SU1387197A1 - Магнитострикционный преобразователь скорости перемещени в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и измерительной технике, в частности к устройствам преобразовани  скорости перемещени  в код. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности преобразовател . Дл  этого в магнитострикционный преобразователь скорости перемещени  в код, содержащий звукопровод, три глущител , два входных магнитострикционных преобразовател , два выходных магнитострикционных преобразовател , два усилител  записи, два усилител  считывани , четыре элемента ИЛИ, щесть элементов И, элемент НЕ, дешифратор , счетчик, два триггера, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, регистр кода скорости перемещени , введены генератор одиночного импульса, п тый элемент ИЛИ, элемент задержки. Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что с помощью второго входного магнитострикционного преобразовател  и второго выходного магнитострикционного преобразовател  формируетс  опорный временной интервал, который сравниваетс  с измерительным временным интервалом, формируемым с помощью первого входного магннтострикционного преобразовател  и первого выходного магнитострикционного преобразовател . 1 ил. iS (Л

Description

со

00

со 1

Изобретение относитс  к автоматике и из- меригельной технике, в частности к устройствам преобразовани  скорости перемещени  в код.

Цель изобретени  - повышение надежности преобразовател .

На чертеже приведена структурна  схема магнитострикционного преобразовател  скорости перемещени  в код.

Магнитострикционный преобразователь скорости перемещени  в код содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2 и 3, триггер 4, регистр 5 кода скорости перемещени , реверсивный счетчик 6, элемент ИЛИ-НЕ 7, элемент ИЛИ 8, счетчик 9 импульсов , дещифратор 10, элементы И 11 и 12, элемент НЕ 13, элементы И 14 и 15, элементы ИЛИ 16 и 17, выходной Магнитострикционный преобразователь 18, усилитель 19 считывани , усилитель 20 записи, входной 21 и выходной 22 магнитострикционные преобразователи , усилитель 23 считывани , элемент ИЛИ 24, усилитель 25 записи, входной Магнитострикционный преобразователь 26, генератор 27 одиночного импульса, элемент ИЛИ 28, триггер 29, элемент 30 задержки , звукопровод 31 и глущители 32 и 33. Входные 21 и 26 и выходные 18 и 22 магнитострикционные преобразователи, звукопровод 31 и глущители 32 и 33 образуют датчик скорости.

Магнитострикционный преобразователь скорости перемещени  в код работает следующим образом.

В первом цикле измерени  генератор 27 одиночного импульса генерирует импульс (старт-импульс), который проходит через элемент ИЛИ 28 и устанавливает триггеры 4 и 29 и реверсивный счетчик 6 в нулевые состо ни , а также, проход  через элемент ИЛИ 8, устанавливает счетчик 9 импульсов в нулевое состо ние. В этом случае потенциал первого триггера 4 будет разрешающим дл  элементов И 2 и 11, его второй выход будет запрещающим дл  элемента И 3, а потенциал с выхода триггера 29 - разрещающим дл  элементов И 2 и 3. После этого через элемент И 2 на вход сложени  реверсивного счетчика 6 начинают поступать импульсы от генератора 1.

Кроме того, старт-импульс с выхода элемента ИЛИ 28 поступает через элемент ИЛИ 17 на вход усилител  20 записи, а затем на обмотку входного преобразовател  21. Под действием этого усиленного импульса в звукопроводе 31 из-за пр мого эффекта магнитострикции возникает импульс механического напр жени . Этот импульс распростран етс  по звукопроводу 31 со скоростью звука Угв и поступает в зону обратного преобразовани  выходного преобразовател  18, где он вследствие обратного эффекта магнитострикции преобразуетс  в электрический сигнал, который затем усиливаетс  и формируетс  в импульс усили

телем 19 считывани . Этот импульс будет задержан по отнощению к старт-импульсу при нулевой скорости перемещени  измер емого объекта и при номинальной рабочей температуре на врем  iiaa. -г где 1з8 - длина звукопровода 31 между преобразовател ми 18 и 21.

