SU1013734A1 - Устройство дл измерени линейных перемещений - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее группу Индуктивных измерительных преобразователей, коммутатор, блок управлени , вычислительный и измерительный блоки,- О-т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью расширени  диапазона измерений-, оно снабжено формирователем тактов, реверсивным сдвиговым регистром, подключенным к первому выходу формировател  тактов , генератором синусоидального., тока , св занным с вторым выходом формировател  тактов, эталонным трансформатором , один из концов первичной обмотки которого св зан с выходом генератора синусоидального тока, формирователем эталонных сигналов, подключенным информационным входом к- вторичной обмотке эталонного трансформатора , группа индуктивных измерительных преобразователей выполнена в виде N п з молинейных проводников, расположенных в одной плоскости параллельно один другому с заданным шагом, индуктивного датчика перемещений в виде катушки индуктивности, имеющей возможность перемещени  отно .сительно проводников, одни концы всех проводников объединены и подключены к второму концу первичнойобмотки эталонного трансформатора, вторые концы каждого из проводников соединены с соответствующим выходом коммутатора , измерительный блок выполнен в виде цепи из последовательно соединенных аналогового ключа, интегратора и компаратора, одновибратора; вход аналогового ключа соединен с выходом индуктивного датчика, вход интегратора - с выходом формировател  эталонных сигналов, выход.одновибратора подключен к установочным входа1М формировател  эталонных сигналов и интегратора, вход - к а 3 первому выходу формировател  тактов и управл ющему входу формировател  0 С эталонных сигналов, блок управлени  .выполнен в виде совокупности генератора импульсов, двух элементов ЗИ, элемента 2И, элемента 2-ЗИ/ИЛИ, и счетчика команд, выход генератора импульсов св зан с входом формировател  тактов, вторым входом первого элемента ЗИ, .первым и п тым входами элемента 2-ЗИ/ИЛИ,первым входом второго элемента ЗИ, первый выход счетчика команд соединён с СР третьим и четвертым входами элемента 2-ЗИ/ИЛИ, первым входом первого KJ элемента ЗИ и вторим входом элемен: та 2И, второй выход счетчика команд св зан с вторым и шестым входами элемента 2-ЗЙ/ИЛИ и третьим входом первого элемента ЗИ, вход счетчика .команд соединен хз выходом компаратора , управл ющим входомреверсий- : ного сдвигового регистра и третьим входом второго элемента ЗИ, второй вход второго элемента ЗИ соединен с первым выходом формировател  тактов , первый вход элемента 2И подключен к выходу второго .элемента ЗИ вычислительный блок выполнен в виде двух счетчиков и блока делени , информационные выходы счетчиков под

Description

ключены к соответствующим входам блока делени , тактовые входы первого и второго счетчиков соединены соответственно.с выходами второго элемента ЗИ и элемента 2И, синхро вход блока делени  св зан с выходом первого элемента ЗИ, а реверсивный сдвиговый регистр своими, выходами соединен с соответствующими управл ющими входами коммутатора V

2.. Устройство по п. 1, о т л и ч,а ю щ е е с   тем, что формирователь эталонных сигналов выполнен в виде цепи из последовательно соединенных выпр мител , интегратора и аналогового ключа, вход выпр мител  соединен с информационным, установочный вход интегратора - с установочным, управл ющий вход аналогового ключа - с управл ющими входами, а выход аналогового ключа - е выходом формировател  эталонных сигналов .

Изобретение относитс  к измерительной , технике и может быть исползовано дл  измерени  линейных перемещений .

Известно устройство дл  измерени  линейных перемещений, содержащее индуктивные датчики, измерительный блок, коммутатор, вычислительный блок и блок управлени  fl

Недостатком устройства  вл етс  малый диапазон измерений, обусловленный нелинейностью датчиков при значительных перемещени х.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  линейных перемещений, содержащее группу индуктивных измерительных преобразователей, кoм 4yтaтop, блок управлени , вычислительный и изме рительный блоки 2.

Недостатками устройства  вл ютс малый диапазон измерений, обусловленный нелинейным характером зависимости сигналов преобразователей от перемещени , а также конструктивна  сложность изготовлени  строго ориентированных катушек индуктиности .

