SU409270A1 - Цифровой датчик линейных перемещений - Google Patents

Description

1

Устройство относитс  к системе aetolviaTHческого контрол  и регулировани .

Известны цифровые датчики линейных перемещений , содержащие механический резонатор , соединенный с генератором возбуждени , бесконтактный измерительный элемент, выполненный в виде Последовательно расположенных осветител , диафрагмы и фотоприемника , к выходу которого подключен усилитель, и реверсивный счетчик.

Предлагаемое устройство отличаетс  тем, что В нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадени , лричем один из входов каждого логического элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, другой вход - с одними выходами генератора возбуждени , другие два выхода генератора через умножитель частоты св заны со счетным входом реверсивного счетчика, а входы управлени  счетч.ика- с выходами логических элементов.

Такое выполнение позвол ет повысить точность и надежность работы устройства.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема датчика; на фиг. 2 - эпюры, по сн ющие работу устройства.

Датчик содержит механический резонатор 1, генератор 2 возбуждени , осветитель 3, диафрагму 4, фотоприемник 5, усилитель 6, логические элементы 7 совпадений, реверсивный счетчик 8, умножитель 9 частоты.

Механический резонатор выполнен в виде струны или камертона, подключенного к автогенератору возбуждени , предназначенного дл  генерировани  периодического электрического сигнала, вызывающего синхронные механические колебани  резонатора (магнитна  система на рисунке дл  простоты не показана ). Резонатор помещен перпендикул рно световому потоку, создаваемому осветителем 3 и диафрагмой 4. В исходном положении оптическа  система (не показанна  дл  простоты на чертеже) проектирует изображение диафрагмы 4 на поверхность резонатора, который перекрывает оптическую св зь осветител  и фотоприемника 5. Диафрагма механически св зана с входом датчика, на который лоступает измер емое перемещение X, направленное

перпендикул рно положению равновеси  струны . Выход фотоприемника через усилитель 6 соединен с входами логических элементов 7 совпадени , а вторые входы этих элементов- с выходами управлени  генератора 2. На выходах управлени  генератора при его работе присутствуют сигналы пр моугольной формы, синхронные с напр жением на входе .иозбуждени  генератора, при этом длительность сигналов управлени  однозначно определ ют

пр мой и обратный ход напр жени  возбуждени . Пр мым ходом при этом считаетс  восход щий участок напр жени  возбуждени  между точками экстремумов, а обратным ходом - нисход щий, падающий участок этого напр жени . Выходы логических элементов Ьоедииены с входами управлени  цифрового измерител  - реверсивного счетчика 8.

Реверсивный счетчик предусмотрен дл  сложени  и вычитани  счетных импульсов частотой /о, поступающих на его счетный вход, соединенный с выходом умножител  9 частоты, вход которого св зан с выходом генератора 2.

Работает предлагаемый датчик следующим образом.

При работе автогенератора, образованного резонатором 1 и генератором 2, резонатор приводитс  в колебательное движение, описываемое выражением

Ху : Х Sin - t,

где Хт, т - амплитуда и лериод колебаний соответственно.

Струна резонатора периодически открывает и перекрывает оптическую св зь осветител  3 и фотоприемника 5. При этом на выходе усилител  6 фотоприемнИКа формируютс  отсчетные имлульсы, например, в моменты перекрыти  светового потока изображени  диафрагмы телом струны. Под действием измер емого перемещени  диафрагма смещаетс  на величину X. Разность временных интервалов t и tz между отсчетными импульсами (см. фиг. 2), формируемыми за один период колебани  струны резонатора, равна

. - 4 - (Y ± 2) - (т ± 2) ± Величина Л определ етс  из равенства

.т- t.

откуда

М - arcsin -- 271Х

Отсчетные имлульсы с усилител  распредел ютс  сигналами управлени  с генератора с помощью логических элементов так, что импульсы , формируемые при пр мом ходе струны резонатора, подаютс  на вход сложени  счетчика, перевод  его в режим суммировани 

импульсов с умножител  частоты, который уможает в п раз частоту напр жени  возбуждени .

В св зи с этим /0 - Импульсы, формируе р

мые фотоприемииком и усилителем во -врем  обратного хода струны резонатора, лоступают на вход вычитани  счетчика, перевод  его в режим .вычитани  импульсов о. Остаток ДЛ, фиксируемый в счетчике в конце каждого лериода измерени , равен

ДЛ fо (А - 4) ± arcsin

тоА„,

2п. X

- arcsin - х„,

откуда

.

Величины Хт, п известны заранее, поэтому остаток кода АЛ в реверсивном счетчике однозначно опред-ел ет величину и знак цифрового эквивалента измер емого перемещени  X.

Формирование счетных импульсов непосредственно из сигнала возбуждени  устран ет погрешность измерени , вызываемую нестабильностью частоты колебаний струны резонатора .

Предмет изобретени 

Цифровой датчик линейных леремещений, содержащий механический резонатор, соединенный с генератором возбуждени , бесконтактный измерительный элемент, .выполненный в виде последовательно расположенных осветител , диафрагмы и фотоприемника, к выходу которого подключен усилитель, и реверсивный счетчик, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности работы устройства, в нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадени , причем один из входов каждого логического элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, а другой вход соединен с одними выходами генератора возбуждени , другие выходы которого через умножитель частоты соединены со счетным

входом реверсивного счетчика, входы управлени  .которого соединены с выходами логических элементов.

Фиг /

//г. 2