SU480103A1 - Устройство дл измерени угловых и линейных перемещений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  прецизионного , измерени  угловых и линейных перемещений.

Известны устройства измерени  угловых и линейных перемещений, содержащие фотоприемники , соединенные с соответствующими усилител ми, и реверсивный счетчик с цифровым табло дл  индикации измер емой величины в виде дес тичного числа. Точность измерени  в подобных устройствах определ етс  HiaroM растровой шкалы, величина которого ограничиваетс  технологическими трудност ми изготовлени  и сопр жени  растровых шкал с малым шагом.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  угловых и линейных перемещений .

Предлагаемое устройство дл  измерени  угловых и линейных перемещений отличаетс  тем, что в него введены аналого-цифровые преобразователи и логический блок, выполненный на логических схемах «ИЛИ и «И - НЕ. Выходы первых четырех схем «ИЛИ соединены с одним из входов соответствующих нар схем «И - НЕ, выходы которых подключены ко входам п той и шестой схем «ИЛИ. Входы первых четырех схем «ИЛИ соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых .преобразователей, пр мые выходы которых соединены с другими входами

первой, третьей, шестой и восьмой схем «И- НЕ, а инверсные - с другими входами второй , четвертой, п той и седьмой схем «И- НЕ логического блока. Выходы п той и шестой схем «ИЛИ логического блока подключены ко входам реверсивного счетчика.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства дл  измерени  угловых и линейных перемещс: -НИИ; «а фиг. 2 - функциональна  электричеека  измерительна  схема; на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие принцип делени .

Устройство содержит фотоприемники 1 и 2 с пространственным сдвигом осей одного относительно другого на 1/4 шага растровой шкалы, выходы которых через усилители 3, 4 соединены со входами соответствзюших аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 5, 6. Выходы АЦП объединены общим логическим

блоком 7, который в зависимости от направлени  перемещени  выдает счетные импульсы на выход или на выход U - . Реверсивный счет импульсов и индикацию результата измерени  осуществл ет реверсивный счетчик 8.

Электрическа  измерительна  схема (фиг. 2) состоит из АЦП 5 и 6 и логического блока 7. Пр мые и инверсные выходы -пороговых элементов 9-13 АЦП 5 через дифференцирующие цепи 14-23 подключены ко входам

схем «ИЛИ 24 и 25 блока 7, а пр мые и инверсные выходы пороговых элементов 26-30 АЦП 6 через дифференцирующие цепи 31-40 подключены ко входам схем «ИЛИ 41 и 42 логического блока 7. На фиг. 2 дифференцированные сигналы пороговых элементов аналого-цифровых преобразователей обозначены следующим образом: Cia, Сп, Gig, €21 и Сгз - импульсы срабатывани  и Он, Oje, Oig, О2о и 022 - импульсы отпускани  пороговых элементов АЦП 5; Сз2, Сз4, Сзб, Сзз и С - импульсы срабатывани  и Озь Озз, Оз5, Озт и Оз9 - импульсы отпускани  пороговых элементов АЦП 6.

Выходы каждой схемы «ИЛИ 24, 25, 41 и 42 раздвигаютс , « через соответствующие схемы «И-НЕ 43-50 соедин ютс  с входами логических схем «ИЛИ 51 и 52. Вторые входы логических схем «И - НЕ 43, 45 соединены с пр мым выходом порогового элемента 27, схем «И - НЕ 44 и 46 - с инверсным выходом порогового элелмента 29, схем «И - НЕ 48 и 50 - с пр мым выходом порогового элемента 10,- схем «И - НЕ 47 и 49 - с инверсным выходом Порогового элемента 12.

С выхода схемы «ИЛИ 51 () либо с выхода схемы «ИЛИ 52 (U - ) снимаютс  счетные импульсы и регистрируютс  реверсивным счетчиком.

При перемещении лодвижной растровой шкалы относительно неподвижной происходит изменение светового потока, которое преобразуетс  фотоприемйика-ми 1 и 2 IB два синусоидальных напр жени , сдвинутые одно относительно другого на 1/4 периода (сдвиг обусловлен престра«ственным расположением фотоприемников ). Эти напр жени  поступают на входы усилителей 3, 4 и далее на входы АЦП 5, 6.

Принцип делени  лериода синусоидального напр жени  на определенное число равных частей основан на том, что синусоиду на участках от -45° до ,+45° 1И от .+ 135° до +225° (см. фиг. 3), т. е. в интервале (-0,7 Um, +0,7 i/m), можно считать линейной (Ит--амллитуда сигнала «а входе АЦП).

Очевидно, что квантование линейных участков синусоидального напр жени  по уровню с шагом квантовани  AL (фиг. 3) однозначно определ ет деление соответствующих участков периода еи«усоидального напр жени  на определенное число равных частей. Квантование синусоиды происходит как «а восход щем линейном участке, когда пороговые элементы АЦП срабатывают, так и на нисход щем, когда они отпускают.

Квантование линейных участков двух синусоидальных Напр жений LJi и Uz, сдвинутых одно относительно другого на четверть периода , выделение моментов срабатывани  (Cis,

Ci7, Ci9, €21, С23, Сз2, Сз4, Сзб, Сз8 И - ИМ (цульсы срабатьгвани ) и моментов отпускани  (Ом, Oi6, Oi8, 020, 022, Озь Озз, Оз5, Оз7 и Оз9 - импульсы отпускани ) -пороговых элементов АЦП объединение импульсов от обоих АЦП позвол ет разделить период синусоидального сигнала на определенное число равных частей (фиг. 3).

Учитыва  определенные логические соотношени  между импульсами с выходов логических схем «ИЛИ 24, 25, 41 и 42 и потенциальными .сигналами с пр мых выходов пороговых элементов 10, .27 и инверсных выходов пороговых элементов 12, 29 логический блок объедин ет импульсы в одну цепь и выдает их либо на выход (У+либо на выход U-, определ  

тем самым направление перемещени . Реверсивный счет импульсов и индикацию результата осуществл ет реверсивный счетчик.

В предлагаемом устройстве дл  измерени  угловых и линейных перемещений осуществл етс  деление периода синусоидального сигнала на 20 частей (фиг. 3). Повышение числа делений периода синусоидального сигнала и достижение более высокой точности измерени  перемещений возможно за счет увеличе-.

«и  числа пороговых элементов каждого АЦП. В общем случае

,

где Л - число делений периода синусоидального сигнала; д - число пороговых элементов каждого АЦП. При этом необходимо выполнение услови 

,5 At/

где АС - погрешность нелинейности квантуемого участка синусоидального сигнг, &U - шаг квантовани .

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  угловых и ии«ейных леремещений, содержащее фотопрнкмники , соеди ненные с соответствующими усилител ми , и реверсивный счетчик, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  перемещений, в него введены аналого-цифровые преобразователи и логический блок, выполненный на логических схемах «ИЛИ и «И - НЕ, причем выходы первых

четырех схем «ИЛИ соединены с одним из входов соответствующихпар схем «И - НЕ, выходы которых подключены ко входам п той и щестой схем «ИЛИ, входы первых четырех схем «ИЛИ соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей , пр мые выходы которых соединены с другими входами первой, третьей, шестой и восьмой схем «И - НЕ, а инверсные - с другими входами второй, четвертой, л той и

седьмой схем «И - НЕ логического блока, выходы п той и шестой схем «ИЛИ логического блока подключены ко входам реверсивного счетчика.

Перемещениё