Если скорость перемещени  объекта Vnep больще нул  и направление перемещени  слева направо, то за врем  1зад выходной преобразователь 18 переместитс  на рассто ние Ьад-Упер, ЧТО вызывает приращение времени задержки на величину

Vnep

At

.зад. пер

1за

v«

0

5

Изменение окружающей температуры на АТ° относительно номинальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину

Д1зад.т ± -fisan/ T,

где V - температурный коэффициент задержки дл  звукопровода 31. Таким образом, на выходе усилител  19 считывани  по вл етс  первый импульс.

который задерживаетс  по отношению к старт-импульсу с учетом вли ни  скорости перемещени  объекта и изменени  окружающей температуры на врем 

рtul 1зад -(-ДТзад.пер -f- ДТзад.т.

Этот импульс поступает на один из входов элементов И II и 14. На другой вход элемента И 14 поступает запрещающий потенциал с выхода элемента НЕ 13, на вход

которого поступает потенциал с (п-1)-го выхода дешифратора 10, и поэтому на выходе элемента И 14 отсутствует импульс. В это же врем  на второй вход элемента И 11 поступает разрещающий потенциал с (п- 1) - го выхода дешифратора 10, а поэтому им0 пульс, снимаемый с усилител  19 считывани , проходит через элементы И 11 и ИЛИ 17, поступает на усилитель 20 записи и, совершив циркул цию по вышеприведенной цепи, вновь по вл етс  на выходе усиг лител  19 считывани  через врем  tu2 относительно старт-импульса,  вл  сь вторым в частотной последовательности импульсов, где iu2 2iu.

Этот второй импульс, вновь совершив циркул цию по вышеприведенной цепи, поQ  вл етс  на выходе усилител  19 считывани  через врем  1„з 3tui относительно старт-импульса и т.д.

Таким образом, на выходе усилител  19 считывани  формируетс  последовательность импульсов с периодом, равным tu|.

5 Эти импульсы подсчитываютс  счетчиком 9 импульсов, причем (п-1)-й импульс этой последовательности проходит через элемент И 11 и далее по цепи циркул ции и,

кроме того, поступа  на вход счетчика 9, вызывает по вление на (п-1)-м выходе дешифратора 10 запрещающего потенциала дл  элемента И 11, а на выходе инвертора 13 по вл етс  разрешающий потенциал дл  элемента И 14.

После этого цепь циркул ции импульсов разрываетс  и очередной п-й импульс (стоп-импульс), по вл ющийс  на выходе усилител  19 считывани , проходит только через элемент И 14 и поступает на вход триггера 4, устанавлива  его в состо ние, при котором его выходы будут запрещающими дл  элементов И 2 и 11 и разрешающими дл  элемента И 3.

В результате этого элемент И 2 закрываетс  и прекращаетс  поступление импульсов с генератора 1 на вход сложени  реверсивного счетчика 6. В реверсивном счетчике 6 будет зафиксировано число импульсов

N,,,

JM

гдеТи

период следовани  импульсов с выхода генератора 1.

После этого импульсы с генератора 1 начинают проходить через открывшийс  элемент И 3 на вход вычитани  реверсивного счетчика 6.

Кроме того, стоп-импульс с выхода элемента И 14 проходит через элемент ИЛИ 8 и устанавливает счетчик 9 импульсов в нулевое состо ние, а также проходит через элемент ИЛИ 24, усилитель 25 записи и поступает на обмотку входного магнитострик- ционкого преобразовател  26. Под действием этого усиленного импульса в звукопрово- де 31 в зоне пр мого преобразовани  преобразовател  26 возникает импульс механического напр жени , который распростран етс  по звукопроводу 31 со скоростью звука УЗВ и поступает в зону обратного преобразовани  выходного магнитострикцион- ного преобразовател  22, где он преобразуетс  в электрический сигнал. Этот сигнал усиливаетс  и формируетс  в импульс усилителем 23 считывани .

Так как магнитострикционные преобразователи 26 и 22 расположены возле звукопровода 31 неподвижно и на фиксированном рассто нии между собой, то по вл ющийс  на выходе усилител  23 считывани  первый импульс будет задержан по от- нощению к стоп-импульсу на врем 

,1зв

1зад,

где 1зв - длина звукопровода 31 между маг- нитострикционньши преобразовател ми 22 и 26.

