SU1427336A1

SU1427336A1 - Задатчик микроперемещений

Info

Publication number: SU1427336A1
Application number: SU874208930A
Authority: SU
Inventors: Александр Григорьевич Ершов; Юрий Львович Николаев
Original assignee: Всесоюзный заочный машиностроительный институт
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1988-09-30

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может использоватьс в качестве задйтчика эталонных микроперемещений при аттестации и поверке средств измерений в статическом и динамическом режимах, а также в качестве исполнительного механизма высокоточных микроперемещений в системах автоматического управлени . Цель - повышение точности и производительности задатчика. Поставленна цель достигаетс тем, что заг датчик микроперемещений содержит электромеханическое исполнительное устройство и блок управлени . Электромеханическое исполнительное устройство состоит из корпуса, пьезопакета, выполненного в виде полого цилиндра, направл ющего штока, выполненного в виде ступенчатого вала, и индуктивной катушки. Две шейки штока образуют с корпусом направл ющие, а треть - вл етс измерительным стержнем, уста новленным соосно с индуктивной катушкой . Блок управлени содержит усилитель напр жени , преобразователь напр жени , подключенный к индуктивной катушке, и согласующий усилитель. К выходу усилител напр жени , выполненного по ключевой схеме с гальванической разв зкой на оптоэлектронных- парах, подключен пьезопакет, а к вхо ду - преобразователь перемещений. 2 ил. сл Nd со со СП

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может использоватьс в качестве задатчика микроперемещеиий при аттестации и по- верке средств измерений, а также в качестве исполнительиого механизма вы сокоточных перемещений в системах автоматического управлени .

Цель изобретени - повьшение стати ческой и динамической точности задатчика микроперемещений при одновременном обеспечении линейности и расширени динамического диапазона перемещений , а также повышение производи-v тельности поверочно-настроенных операций .

На фиг.1 показана конструкци электромеханического исполнительного устройства; -на фиг,2 - функциональна схема задатчика микроперемещений,

Электромеханическое исполнительное устройство состоит из корпуса 1, пьезопакета 2, направл ющего штока 3 с измерительным стержнем 4, вл ющим- с третьей шейкой, первой 5 и второй 6 шейками, индуктивной катушки 7 и двух крьаиек корпуса 8,9. Нижн торцова поверхность пьезопакета неподвижно соединена с основанием корпу- са, вл ющимс базовой поверхностью дл отсчета перемещений направл юще- I o штока. Верхн торцова поверхность пьезопакета неподвижно соединена с торцовой поверхиостью направл ю- щего штока. Так как между корпусом, пьезопакетом и штоком обеспечена жестка механическа св зь, то точног стные и инерционные свойства электромеханического исполнительного устрой- ства определ ютс практически только точностными и инерционными свойствами пьезопакета, В этом случае обеспечиваетс разрешающа способность в пределах сотых долей микрометра в диапазоне перемещений не менее /. 100 мкм. Полоса воспроизводимых частот не менее 1 кГц,

Блок управлени состоит из генератора 10 высокой частоты, преобразовател напр жени 11, согласующего уси; лител 12, дифференциального усилител 13, ключевого усилител , напр жени . А, состо щего из дифференциального усилител 15, компараторов 16,17 оптоэлектронных пар 18,19, компараторов 20,21, электронных ключей 22,23 23, делител напр жени , образованного резисторами 24 и 25, Пьезопакет 26

Ю 15

20

25 30 35 0

5

0

подключен к общей точке электронных ключей. Ключевой усилитель предназначен дл усилени входного сигнала и образует в задатчике микроперемещений с пьезопакетом канал пр мой св зи. Генератор 10, преобразователь Пи усилитель 12 образуют канал обратной св зи, предназначенной дл уменьше- ни вли ни инструментальных и внешних факторов, вызьюающих погрешности отработки перемещени , а также обеспечивает дианеризацию статической характеристики преобразовани в 1/(1+К,-Кг) число раз, где К и Кг - коэффициенты передачи каналов и обратной св зи соответственно. Таким образом линейность статической характеристики, а также погрешность перемещени определ ютс , главным образом , характеристиками индуктивной кaтyшkи,

