SU1460607A1

SU1460607A1 - Device for measuring linear displacement

Info

Publication number: SU1460607A1
Application number: SU874288844A
Authority: SU
Inventors: Владимир Антонович Пилипович; Александр Константинович Есман; Валерий Сергеевич Поседько; Виктор Павлович Дубровский; Александр Васильевич Кулик
Original assignee: Институт электроники АН БССР
Priority date: 1987-07-24
Filing date: 1987-07-24
Publication date: 1989-02-23

Abstract

Изобретение относитс к контроль- .но-измерительной технике. Цель изоб ретени - повышение точности за счет автоматического смещени начальной точки преобразовател перемещени в частоту на линейнь:й участок его характеристики . Устройство состоит из - преобразовател 1 перемещени в частоту , измерител частоты с цифровым выходом, состо щего из генератора 2 опорной частоты, элемента И 3 и счетчика 4, буферного регистра 5, последовательно соединенных и включенных между выходом преобразовател 1 и управл ющим входом буферного регистра 5 формировател 9 импульсов и элемента И 10. Перед началом измерений на второй вход элемента И 10 по- Jдаетс разрешающий потенциал, а начальна точка преобразовател 1 по сигнапу, по вл ющемус на установочном входе преобразовател 1, смещаетс на линейный участок характеристики . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ш (ЛThis invention relates to a control and measurement technique. The purpose of the invention is to improve the accuracy by automatically shifting the starting point of the displacement transducer to frequency by a linear portion of its characteristics. The device consists of - moving to frequency converter 1, frequency meter with digital output, consisting of frequency generator 2, element 3 and counter 4, buffer register 5 connected in series and connected between the output of converter 1 and the control input of buffer register 5 of the driver of 9 pulses and element 10. Before starting measurements at the second input of element 10, the permitting potential is given, and the starting point of converter 1 is signaled by the converter's input input 1 is shifted to the linear portion of the characteristic. 1 hp f-ly, 2 ill. sh (l

Description

i4 Од О Од О Чi4 Od O O D O O H

Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в системах контрол и измерени перемещений объектов.The invention relates to the field of instrumentation technology and can be used in systems for monitoring and measuring the movement of objects.

Цель изобретени - повьппение точности измерени за счет автоматического смещени начальной точки преобразовател перемещени в частоту на линейный участок его характерис тики.The purpose of the invention is to increase measurement accuracy by automatically shifting the starting point of the displacement transducer into frequency to the linear portion of its characteristic.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства дл измерени линейных перемеп1ений; на фиг.2 - блок-схема преобразовател перемещени в частоту .. ,Fig. 1 is a block diagram of a device for measuring linear alternation; Fig. 2 is a block diagram of a displacement to frequency converter.,

Устройство дл измерени линейных перемещений состоит из последовательно соединенных преобразовател 1 перемещени в частоту, амери- тел частоты с цифровым выходом, состо щего из последовательно соединенных генератора 2 опорной частоты , элемента И 3 и счетчика 4, причем вход элемента 3 вл етс входом , а выход счетчика 4 - выходом измерител ча стоты, буферного регисра 5, генератора 6 частоты с переменным коэффициентом заполнени , интегрирующей цепи 7 и усилител 8, выход усилител 8 соединен с установочным входом преобразовател 1 последовательно соединенных и включенных между выходом преобразовател 1 и управл ющим входом регистра 5 формировател 9 импульсов и элемента И 10, второй выход формировател 9 импульсов соединен с входом сброса счетчика 4, вл кицимс входо сброса измерител частоты.A device for measuring linear displacements consists of a series-connected frequency-to-frequency converter 1, a frequency meter with a digital output, consisting of a series-connected frequency generator 2, an AND 3 element and a counter 4, where the input of element 3 is an input and the output counter 4 — by the output of the frequency meter, buffer register 5, frequency generator 6 with variable fill factor, integrating circuit 7 and amplifier 8; the output of amplifier 8 is connected to the setup input of converter 1 after sequences included and coupled between the output of the converter 1 and the control input of the register 5 and the pulse shaper 9 and the element 10, the second output pulse shaper 9 is connected to the reset input of counter 4 is reset input kitsims frequency meter.