Изменение окружающей температуры на АТ° относительно номинальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину

0

5

0

5

0

5

0

Д1зад.т ± Y taafl-AT.

Таким образом, на выходе усилител  23 считывани  по вл етс  первый импульс, который задерживаетс  по отношению к стоп- импульсу на врем 

tvj taan dL Д Хаад.т

Этот импульс поступает на один из входов элементов И 12 и 15. На другой вход элемента И 15 поступает запрещающий потенциал с выхода элемента НЕ 13 и поэтому на его выходе отсутствует импульс. В это же врем  на второй вход элемента И 12 поступает разрещающий потенциал с (п - 1)-го выхода дещифратора 10 и поэтому импульс, снимаемый с усилител  23 считывани , проходит через элементы И 12 и ИЛИ 24, усилитель 25 записи и, совершив циркул цию по вышеприведенной цепи, вновь по вл етс  на выходе усилител  23 считывани  через врем  ty относительно стоп-им- пульса,  вл  сь вторым в частотной последовательности , где

tv 2ty,.

Этот второй импульс, вновь совершив циркул цию по приведенной цепи, по вл етс  на выходе усилител  23 считывани  через врем  Ц 3tv, относительно стон- импульса и т.д.

Эти импульсы подсчитываютс  счетчиком 9 импульсов и после (п-1)-го импульса потенциал с выхода дешифратора 10 станет запрещающим дл  элемента И 12, а с выхода элемента НЕ 13 - разрешающим дл  элемента И 15. После этого цепь циркул ции импульсов разрываетс  и очередной п-й импульс, по вл ющийс  на выходе усилител  23 считывани , проходит только через элемент И 15 на второй вход триггера 29, устанавлива  его в состо ние , при котором элементы И 2 и 3 закрываютс . Поступление импульсов на вход вычитани  реверсивного счетчика 6 прекратитс  и в нем будет зафиксировано число импульсов

AN N,-N2,

где N2 rJ - число импульсов, поступив- щих на вход вычитани  реверсивного счетчика 6,

45 или

пЬв Т„Уз

Vn.

lep.

откуда следует, что зафиксированный в реверсивном счетчике 6 цифровой код AN не зависит от окружающей температуры, измен етс  пр мо пропорционально изменению скорости перемещени  Упер измер емого объекта и, следовательно, однозначно его определ ет.

Таким образом, чем больше п, 1зв и мень- ще Т„, тем больше зафиксировано число импульсов AN в реверсивном счетчике 6 и, следовательно, тем выше точность измерени 

Vnep,  вл ющейс  средней скоростью перемещени  за промежуток времени, равный

top П(1„|+Ц).

Код AN скорости перемещени  Vnep поступает с разр дных выходов реверсивного счетчика 6 на разр дные входы регистра 5 кода скорости перемещени  и переноситс  в него импульсом, поступающим с выхода элемента И 15. Одновременно с этим в регистр 5 кода скорости перемещени  поступает также код знака направлени  перемещени , снимаемый с первого выхода триггера 4.

В рассмотренном случае направление перемещени  объекта совпадает с направлением распространени  ультразвуковых импульсов от входного преобразовател  21 к выходному преобразователю 18 и поэтому к моменту прихода импульса с выхода элемента И 15 триггер 4 находитс  в состо нии , когда его первый выход будет за- прещаюи нм дл  элемента И 2. Это соответствует случаю занесени  в регистр 5 кода знака направлени  перемещени  «00 (положительное направление перемещени ).

Глушители 32 служат дл  устранени  отраженных ультразвуковых импульсов от концов звукопровода 31, а глущитель 33 - дл  исключени  взаимного вли ни  рабочей и опорной пары магнитострикционных преобразователей .

Кроме того, импульс с выхода элемента И 15 проходит через элемент 30 задержки и элемент ИЛИ 28,  вл  сь старт- импульсом в следующем цикле измерени , под действием которого весь описанный процесс измерени  повторитс  и т.д. Дл  надежной работы устройства необходимо, чтобы врем  задержки элемента 30 задержки было не меньще длительности импульса, по вл ющегос  на выходе элемента И 15.