Целью изобретени   вл етс  расширение , диапазона измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, 1то устройство дл  измерени  линейных перемещений, содержащее группу индуктивных измерительных преобразователей, коммутатор, блок управлени , вычислительный и измерительный блоки, снабжено формирователем тактов, реверсивным сдвиг ГОВ.ЫМ регистром, подключенным к первому входу формировател  тактов генератором синусоидального тока, св занным с вторым выходом формировател  тактов, эталонным трансформатором , один из концов первичной обмотки которого св зан с выходом генератора синусоидального тока, формирователем эталонных сигНсшов , подключенным информационным

входом к вторичной обмотке эталонного трансформатора, группа индуктивных измерительных преобразователей выполнена в виде N пр молинейных проводников, расположенных в одной плоскости параллельно один другому с заданным шагом, индуктивного датчика перемещений в виде катушки индуктивности, имеющей возможность перемещени  относительно проводников, одни концы всех проводников объединены и подключены к второму концу первичной обмотки эталонного трансформатора, вторые концы каждого из проводников соединены с соответствукщим выходом коммутатора , измерительный блок выполнен в виде цепи из последовательно соединенных аналогового ключа, .интегратора и компаратора, сОцсЛовиб0 ратора, вход аналогового kлюЧ4 соединен с выходом индуктивного датчика , вход интегратора - с выходом фоЕ гаровател  эталонных сигналов, выход одновибратора подключен к

5 установочным входам, формировател  эталонных сигналив и интегратора, вход - к первому выходу формировател  тактов и управл ющему входу формировател  эталонных сигналов,

0 блок управлени  выполнен в виде совокупности генератора импульсов, двух элементов ЗИ, элемента 2И, элемента 2-ЗИ/ИЛИ и счетчика команд, выход генератора импульсов св зан с входом формировател  тактов, вторым входом первого элемента ЗИ, первым и п тым входами элемента 2-ЗИ/ИЛИ и первым входом второго элемента ЗИ, первый выход счетчика команд соединен с третьим и четверг тым входами элемента 2-ЗИ/ИЛИ, первым входом первого элемента ЗИ и вторьм входом элемента 2И, второй выход счетчика команд св зан с вторым и шестым входами элемента