Задатчик микроперемещений работает. следующим образом. При подаче на вход дифференциального усилител 13 электрического сигнала выходное напр же- . ние, усиленное дифференциальным усилителем 15, переключает компаратор 16 или 17 в зависимости от пол рности входного сигнала. При переключении компаратора включаетс соответствующа оптоэлектронна пара 18 или 19, котора , в свою очередь, переключает компаратор 20 или 21 в единичное состо ние и, тем самым, открывает электронный ключ 22 или 23 соответственно. После открыти ключа происходит зар д электроемкости пьезопакета электрическим напр жением от источника высоковольтного питани +Vn или -Vn в зависимости от открытого ключа. Посто нна времени зар да определ етс произведением сопротивлени балластного резистора 27-R 8 (28-R 9) и суммарной емкости пьезопак Ъта и конденсатора 29-С1 и выбираетс из услови обеспечени необходимого быстродействи в режиме подачи на вход блока переменного сигнала. Обеспечение заданной полосы пропускани достигаетс выбором посто нной времени зар да, котора определ етс по формуле

с . if-°,

где fe - значение верхней граничной частоты полосы пропускани . Изменение напр жени на пьезопакете при зар де прекращаетс за счет введени цепи

.5

местной обратной св зи 25 - R 4, sa-- крывающей открытый ключ. Таким образом обеспечиваетс слежение амплитуды напр жени на пьезопакете за напр же-- нием, поданным на вход усилител 15. В зависимости от на1ф жени , приложенного к пьезопакету, происходит из менение линейных размеров пьезопакета 2 (фиг.1) в осевом направлении и св -ig занные с ним перемещени направл ющего штока относительно основани корпуса. Одновременно происходит перемещение измерительного стержн относительно индуктивной катушки. При 15 этом инмен етс индуктивность катушки , что вызывает изменение выходного напр жени преобразовател II (фиг. 2),, Напр жение, пропорциональное перемещению направл ющего штока, сформиро- 20 ванное на выходе согласующего усилител 12, сравниваетс с электрическим сигналом, поданным на вход дифференциального усилител 13. Если имеет место погрешность перемещени , то 25 ключева схема работает по описанному выше алгоритму, компенсиру тем самым погрешность отработки перемещени . Индикатор 30 показывает величину перемещени на выходе задатчика микрО ЗО перемещений, а также служит цел м визуального контрол перемещени при задании входного сигнала.

ормула изобретени

Claims

1. Задатчик микроперемещений, содержащий электромеханическое исполнительное устройство, состо щее из корпуса, пьезопакета и направл ющего штока, и блок управлени , содержащий усилитель напр жени и источник пита- ни , отличающийс тем, что, с целью повышени точности и производительности эадатчика, элект- ромеханическое исполнительное устройство содержит индуктивную катушку.

5

g 5 0 5 О

5

Q д

блок управлени содержит задатчик и последовательно соединенные преобразователь напр жени , соглас тощий усиг литель и дифференциальный усилитель, а направл ющий шток электромеханического исполнительного устройства выполнен в виде ступенчатого вала, две ,шейки которого образуют с корпусом направл ющие, а треть шейка вл ет- с измерительным стержнем, причем одна из шеек расположена внутри поло- го пьезопакета, торцовые поверхности JKOTOporo неподвижно соединены с основанием корпуса, вл ющимс базой дл о тсчета перемещений, и с торцовой поверхностью второй шейки штока, причем индуктивна катушка расположена в основании корпуса соосно с измерительным стержнем штока и подключена к входу преобразовател напр жени , вход дифференционального усилител св зан с задатчиком,а выход - с входом усилител напр жени .

2. Задатчик поп.1, отличающийс тем, что, с целью расширени динамического и частотного диапазонов перемещений, усилитель напр жени содержит ключевую схему и дополнительный дифференциальный уси- литель, соединенный выходом с входами первого и второго компараторов, к выходам которых подключены соответствующие оптоэлектронные пары, выходы .оптозлектронных пар подключены через третий и четвертый компараторы соответственно , к входам ключей, соединенных последовательно между собой и подключенных к двухпол рному источнику питани , образующему с электронными ключами четырехплечий мост, в диагойаль которого включен пьезопа- кет, причем обща электронных ключей через делитель напр жени соединена с входом дополнительного дифференциального усилител .

Фиъ. г

26

-1-«I/

TfTffyyry