SU1696845A1 - Дискретный магнитострикционный преобразователь перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  Г. I 1.1I. измерени  и контрол  перемещений, примен емым в системах автоматического управлени  и регулировани . Цель изобретени  - повышение информативности и расширение области применени . Преобразователь содержит звукопровод, выполненный в виде квадратной плоской пластины 1 из магнитострикционного материала , записывающие элементы, выполненные в виде пьезоэлементов 3 и 4, магнитную головку 10 считывани , жестко св занную с объектом Контрол , устройство 5 считывани , св занные с ним блок 6 формировани  импульсов записи, канал 7 измерени  перемещений по координате X, канал 8 измерени  перемещений по координате Y, причем 1П СЛ С о ю а 00 4 СЛ

Description

оба канала соединены также с блоком 6 формировани  импульсов записи. Измерение перемещений осуществл етс  поочередным возбуждением пьезоэлементами 3, 4 ультразвуковых волн в звукопроводе 1 и считыванием их магнитной головкой 10 через врем  задержки, пропорциональное измер емому перемещению. Информаци  о перемещени х объекта записываетс  в виде двоичных кодов в регистрах 26, 4 каналов 7, 8 измерени  перемещений по координатам X, Y. Блок 6 формировани  импульсов записи формирует поочередные импульсы возбуждени  в пьезоэлементах 3, 4 по приходу импульсов из устройства 5 считывани . з.п, ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  измерени  и контрол  перемещений, примен емым в системах автоматического управлени  регулировани .

Цель изобретени  - повышение информативности и расширение области применени .

На фиг.1 представлена блок-схема преобразовател ; на фиг.2 - конструкци  магнитной головки; на фиг.З - схема практического применени  преобразовател .

Преобразователь содержит звукопро- вод 1 из магнитострикционного материала, выполненный в виде квадратной пластины, демпферы 2 на двух соседних торцах пластины 1, пьезоэлементы 3, 4 на двух других соседних торцах пластины 1, блок 5 считывани , св занные с ним блоком 6 формировани  импульсов записи, соединенный с пьезоэлементами 3, 4 блок измерени , выполненный в виде канала 7 измерени  перемещений по координате X и канала 8 измерени  перемещений по координате Y, причем оба канала соединены также с блоком 6, генератор 9 импульсов, магнитна  головка 10 счит ывани , подключенна  к входу блока 5 считывани , который выполнен в виде последовательно соединенных фоми- ровател  11 импульсов считывани , элемента ИЛИ 12, линии 13 задержки. Первый вход элемента ИЛИ 12 св зан с выходом формировател  11 импульсов считывани , второй вход - с кнопкой Запуск, блок 6 формировател  импульсов записи, состо щий из последовательно соединенных од- новибратора 14, линий 15, 16 задержки, D-триггера 17, включенного в качестве счетного триггера, тактовым входом подключенного к выходу одновибратора 14, элемента И 18, первым входом соединенного с выходом линии 15 задержки, а вторым - с выходом D-триггера 17, элемента НЕ 19, св занного также с выходом D-триггера 17, элемента И 20. первым входом подключенного к выходу линии 16 задержки, а вторым к выходу элемента НЕ 19, формирователей 21, 22 импульсов записи, соединенных соответственно с элементами И 18,20, выходами подключеных к пьезоэлементам 3,4.

Канал измерени  перемещений по координате X выполнен в виде последовательно соединенных RS-триггера 23, элемента И 24, счетчика 25, регистра 26. Канал измерени  перемещений по координате Y также

выполнен в виде последовательно соединенных RS-триггера 27, элемента И 28, счетчика 29, регистра 30, R-входы RS-триггеров 23, 27 св заны с выходом элемента ИЛИ 12, S-вход RS-триггера 23 и установочный вход

счетчика 25 - с выходом элемента И 18, S- вход RS-триггера 27 и установочный вход счетчика 29 - с выходом элемента И 20, тактовые входы регистров 26, 30 - с выходом линии 13 задержки, вторые входы элементов И 24, 28 соединены с выходом генератора 9 импульсов. Магнитна  головка 10 (фиг. 2) состоит из стержн  31, корпуса 32 и обмотки 33.

Преобразователь работает следующим

образом.

