SU1158856A1 - Прецизионный датчик перемещений - Google Patents

Abstract

ПР-ЕЦИЗИОННЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащий генератор высо . кой частоты, кодовую линейку в форме меандра, Ш-образную магнитную головку с двум  обмотками, два усилител , три схемы И, три триггера Шмитта, два Р-триггера, КЗ-триггер, сумматор по модулю два, два формировател , линию задержки, инвертор , реверсивный счетчик, счетчик , генератор высокой частоты подключен к кодовой линейке в форме меандра и к третьему триггеру Шмитта, а выход двух обмотак Й-образной магнитной головки через усилители и триггеры Шмитта -подключен к входам синхронизации двух I) -триггеров и к входам R и 5Р5-триггера, D входы D-триггеров соединены с вькодом третьего триггера Шмитта, а выходы D-триггеров подключены через сумматор по модулю два, первый формирователь и инвертор к первому входу первой схемы И, второй вход которой .подключен через 1зторой формирователь к выходу 5-триггера, выход второго формироплтрл  через линию задержки подключен к первым входам второй и третьей схем И, вторые входы которых соединены с пр мым и инверсным выходами счетчика, вход которого подключен к выходу первой схемы И, отличающийс  тем, что,. с целью повышени  точности за счет регистрации информации внутри шага меандра, он снабжен П-образной магнитной головкой с обмотгой, смещенной отност1тельно Ш-образной на 1/3 шага мендра, дополнительными усилител ми , двум  детекторами с фильтрами , двум  .аналого-цифровыми преобразовател ми , дешифратором, регистром, трем  лини ми задержки, двум  п тивхбдовыми схемами И, вторым RS-триг (Л гером, двум  дополнительными двухвходовыми схемами И, двум  двухвходовыми схемами ИЛИ и блоком цифрового отсчета, причем обмотка П-образной (магнитной головки и одна из обмоток Щ-образной магнитной головки через усилители соединены последовательно с двум  детекторами с фильтрами, 00 00 СП вых-оды которых подключены к входам двух аналого-цифровых преобразователей , .выход первого .аналого-цифрового преобразовател  соединен с дешифраоь тором и через линию задержки с двум  первыми входами двух п .тивходовых схем И, выход второго аналого-цифрового преобразовател  подсоединел к дешифратору, выход дешифратора соединен, с блоком цифрового отсчета и с входом регистра, вь1ходы регистра .подключены к двум пр мым входам первой п тивходовой схемы И и к двум инверсньгм входам второй п тивходовой схемы И, а входы регистра подключены к двум инверсным входам пер

Description

, 11

вой п тивходовой схемы И и к двум пр мым входам второй п тивходсвой схемы И, выход первой п тивходавой схемы И соединен через линию задержки с R входом R5 - триггера и первым входом первой дополнительной схемы И, а выход второй п тивходовой схемы И подключен через лийию задержки к 5 входу ЯЗ-триггера и первому входу второй дополнительной .схемы И, пр мой выход R5 -триггера подключен к второму входу первой дополнительной

8856

схемы И, а инверсный выход - к второму входу второй дополнительной-схемы И, а выходы дополнительных схем И подключены к первым входам схем Ш1И, вторые входы которых св заны с выходами , двух схем И, выход первой схемы ИЛИ подключен к входу пр мого счета реверсивного счетчика, а выход f второй схемы ИЛИ соединен с входом обратного счета реверсивного счетчика , выход реверсивного счетчика подключен к блоку цифрового отсчета.

I

Изобретение относитс  к измерению неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано дл  измерени  перемещений в автоматике и измерительной технике.

Цель изобретени  - повышение точности путем регистрации информации внутри шага меандра.

На чертеже представлена схемапредлагаемого датчика.

Прецизионный датчик .перемещений содержит генератор 1 высокой частоты , кодовую линейку 2 в форме меандр Ш-образную магнитную головку 3 с обмотками 4 и 5, усилители 6 и 7, триггеры Шмитта 8 - 10, R5-триггер Л, D-триггеры 12 и 13, сумматор 14 по модулю два, формирователи 15 и 16, линию 17 задержки, схемы 18 и 19 И, инвертор 20, схему 21 И, счетчик 22, П-образную магнитную головку 23 с обмоткой 24, дополнительный усилитель 25, два детектора 26 и 27 с фильтрами, два аналого-цифровых преобразовател  28 и 29, дешифратор 30, регистр 31, линию 32 задержки, две п тивходовые схемы 33 и 34 И, две схмы 40 и 4} ИЛИ, реверсивный 42 и блок 43 цифрового отсчета, . Генератор 1 высокой частоты питает меандр кодовой линейки 2, над которым перемещаетс  чувствительный элемент - Ш-образна  магнитна  головка 3 с обмотками 4 и 5. Выход обмоток 4 и 5 через усилители 6 и 7 соединен с триггерами Шмитта 8 и 9. D-триггеры 12 и 13 соединены с.обмотками 4 и 5 через усилители 6 и 7 и триггеры 8 и 9. D-входы триггеров