Преобразователь 1 перемещени в частоту состоит из оптически св занных источника 11 света, подвижного ;стержн 12 и двух фотоприемников 13 и 14, дифференциального усилител 15, входы которого -св заны с выходами фотоприемников 13 и 14, преобг разовател 16 напр жение в частоту, вход которого св зан с выходом уси лител 15, а выход вл етс выходо . преобразовател 1 перемещени в частоту , причем вход смещени усилител 15 вл етс установочным входом преобразовател 1 перемещени в частоту , а стержень 12 св зываетс с контролируелгм объектом.Frequency-to-frequency converter 1 consists of optically coupled light source 11, a moving light; rod 12 and two photodetectors 13 and 14, differential amplifier 15, whose inputs are connected to the outputs of photodetectors 13 and 14, transducer 16 voltage to frequency, input which is associated with the output of amplifier 15, and the output is output. the displacement converter 1 to frequency, wherein the bias input of the amplifier 15 is the installation input of the displacement converter 1 to frequency, and the rod 12 is connected to the controlled object.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Преобразователь 1 перемещени в частоту генерирует последовательность импульсов, частота которых определ етс положением контролируемого объекта положением подвижного стержн 12 относительно фотоприемников 13 и 14 и напр жением на его установочном входе. При движении стержн 2 один из фотоприемников 13 и 14 открываетс ,- а второй закрываетс , что ведет к изменению разности выходных сигналов фотоприемников 13 и 14. Напр жение на выходе дифференциального усилител 15, пропорциональное - разности напр жений на его входах, преобразуетс преобразователем 16 напр жени в частоту в соответствукщий частотно-модулированный сигнал. Измен напр жение на входе смещени дифференциального усилител 15 установочном входе преобразовател 1 перемещени в частоту ) , можно измен ть его выходноеA frequency-to-frequency converter 1 generates a sequence of pulses whose frequency is determined by the position of the object being monitored by the position of the movable rod 12 relative to the photodetectors 13 and 14 and the voltage at its installation input. When the rod 2 moves, one of the photodetectors 13 and 14 opens, and the second closes, which leads to a change in the output difference of the photodetectors 13 and 14. The voltage at the output of the differential amplifier 15, proportional to the voltage difference at its inputs, is converted by the converter 16 frequency to the corresponding frequency modulated signal. Changing the voltage at the bias input of the differential amplifier 15 to the installation input of the frequency-shifting converter 1), you can change its output

Q Q

5five

5 напр жение, а значит и частоту следовани импульсов на выходе преобразовател 16 напр жени в частоту Ут.е. на выходе преобразовател 1 перемещени в частоту , и тем самым 0 выбирать начальную рабочую точку в любом месте характеристики.5 is the voltage, and hence the pulse frequency at the output of the voltage converter 16 to the frequency Ut.e. at the output of the transducer 1 move to frequency, and thus 0 select the initial operating point at any place of the characteristic.

В исходном состо нии с выхода преобразовател 1 перемещени в частоту на первый вход элемента И 3 поступают импульсы, частота следовани которых определ етс начальным положением контролируемого объекта.In the initial state, from the output of the transducer 1 moving to the frequency, pulses arrive at the first input of the element 3, the frequency of which is determined by the initial position of the object being monitored.

На второй вход элемента И 3 поступают высокочастотные импульсы с генератора опорной частоты, причем частота их следовани вьппё максимально возможной частоты на выходе преобразовател 1 перемещени в частоту. На выходе элемента И 3 по вл ютс пачки высокочастотных импульсов, число импульсов) в которых, пропорциональное частоте следовани импульсов на первом -входе первого элемента И 3, подсчитываетс счетчиком 4.The second input element And 3 receives high-frequency pulses from the reference frequency generator, and their frequency follows the maximum possible frequency at the output of the transducer 1 moving to the frequency. At the output of element 3, bundles of high-frequency pulses appear, the number of pulses in which, proportional to the pulse frequency at the first input of the first element 3, is counted by counter 4.

По переднему и заднему фронтам сигналов на выходе преобразовател I перемещени в частоту формирователь 9 импульсов формирует импульсы, которые по вл ютс соответственно на его первом и втором выходах. Импульса , поступающими на вход сброса счетчика 4, последний обнул етс .On the leading and trailing edges of the signals at the output of the displacement transducer I to the frequency, the pulse shaper 9 generates pulses that appear at its first and second outputs, respectively. The pulse arriving at the reset input of counter 4, the latter is zeroed.