При включении преобразовател  на вход Запуск элемента ИЛИ 12 подаетс  импульс тока из внешней цепи. При этом RS-триггеры 23, 27 переключаютс  в нулевое состо ние. Одновибратор 14 вырабатывает импульс, который поступает на тактовый вход D-триггера 17 и одновременно задерживаетс  в линии 15 задержки на врем  его срабатывани , D-триггер 17 из

начального нулевого состо ни  переключаетс  в единичное. С его выхода высокий потенциал логической единицы подаетс  одновременно на вход элемента НЕ 19 и элемента И 18, В этот же момент времени

на другой вход элемента И 18 и линию 16 задержки поступает импульс с линии 15 задержки . В последней он задерживаетс  на врем  срабатывани  элементов НЕ 19 и И 18, включенных параллельно. С выхода элемента И 18 импульс поступает одновременно на S-вход R-триггера 23, обнул ющий вход счетчика 25, и через формирователь 21

импульсов записи возбуждает ультразвуковую волну в звукопроводе 1 посредством пьезоэлемента 3, вследствие пьезоэффекта.

Элемент И 20 Не пропускает импульс, так как с выхода элемента НЕ 19 на один из его входов гюдан низкий потенциал логического нул , следовательно, канал измерени  перемещени  по координате Y будет закрыт. При подаче импульса на S-вход RS- триггера 23 он переводитс  в единичное состо ние, счетные импульсы с генератора 9 импульсов проход т через элемент И 24 и считаютс  в счетчике 25. Через врем 

V

ti тт , где X - кратчайшее рассто ние между пьезоэлементом 3 и магнитной головкой 10; V - скорость звука в звукопроводе 1. Ультразвукова  волна доходит до магнитной головки 10, св занной с объектом перемещений , и вследствие обратного магнитострикционного эффекта, наводит в ней импульс ЭДС. Этот импульс через формирователь 11 импульсов считывани , элемент ИЛИ 12 поступает на вход линии 13 задержки и R-входы RS-триггеров 23, 27. RS-триггер 23 переводитс  в нулевое состо ние , а RS-триггер 27 остаетс  в прежнем нулевом состо нии. Элемент И 24 закрываетс , а в счетчике 25 будет записан двоичный код количества счетных импульсов, соответствующий времени распространени  ц ультразвуковой волны по звукопрово- ду 1 от момента ее возбуждени  до момента приема, а следовательно, и перемещению объекта контрол  по координате X. Лини  13 задержки задерживает прохождение импульса на врем  срабатывани  RS-триггера 23, элемента И 24 и счетчика 25. Затем импульс с выхода линии 13 задержки поступает на вход одновибратора 14 и одновременно на тактовый вход регистра 26, который срабатывает по фронту импульса . Код из счетчика 25 переписываетс  в регистр 26.

Второй импульс с выхода одновибратора 14 переводит D-триггер 17 в нулевое состо ние и задерживаетс  одновременно в линии 15 задержки на врем  его срабатывани . Так как элемент И 18 при этом закрываетс , то импульс с выхода линии 15 задержки проходит линию 16 задержки и поступает на вход элемента И 20, на втором входе которого находитс  также высокий потенциал, поступивший с выхода элемента НЕ 19. Элемент И 20 открываетс , с его выхода импульс через формирователь 2 импульсов записи и пьезоэлемент 4 возбуждает ультразвуковую волну в звукопроводе 1. одновременно с этим обнул ет счетчик 29 и

переводит RS-триггер 27 в единичное состо ние . Канал измерени  перемещени  по координате X в это врем  закрыт. Счетные импульсы с генератора 9 импульсов прохо- 5 д т через элемент И 28 и с жтываютс  в счетчике 29. Через врем 

«-$

где Y - кратчайшее рассто ние между пье0 зоэлементом 4 и магнитной головкой 10, ультразвукова  волна доходит до магнитной головки 10 и наводит в ней импульс ЭДС. Этот импульс через формирователь 11 импульсов считывани  оставл ет RS-триггер

5 23 в прежнем состо нии, переводит RS- триггер 27 в нулевое состо ние и одновременно поступает в линию 13 задержки. Элемент И 28 закрываетс , в счетчике 29 будет записан двоичный код, соответству0 ющий времени t2 распространени  ультразвуковой волны по звукопроводу 1, а следовательно, и перемещению объекта контрол  по координате Y,

С выхода линии 13 задержки импульс

5 переписывает код счетчика 29 в регистр 30 и одновременно запускает одновибратор 9. Далее повтор етс  процесс измерени  и преобразовани  объекта контрол  по координате X.