12 и 13 соединены с генератором 1 высокой частоты через триггер 10 Шмитта. Выходы D -триггеров 12 и 13 через сумматор 14 по модулю два и выход R5-триггера 11 соединены с формировател ми. Выход PS-триггера 11 соединен с формирователем 15, а выход сумматора 14 по модулю два - с формирователем 16. Выход формировател  15 через линию 17 задержки соединен с первыми входами схем 18 и 19 И. Выход формировател  16 через инвертор 20 подключен к первому входу схемы 21 И, к другому входу которой подключен выход формировател  15. Выход схемы 21 И соединен с входом счетчика 22, пр мой и инверсный выходы которого подключены к вторым-входам схем 18 и 19 И.

П-обраЗна  магнитна  головка 23 с обмоткой 24, смещенной относительно обмотки 4 на 1/3 шага Ь меандра, перемещаетс  над кодовой линейкой.2.. Выход обмотки 24 через усилитель 25 соединен с входом детектора с фильтром 26. Выход усилител  6 соединен с входом детектора с фильтром 27. Входы аналого-цифрового преобраз(ователй 28 и 29 соединены с выходами детекторов с фильтрами 26 и 27 соответственно . Входы дг шифратора 30 подключены к выходам аналого-цифрового преобразовател  28 и 29. Выход .дешифратора 30 св зан с входом регистра 31 . Один из выходов аналого5 цифрового преобразовател  28 подключен к входу линии 32 задержки. Сигналы с выходов дешпфр тора 30, регистра 31 и линии 32 задержки поступ-тюТ на входы п тивходовых схем и 33 и 3 И. Выход шифратора 30 св зан с двум пр мыми входами схемы 34 И и двум  инверсными входами схемы 33 И. Выхо ды регистра 31 подключены к двум инверсным входам схемы 34 И и к дву пр мым входам схемы 33 И. Выходы п  входовых схем 33 и 34 через линии задержки 35 и 36 соответственно под ключены к R и 5 входам RS -тригге ра 37, пр мой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответствующих схем 38 и 39 И, вторые входы которых соответственно соединены с выходами п тивходовых . схем 33 и 34 И. Выходы схем 38 и 39 св заны с пбрвыми входами схем 40 и 41 ИЛИ соответственно. На второй вход схемы 40 ИЛИ поступает сигнал с выхода схемы 18 И, а на второй вход схемы 41 ИЛИ - сигнал с выхода схемы 19 И. Выходы схем 40 и 4-1 ИЛИ св заны с входами пр мого и обратно го счета реверсивного сче. 42 соответственно. Выход реверсивного счетчика 42 подключен к входу старших разр дов блока 43 цифрового отсчета, к младшим разр дам которого подключен выход дешифратора 30. , Прецизионный датчик перемещени  работает следующим образом. Переменный ток высокой частоты с генератора 1 питает меандр кодовой линейки 2. Над меандром перемещаетс  Ш-образна  и П-образна  магнитные головки 3 и 23 с обмотками . В обмотках этих чувствительных элементов наводитс  ЭДС, амплитуда которой измен етс  внутри шага меандра. За счет смещени  Ш- разных магнитных .головок на 1/3 1 изменени  ЭДС по амплитуде внутри шага измен етс  по квазилинейному закону. При переходе через шаг меандра фаза сигнала измен етс  на противоположную, что позвол ет осуществл ть цифровой отсчет шагов меандра. Данна  регистраци  (регистраци  шагов меандра) происходит следующим образом. Переменное напр жение с обмоток 4 и 5 усиливаетс  усилител ми 6 и 7 и формируетс  пр моугольными импульсами триггерами 8,9 Шмитта. Сиг налы.с выходов триггеров 8 и 9 Шмит та поступают на входы Рб-триггера 11 и входы С-триггеров 12 и 13.На входы -трит;геров 12 и 13 поступают через фор- да 564 мирователь пр моугольных импульсов, триггер 10 сигналы с генератора 1.. При смене состо ний триггера 11 формируютс  счетные импульсы формирователем 15. Смена состо ний триггеров 12 и 13 приводит к cMette состо ни  сумматора 14 по модулю два, что используетс  дл  определени  направлени  перемещени . При пр мом направлении счетные импульсы с триггера 11 через формирователь 15 и линию 17 задержки поступают на схему 18 И и при единичном состо нии счетчика 22 проход т через схему 40 ИЛИ в реверсивный счетчик 42. При обратном направлении данный импульс проходит через схему. 19 И и при нулевом состо нии счетчика 22 через схему 41 ИЛИ поступает в реверсивный счетчик 42. Так осуществл етс  работа датчика по каналу грубого отсчета, Канал точного отсчета использует изменение амплитуды сигнала внутри шага Ь меандра. Сигналы с обмо .ток 4 и 24 через усилители 6 и 25 поступают на детекторы с фильтрами 26 и 27, где выпр мл ютс  и сглаживаютс . Далее выпр мленный сигнал поступает на входы аналого-цифрового преобразовател  28 и 29, где он преобразуетс  в цифровой код. Выходы аналого-цифрового преобразовател  28 и 29 соединены с входом дешифратора 30, где деиифрируетс  сигнал с аналого-цифрового преобразовател  . и определ етс  положение головки внутри шага меандра. Эта информаци  поступает в блок 43 цифрового отсчета на младшие разр ды индикатора . Дл - определени  изменени  направлени  движени  в канале точного отсчета сигнал с дешифратора 30 подаетс  в буферный регистр 31, где запоминаетс . На п тивходовых схемах 33 и 34 И происходит сравнение кода дешифратора предьщущего отсчета и наступившего вследствие подачи пр мых и инверсных сигналов с регистра 31 и дешифратора 30. При изменении направлени  перемещени  срабатывает одна из п тивходовых схем И и через линии 35 и 36 задержки, необходимые дл  обеспечени  прохождени  сигнала изменени , направлени  с канала грубого отсчета подаютс  на.триггер 37. И лишь после прохождени  сигнала с выхоодной из п тивходовых схем И