5 2-ЗИ/ИЛИ и третьим входом первого элемента ЗИ, Вход счетчика команд соединен с выходом компаратора, управл ющим входом реверсивного сдвигового регистра и третьим входом второго элемента ЗИ, второй-вход второго элемента ЗИ соединен с первым выходом формировател  тактов, первый вход элемента 2И подключен к выходу второго элемента ЗИ, вы- : числительный блок вьтолнен в виде двух счетчиков и блока делени , информационные выходы счетчиков подключены к соответствующим входам блока делени ,-тактовые входы пер вого и второго счетчиков соединены соответственно с выходами второго элемента ЗИ и элемента 2И, синхроввод блойа делени  св зан с выходом первого элемента ЗИ, а реверсивный сдвиговые регистр с.воими выходами . соединен с соответствующими управ:л ющими входами коммутатора. Кроме того, формирователь эталонных сигналов выполнен в виде цепи из последовательно соединенных выпр мител , интегратора и аналогового ключа, вход выпр мител  соединен с информационным, установочный вход интегратора - с установочным, упр л ющий вход аналогового ключас управл ющим входами, а выход аналогового ключа - с выходом формировател  эталонных сигналов. На фиг. 1 представлена блок-.схем устройства; на фиг, 2 - блок-схема построени  формировател  эталонных сигналов. Устройство дл  иэмерени  линейных перемещений фиг, f) содержит группу индуктивных измерительных преобразователей в виде N пр молинейных проводников 1 и индуктивного датчика 2 перемещений в виде катушки индуктивности, имекадей врзможность перемещени  относительно , проводников, генератор 3 синусоидального тока, эталонный трансформатор 4, первична  обмотка которого подключена к гене эатору 3 и объединенным концам группы проводников 1 коммутатор 5, подключенный выходами к соот тствующим вторым концам проводников 1, измерительный блок в виде последовательно соединенных аналогового ключа б, интегратора 7 и компаратора8, одновибратора 9, выход одновибратора 9 св зан с т. установочным входом интегратора 8, блок управлени  в виде совокупноети генератора 10 импульсов, первого 1J. и второго 12 элементов ЗИ, . элемента 13 2И, элемента 14 2-ЗИ/ИЛ и счетчик.-15 команд, генератор 10 импульсов соединен с-первым ип тым входами элемента 2-ЗИ/ИЛИ вторы входом первого и первым входом второго элементов 2И, первый выход iсчетчика 15 команд, соответствующий старшему разр ду, соединен с входами первого 11 элемента ЗИ, элемента 13 2И и элемента 14 2-ЗИ/ИЛИ, второй выход, соответствующий млад- , шему разр ду, св зан с входами эле- i ментов 14 и 10, вход счетчика 15 команд соединен с выходом компаратора 8, . Устройство содержит также вычислительный блок в виде первого | 16 и второго 17 счетчиков, соединен ных с блоком 18 делени , установочные ВХОДЫ первого 16 и второго 17 ; счетчиков св заны соответственно с выходами второго элемента 12 ЗИ и элемента 13 2И, синхроввод блока 18 делени  подключен к выходу второго 11 элемента ЗИ, Коммутатор 5 управл етс  сигналами с выхода сдвигового регистра 19, который, в свою очередь, подключен к формирователю 20 тактов, св занному вторым своим выходом с генератором 3 синусоидального тока, а входом с генератором импульсов, формирователь 21-эталонных сигналов под-, ключен информационным входом к вторичной обмотке эталонного трансформатора 4, управл ющим входом к первому выходу формировател  20 тактов.: формирователь 21 эталонных риг- | налов (,фиг. 2) содержит цепь из последовательно соединенных выпр мител  22, интегратора 23 и аналогового ключа 2, вход выпр мител  подключен к информационному входу формироватэл , выход аналогового ключа - к выходу формировател , управл ющий вход аналогового ключа св зан с управл ющим входом формировате й , а установочный вход интегратора - с установочным входом формировател . Устройство работает следующим образом. При нажатии оператором .кнопки Пуск t не показана) сигнал начальной установки устанавливают в начальное состо ние первый 16 и второй 17 счетчики, делитель 18 и записывает единицу в младшие разр51ды счетчика 15 команд и реверсивного сдвигового регистра 19i. Импульсы с генератора 10 импульсов поступают на формирователь 20 тактов, где.происходит их деление на установленный коэффициент. В первый полупериод такта опроса отдельного проводника 1 из группы проводников (при этом проводники можно рассматривать как одновитковую катушку индуктивности с радиусом бесконечности) с форми-г ровател  20 тактов синхронизирующие импульсы поступают на генератор 3 синусоидального тока, вырабатывающий синхронные синусоидальные сигналы тока, протекающие в каждом проводнике 1 .