 14. Триггеры 23, 24 и 25 служат для синхронизации работы части устройства, осуществляющей оцифровку временного интервала ΔT, выделяемого элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, собственно с работой датчика, что также повышает стабильность работы устройства для бесконтактного измерения перемещения. Using the potentiometer 17, changing the voltage at the second inputs of the comparators 15 and 16, you can change the time interval ΔT for the same amount of movement, which allows you to adjust the sensitivity of the device. The use of precision comparators ensures the stability of the device for non-contact measurement of displacement. The signal level at the highest bit of the output of the register 29 determines the sign of movement. Element And 19 is used to block the operation of the device for a period of time off the transistor switch 14. Resistors 6 and 7 and diodes 8 and 9 are designed to form reverse circuits through which the current of inductors 2 and 3 flows when the transistor switch is turned off 14. Triggers 23, 24 and 25 serve to synchronize the operation of the part of the device that digitizes the time interval ΔT allocated by the element EXCLUSIVE OR 18, actually with the operation of the sensor, which also increases the stability of the device for non-contact measurement of premises.
Таким образом, предложенное устройство для бесконтактного измерения перемещения позволяет повысить стабильность результатов измерений, обеспечить регулировку чувствительности и получить цифровой выходной сигнал. Thus, the proposed device for non-contact measurement of displacement can improve the stability of the measurement results, provide sensitivity adjustment and receive a digital output signal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000110960/28A RU2191346C2 (en) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Device for contact-free measurement of displacement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000110960/28A RU2191346C2 (en) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Device for contact-free measurement of displacement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000110960A RU2000110960A (en) | 2002-03-10 |
| RU2191346C2 true RU2191346C2 (en) | 2002-10-20 |
Family
ID=20234116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000110960/28A RU2191346C2 (en) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Device for contact-free measurement of displacement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2191346C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472163C1 (en) * | 2011-05-13 | 2013-01-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for monitoring direction of movement of articles |
| RU2484526C1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-06-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Metal part position control transducer |
| RU2488123C1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-07-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Multifunctional device to control direction of movement and position of heated items |
| RU2557373C2 (en) * | 2013-06-20 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Псковский государственный университет" | Inductance measurement converter with digital outlet |
| RU195552U1 (en) * | 2019-11-07 | 2020-01-31 | Акционерное общество Научно-производственная компания "ТЕКО" | Inductive Position Sensor |
| RU201488U1 (en) * | 2020-07-06 | 2020-12-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма «Мега-К» | Inductive position transmitter |
-
2000
- 2000-04-28 RU RU2000110960/28A patent/RU2191346C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472163C1 (en) * | 2011-05-13 | 2013-01-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for monitoring direction of movement of articles |
| RU2484526C1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-06-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Metal part position control transducer |
| RU2488123C1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-07-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Multifunctional device to control direction of movement and position of heated items |
| RU2557373C2 (en) * | 2013-06-20 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Псковский государственный университет" | Inductance measurement converter with digital outlet |
| RU195552U1 (en) * | 2019-11-07 | 2020-01-31 | Акционерное общество Научно-производственная компания "ТЕКО" | Inductive Position Sensor |
| RU201488U1 (en) * | 2020-07-06 | 2020-12-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма «Мега-К» | Inductive position transmitter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4054746A (en) | Electronic coordinate position digitizing system | |
| JP3828972B2 (en) | Inductive displacement sensor | |
| RU2191346C2 (en) | Device for contact-free measurement of displacement | |
| KR20070081072A (en) | Magnetic detection apparatus | |
| US4303886A (en) | Magnetic field strength measuring apparatus | |
| US6218825B1 (en) | Current sensor with self-oscillating generator circuit | |
| US2948852A (en) | Systems for detecting relative movements using ferro-resonant systems | |
| SU1797079A1 (en) | Method of measurement of electric values of active resistance, induction and capacitance | |
| DE69627536T2 (en) | METHOD FOR HIGH RESOLUTION MEASUREMENT OF A TIME SPAN | |
| US3418643A (en) | Memory device in conjunction with a magnetically variable electric signal generator | |
| US4922123A (en) | Supply circuit for a hall sensor multiplication circuit | |
| SU676957A1 (en) | Automatic device for measuring maximum specific power of magnetic materials | |
| SU1739185A1 (en) | Digital pickup of linear translations | |
| RU2108593C1 (en) | Device for measuring of variable magnetic field induction | |
| SU1354126A1 (en) | Meter of pulse instantaneous repetition frequency | |
| GB1515207A (en) | Electromagnetic flowmeter characterised by zero quadrature signal | |
| SU746169A1 (en) | Reversible displacement sensor | |
| SU1665220A1 (en) | Displacement-to-electrical signal transducer | |
| SU754665A1 (en) | Multifunction pulse-width modulator | |
| RU2221217C2 (en) | Device for precision measurement of distances | |
| RU2100813C1 (en) | Method for measurement of resistance, inductance and capacity | |
| SU1270713A1 (en) | Device for measuring d.c. | |
| SU660002A1 (en) | Arrangement for measuring maximum specific magnetic power | |
| SU885908A1 (en) | Device for electric energy registration | |
| SU936391A1 (en) | Square-wave generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060429 |