0 Импульс на вход одновибратора 14 подаетс  с выхода линии 13 задержки с той целью, чтобы обнуление счетчиков 25, 29 происходило не раньше записи кодов в регистры 26, 30. Преобразователь можно ис5 пользовать дл  контрол  двухкоординатных. перемещений в диэлектрической жидкости, наход щейс  в сосуде, стенки которого выполнены их неферромагнитного материала. Дл  этого достаточно поместить в жидкость

0 магнитную головку, жестко св занную с объектом контрол , а под дном сосуда разместить плоскость преобразовател  (фиг.З). Ультразвуковые волны возбуждаютс  и распростран ютс  не в воздухе, а в плоскости

5 из магнитострикционного материала, что повышает помехоустойчивость преобразовател  к высокочастотным шумовым помехам .

Предлагаемое устройство обеспечивает

Claims (2)

1. 0 независимость измерени  перемещений от поворотов и вращени  объекта контрол  вокруг собственной оси, что обусловлено конструкцией магнитной головки. Формула изобретени 

   5 1. Дискретный магнитострикционный преобразователь перемещений, содержащий звукопровод из магнитострикционного материала, укрепленные на нем записывающие элементы и соединенный с ними блок формировани  импульсов записи, считывающий элемент и соединенный с ним блок считывани , и блок измерени  перемещений , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  и повышени  информативности, звукопровод выполнен в виде квадратной пластины, записывающие элементы выполнены в виде пьеаопреобразователей и установлены на двух смежных ее сторонах, считывающий элемент выполнен в виде магнитной головки , установленной с возможностью перемещени  относительно звукопровода, блок измерени  перемещений выполнен в виде генератора импульсов и соединенных с ним двух идентичных каналов измерений перемещений по координатам X и Y, блок считывани  выполнен в виде последовательно соединенных элемента ИЛИ и линии задержки , формировател  импульсов считывани , входом соединенного со считывающей магнитной головкой, а выходом - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с кнопкой Запуск, блок формировани  импульсов записи выполнен в виде последовательно соединенных одно- вибратора, первой и второй линии задержки D-триггера, С-вход которого соединен с выходом одновибратора, D-вход - с его инверсным выходом, первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки, второй вход - с приемным входом D-триггера, последовательно соединенными элементом НЕ и вторым элементом И, вход элемента НЕ соединен с приемным входом D-триггера, второй вход

   Л

   Фм.г

   Редактор А.Мотыль

   Составитель И.Юрьева Техред М.Моргентал

   второго элемента И соединен с выходом второй линии задержки, первым формирователем импульсов записи, вход которого соединен с выходом первого элемента И, а

   выход - с первым пьезоэлементом, вторым формирователем импульсов записи, вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход - с вторым пьезоэлементом а вход одновибратора соединен с выходом

   линии задержки блока считывани , каждый канал измерени  перемещени  выполнен в виде последовательно соединенных RS- триггера, элемента И, счетчика и регистра пам ти, установленные входы триггеров

   объединены и соединены с выходом генератора импульсов, тактовые входы регистров пам ти соединены с выходом линии задержки блока считывани , установочный вход счетчика канала измерени  по координате

   X объединен с информационным входом RS-триггера того же канала и соединен с выходом первого элемента и блока формировани  импульсов записи, установочный вход счетчика канала измерени  перемещени  по координате Y объединен с информационным входом триггера того же канала и соединен с выходом второго элемента и блока формировани  импульсов записи, а выходы регистров пам ти  вл ютс  выходами

   каждого канала измерени .
2. 2. Преобразователь по п. 1, от л и ч а га- щи и с   тем, что магнитна  головка выполнена в виде цилиндрического корпуса и стержн  с обмоткой, установленного коаксиально .

   Фш. з

   Корректор М.Шароши

   W

   1