группы проводников. Од-tfOBpeMSHHO единичный сигнал на выходе- младшего разр да, нулевой на выходе старшего разр да счетчика 15 команд разрешают прохождение первых полуиериодов пр моуголь ных импульсов с генератора 10 импульсов через элемент 18 2-ЗИ/ИЛИ на управл ющий вход аналогового ключа 6, разреша , тем. самым, пост пление первых полупериодов синусоидальных колебаний, наводимых в индуктивном датчике 2 перемещений, в интегратор 1, одновременно с эти синусоидальные сигналы, снимаемое со вторичной обмотки эталонного трансформатора 4, поступают в .формирователь 21 эталонных сигналов, где происходит их накопление в пер вую половину такта опроса отдельно го проводника группы проводников. Сигнал с выхода интегратора 7 поступает на вход компаратора 8, где происходит его сравнение с. нулевым уровнем. До тех пор -пока на интегратор 7 поступает с индуктивного датчика 2 перемещений в первый полупериод каждого синусоидаль ного колебани  отрицательный сигна на ьыходе компаратора 8 присутствует нулевой сигнал. При этом реверсивный сдвиговый регистр 19 сдвигает единицу,записанную в начале определени перемещени , в младший разр д по переднему фронту второго полупериода такта опроса отдельного проводника группы проводников в сторону старших разр до В конце каждого такта по отрицател ному фронту, поступающего с формировател  20 тактов, одновибратор 9 переводит интегратор 7 и формиро- ватёль 21 эталонных сигналов в иачальное состо ние. Как только синусоидальные сигна лы с генератора 3 синусоидального тока поступ т в тот проводник из группы проводников, ток в котором возбудит в индуктивном датчике 2 перемещений в первые полупериоды с нусоидальных колебаний сигналы положительной пол рности, на выходе компаратора 8 по витс  единичный сигнал. При этом на интеграторе происходит накопление проинтегриро ванных положительных сигналов с индуктивного датчика 2 перемещений в первую половину такта опроса, пр чем в конце половины такта амплитуда на выходе интегратора 7 соотв . ствует рассто нию от индуктивного датчика 2 перемещений до выбранног проводника из группы проводников. Во второй половине этого такта едч ничный сигнал с выхода формировате 20 тактов разрешит поссупление эта лонного сигнала, полученного в пер вой половине такта с формировател  21 эталонных сигналов на интегратор 7. С этого момента амплитуда на выходе интегратора 7 начнет линейно уменьшатьс , одновременно с этим единичные сигналы на выходах компаратора В и формировател 20 тактов разрешат поступление тактовых Импульсов с генератора 10 импульсов через второй элемент 12 ЗИ на первый счетчик 16. Компаратор 8 сохранит единичный сигнал на выходе до тех пор, пока сигнал на выходе интегратора 7 не станет маньше нулевого уровн . После по влени  нулевого сигнала на выходе компаратора 8, импульсы пе-. рестанут поступать через второй элемент 11 ЗИ в первый счетчик 16, и, тем самым, в последнем зафиксируетс  код, соответствующий времени линейного изменени  сигнала на вы- ходе интегратора 7 от уровн , соответствующего рассто нию между индуктивным датчиком 2 перемещений и выбранным проводником, тем самым, код, зафиксированный первым счетчиком 16, буде соответствовать определ емому рассто нию. Так как в момент перехода из нулевого состо ни  в единичное сигнала , поступающего из формировател  20 тактов в реверсивный сдвиговый регистр 19, на последний с компаратора 8 поступает единичный сигнал, реверсивный сдвиговый регистр 19 перейдет в предыдущее состо ние. Кроме того, qтpицaтeльный фронт сигнала на выходе компаратора 8 переведет счетчик 15 команд в следующее состо ние , при котором на выходе младшего разр да будет нулевой уровень, а на выходе старшего - единичный. В следующем такте произойдет определение рассто ни  от индуктивного датчика 2 перемещений до проводника смежного с выбранным на предыдущем такте. При этом сигналы, наводик ае в индуктивном датчике 2 перемещений, будут иметь пол рность, обратную сигналам, получаемым в предыдущем такте, поэтому инвертированный сигнал с выхода младшего разр да и единичный сигнал с выхода старшего разр да разрешает прохождение инвертированных сигналов генератора 10 импульсов через элемент 14 2-ЗИ/ИЛИ на управл ющий вход аналогового ключа 6, тем самым с индуктивного датчика 2 перемещений в интегратор 7 будут поступать положительные сигналы второй полуволны синусоидальных колебаний.. Во врем  линейного уменьшени  сигнала на выходе интегратора 7 одновременно с записью в первый счетчик 16 импульсов, число которых соответствует рассто нию от индуктивного датчика перемещений до фиксированного проводника, единичный.сигнал навыходе старшего разр да счетчика 15 команд разре аит запись этих импульсов Через элемент 13 И во второй счетчик. При по влении нулевого сигнала на выходе компаратора 8 счетчик 15 команд перейдет в следующее состо ние, в первом счетчике 16 будет зафиксирован код соответствующий рассто нию между двум  смежными проводниками группы а во втором счетчике 17 - код, соответствующий рассто нию от индуктивного датчика 2 перемещений до фиксированного проводника из группы проводников.