через схемы 38, и 39 И триггер 37 измен ет свое состо ние, т.е. определ ет направление перемещени  дл  канала точного отсчета. Счетный импульс в этом случае прохЬдит с одной из п тивходовых схем И на

вход оОратного счета poni.ju-ииного счетчика 42 черс: г:у.( 39 И и 41 ИЛИ. Выход peijepcHBHoro счетчика 42 соединен с блоком 43 цифропого отсчета , где регистрируетс  информа .гги  о перемещении.

Claims (1)

1. ПРЕЦИЗИОННЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ., содержащий генератор высо- . кой частоты, кодовую линейку в форме меандра, Ш-образную магнитную головку с двумя обмотками, два усилителя, три схемы И, три триггера Шмитта, два D-триггера, RS-триггер, сумматор по модулю два, два формирователя, линию задержки, ин. вертор, реверсивный счетчик, счетчик, генератор высокой частоты подключен к кодовой линейке в форме меандра и к третьему триггеру Шмитта, а выход двух обмоток Ш-образной маг₀ нитной головки через усилители и I .триггеры Шмитта подключен к входам синхронизации двух I) -триггеров и к I входам R и SRS-триггера, D входы D-триггеров соединены.с выходом третьего триггера Шмитта, а выходы D-триггеров' подключены через сумматор по модулю два, первый формирователь и инвертор к первому входу первой схемы И, второй вход которой .подключен через второй формирователь к выходу RS-триггера, выход второго формирователя через линию задержки подключен к первым входам второй и третьей схем И, вторые входы которых соединены с прямым и инверсным выходами счетчика, вход которого подключен к выходу первой схемы И, отличающийся тем, что,. с целью повышения точности за счет регистрации информации внутри шага меандра, он снабжен П-образной магнитной головкой с обмоткой, смещенной относительно Ш-образной на 1/3 шага мендра, дополнительными усилителями, двумя детекторами с фильтрами, двумя .аналого-цифровыми преобразователями, дешифратором, регистром, тремя линиями задержки, двумя пятивхбдовыми схемами И, вторым RS-триггером, двумя дополнительными двухвходовыми схемами И, двумя двухвходовыми схемами ИЛИ и блоком цифрового отсчета, причем обмотка П-образной (магнитной головки и одна цз обмоток ’Ш-образной магнитной головки через усилители соединены последовательно с двумя детекторами с фильтрами, выходы которых подключены к входам двух аналого-цифровых преобразователей, выход первого_;аналого-цифрово-’ го преобразователя соединен с дешифратором и через линию задержки с двумя первыми входами двух пя.тивходовых схем И, выход второго аналого-цифрового преобразователя подсоединен. к дешифратору, выход дешифратора соединен, с блоком цифрового отсчета и с входом регистра, выходы регистра подключены к двум прямым входам первой пятивходовой схемы Пик двум инверсным входам второй пятивходовой схемы И, а входы регистра подключены к двум инверсным входам пер

   SU ,.,.1158856 вой пятивходовой схемы И и к двум прямым входам второй пятивходовой схемы И, выход первой пятивходовой схемы И соединен через линию задержки с R входом RS - триггера и первым входом первой дополнительной схемы И, а выход второй пятивходовой схемы И подключен через линию задержки к

   5 входу RS-триггера и первому входу второй дополнительной схемы И, прямой выход RS -триггера подключен к второму входу первой дополнительной схемы И, а инверсный выход - к второму входу второй дополнительной схемы И, а выходы дополнительных схем И подключены к первым входам схем ИЛИ, вторые входы которых связаны с выхода ми.двух схем И, выход первой схемы ИЛИ подключен к входу прямого счета реверсивного счетчика, а выход , второй схемы ИЛИ соединен с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика подключен к блоку цифрового отсчета.