При наличии разрешающего потенциала на втором входе элемента И 10 If there is a resolving potential at the second input of the element And 10

5five

00

5five

последний пропускает на управл ющий вход буферного регистра 5 импульсы с второго выхода формировател 9 им- . При этом длительность разрешающего импульса должна быть не меньше максимально возможного периода следовани импульсов на выходе преобразовател 1 перемещени в частоту , Импульсами, поступающими на управл ющий вход буферного регистра 5, в него переписываетс цифровой код с выходов счетчика 4. Таким образом, в буферный регистр 5 записываетс цифровой код, соответствующий числу высокочастотных импульсов в одной пачке.the latter transmits to the control input of the buffer register 5 pulses from the second output of the imaging unit 9 im-. At the same time, the duration of the enabling pulse must not be less than the maximum possible pulse period at the output of transducer 1 moving to frequency. The pulses received at the control input of the buffer register 5 will be copied into the digital code from the outputs of counter 4. Thus, the buffer register 5 A digital code is recorded corresponding to the number of high-frequency pulses in one burst.

Генератор 6 частоты с переменным коэффициентом заполнени вырабатыва Generator 6 frequency with variable fill factor

щее цифровому коду, записанному в буферном регистре 5. А частота им пульсов на выходе преобразовател 1 перемещени в частоту- в этом случае изменитс только при перемещении контролируемого объекта.the digital code recorded in the buffer register 5. And the pulse frequency at the output of the transducer 1 move to frequency will, in this case, change only when the monitored object is moved.

Claims

1. An apparatus for measuring linear displacements, comprising a displacement to frequency converter, a variable-fill-frequency generator connected in series, an integrating circuit and an amplifier, characterized in that, in order to improve accuracy, it is supplied in series with

A sequence of pulses is fixed by a frequency meter and a buffered frequency, the fill factor of which is determined by a digital code at its inputs. The integration circuit 7 converts the pulse width-modulated signal into a voltage whose magnitude is proportional to its fill factor. The voltage from the output of the integrating circuit 7 is amplified by the amplifier 8 and fed to the installation input of the displacement converter 1 to the code.

The coefficient of the conversion of a digital code written to buffer register 5 to the output voltage of amplifier I is chosen so that for any initial state of the object being monitored, the frequency of the pulses at the output of converter 1 moving to frequency is approximately the same (if there is the permissive signal at the second input element And 10). This allows constant operation on the same / linear portion of the characteristic of the voltage to voltage converter 16 with a constant slope conversion.

In the absence of a resolving potential at the second input of the element 10, the output of the amplifier 8 is maintained. A constant voltage corresponding to the register is connected between the output of the displacement converter to frequency and the input of the frequency generator with a variable fill factor, connected in series to the pulse shaper and the element I turned on. Between the output of the transducer to frequency and the control input of the buffer register Pa, the second output of the pulse shaper is connected to the reset input to measure ate frequency.

35

2. A device according to claim 1, characterized in that the converter for moving to frequency is made in the form of an optically coupled light source, a movable rod, two photodetectors, Q connected in series by a differential amplifier and a voltage to frequency converter, and the outputs of photodetectors are connected to one another. the inputs of the differential amplifier, the bias input of the differential amplifier in years with the installation input of the converter, the movable rod is designed for. connection to the controlled object, and the output of the voltage-to-frequency converter is the output of the converter.

45

50

A variable register connected between the output of a frequency converter and a variable frequency input generator input connected in series with a pulse shaper and the AND element included between the output of a frequency converter and a control register of the buffer register 30 Pa the second output of the pulse shaper connected to a reset input frequency meter.

2. A device according to claim 1, characterized in that the converter for moving to frequency is made in the form of an optically coupled light source, a moving rod, two photodetectors connected in series by a differential amplifier and a voltage to frequency converter, the outputs of the photodetectors are connected to the inputs differential amplifier, the bias input of the differential amplifier in years with the installation input of the converter, the suspension rod is designed for. connection to the controlled object, and the output of the voltage-to-frequency converter is the output of the converter.

From ulocle 10

Mmm