Единичный сигнал на выходах младшего и старшего радр дов ,счетчика 15 команд разрешит прохождение импульсов генератора 10 импульсов через первый элемент 11 ЗИ на синхронизирующий вход делител  18 .по этим импульсам делитель осуществит деление содержимого второго счетчика 17 на содержимое первого счетчика 16 с коэффициентом, равны точному рассто нию между проводниками . После окончани  делени  код, полученный в делителе 18, совместно с кодом На реверсивном сдвигово регистре, определ ющем выбранный проводник группы 1 индуктивностей, точно определ ет положение индуктиного датчика 2 перемещений относительно первого проводника группы. Формирователь 21 (фиг. 2) эталонных сигналов работает следующим, i образом .

Синусоидальные сигналы, поступаю . :щие на информационные входы формировател  21 эталонных сигналов, выпр мл ет , выпр митель 22, выпр мленные сигналы поступают на интег{ратор , где происходит их накопление с

интегрированием в первую половину такта опроса калодого проводника из группы проводников, во вторую половину этого же такта с .уп15 рабл ющего входа формировател  21 эталонных сигналов открывает аналоговый ключ 24 и посто нный сигнал, накопленный на интеграторе 23 через аналоговый ключ 24, поступает йа

20 выход формировател  21 эталонных сигналой. .Устройство позвол ет значительно увеличить диапазон измерени  линейных перемещений без усложнени  кон-, струкции за счет выполнени  группы; Индуктивных измерительных -преобразователей в виде параллельно расположенных пр молинейных проводников с перемеЬ1ающимс  относительно них 0;датчиком в виде катушки индуктивности .

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее группу индуктивных измерительных преобразователей, коммутатор, блок управления, вычислительный и измерительный блоки,· отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений-, оно снабжено формирователем тактов, реверсивным сдвиговым регистром, подключенным к первому выходу формирователя тактов, генератором синусоидального., тока, связанным с вторым выходом формирователя тактов, эталонным трансформатором, один из концов первичной обмотки которого связан с выходом генератора синусоидального тока, формирователем эталонных сигналов, подключенным информационным входом к вторичной обмотке эталонного трансформатора, группа индуктивных измерительных преобразователей выполнена < в виде N прямолинейных проводников, расположенных в одной плоскости параллельно один другому с заданным шагом, индуктивного датчика перемещений в виде катушки индуктивности, имеющей возможность перемещения отно.сительно проводников, одни концы всех проводников объединени и подключены к второму концу первичной “'обмотки эталонного трансформатора, вторые концы каждого из проводников соединены с соответствующим выходом коммутатора, измерительный блок выполнен в виде цепи из последовательно соединенных аналогового ключа, интегратора и компаратора, одновибратора/ вход аналогового ключа соединен с выходом индуктивного датчика, вход интегратора - с выходом формирователя эталонных сигналов, выход.одновибратора подключен к установочным входам формирователя эталонных сигналов и интегратора, вход - к первому выходу формирователя тактов и управляющему входу формирователя эталонных сигналов, блок управления выполнен в виде совокупности генератора импульсов, двух элементов ЗИ, элемента 2И, элемента 2-ЗИ/ИЛИ, и ; счетчика команд, выход генератора импульсов связан с входом формирователя тактов, вторым входом перв'ого_элемента ЗИ, первым и пятым входами элемента 2-ЗИ/ИЛИ_f первым входом второго элемента ЗИ, первый выход счетчика команд соединён с третьим и четвертым входами элемента 2-ЗИ/ИЛИ, первым входом первого · элемента ЗИ и вторым входом элемента 2И, второй выход счетчика команд связан с вторым и шестым входами *элемента 2-ЗИ/ИЛИ и третьим входом первого элемента ЗИ, вход счетчика ^: команд соединен ~с выходом компаратора, управляющим входом‘реверсив- : ного сдвигового регистра и третьим входом второго элемента ЗЙ, второй _: вход второго элемента ЗИ соединен с первым выходом формирователя тактов, первый вход элемента 2И подключен к выходу- второго .элемента ЗИ> вычислительный блок выпблнен в виде двух счетчиков и блока деления, информационные выходы счетчиков под to ω с с ключены к соответствующим входам блока деления, тактовые входы первого и второго счетчиков соединены соответственно.с выходами второго элемента ЗИ и элемента 2И, синхровход блока деления связан с выходом первого элемента ЗИ, а реверсивный сдвиговый регистр своими, выходами соединен с соответствующими' управляющими входами коммутатора,

2.,Устройство по п. 1, о т л и ч,а к> вд е' е с я тем, что формиро1013734 ватель эталонных сигналов выполнен в виде цепи из последовательно соединенных выпрямителя, интегратора и аналогового ключа, вход выпрямителя соединен с информационным, установочный вход интегратора — с установочным, управляющий вход аналогового ключа - с управляющими входами, а выход аналогового ключа - е выходом формирователя эталонных сигналов.