Если в какой-то момент времени Vnep О, то в этом случае t,,i tv, и, следовательно , ДМ О, так как NI N2.

Если перемещение объекта изменит свое направление, т.е. станет противоположным направлению распространени  ультразвуковых импульсов от входного преобразовател  21 к выходному преобразователю 18, то это вызовет отрицательные изменени 

А1зв и Ataa. i.nep И ДЛЯ ЭТОГО СЛучаЯ

LI/I Тзад АТзад.пер -f- АТзад.т

И поэтому 1„| ; ц, а следовательно, N, N2.

В режиме вычитани  в момент времени, когда код на разр дных выходах реверсивного счетчика б станет равным нулю, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 по витс  потенциал единицы, который, поступа  на счетный вход триггера 4, переводит его в противоположное состо ние и измен ет тем самым режим вычитани  в реверсивном счетчике 6 на режим суммировани , который продолжаетс  до момента по влени  импульса с выхода элемента И 15. Под дейст5

вием этого импульса переключаетс  триггер 29, после чего элементы И 2 и 3 закрываютс .

Код скорости перемещени  переноситс  из реверсивного счетчика 6 в регистр 5 и одновременно с этим в регистр 5 заноситс  код знака направлени  перемещени  «11 (отрицательное направление перемещени ) , снимаемый с первого выхода триггера 4.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Магнитострикционный преобразователь скорости перемещени  в код, содержащий

   генератор импульсов, соединенный с первыми входами первого и второго элементов И, первый триггер, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с знаковым входом регистра кода скорости перемещени , а его второй

   0 выход - с вторым входом второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом сложени  реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с входом вычитани  реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика соединены с разр дными входами регистра кода скорости перемещени  и с входами элемента ИЛИ- НЕ, выход которого соединен со счетным входом первого триггера, первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом

   Q установки нул  счетчика импульсов, выход которого соединен через дешифратор с первыми входами третьего и четвертого элементов И и с входом элемента НЕ, а счетный вход счетчика импульсов соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход эле-.

   г мента НЕ соединен с первыми входами п того и шестого элементов И, первый усилитель, считывани , выход которого соединен с вторыми входами третьего и п того элементов И, второй усилитель считывани , выход которого соединен с вторыми

   0 входами четвертого и шестого элементов И, третьего элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента И, выход п того элемента И соединен с первыми входами первого и четвертого эле- ,. ментов ИЛИ и с первым информационным входом первого триггера, второй вход четвертого элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента И, выход щестого элемента И соединен с входом синхронизации регистра кода скорости перемещени  и с

   Q первым входом второго триггера, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, датчик скорости , выполненный в виде разделенного на две части первым глушителем звуко- провода из магнитострикционного .материа5 -ла, концы которого зажаты вторым и третьим глушител ми, подвижные первый входной и первый выходной магнитострикцион- ные преобразователи, св занные с перемещающимс  объектом, расположенные на первой части звукопровода и установленные на фиксированном рассто нии между собой, второй входной и второй выходной магни- тострикционные преобразователи, расположенные на второй части звукопровода и не- подвижно установленные друг от друга на фиксированном рассто нии, равном рассто нию между первым входным и первым выходным магнитострикционными преобразовател ми , выход третьего элемента ИЛИ под- ключен через первый усилитель записи к первому входному магнитострикционному преобразователю, выход первого выходного магнитострикционного преобразовател  соединен с входом первого усилител  считывани , выход четвертого элемента ИЛИ сое- динен через второй усилитель записи с вторым входным магнитострикционным преобразователем , а второй выходной магнито- стрикционный преобразователь соединен с

   входом второго усилител  считывани , второй вход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вторым информационным входом первого триггера , вторым входом второго триггера и входом установки нул  реверсивного счетчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности преобразовател , в него введены п тый элемент ИЛИ, элемент задержки и генератор одиночного импульса, соединенный с первым входом п того элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, выход шестого элемента И соединен через элемент задержки с вторым входом п того элемента ИЛИ, первый выход первого триггера соединен с третьим входом третьего элемента И.