SU746169A1 - Реверсивный датчик перемещений - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности при контроле перемещений машин и механизмов.

Известен дифференциальный датчик перемещений, содержащий постоянный магнит, связан- ⁵ ный с перемещающимся объектом, герконы и катушки индуктивности, в поле которых размещены герконы, причем включенные герконы с переключающимися контактами, их замкнутые контакты соединены параллельно, а разомкнутые контакты служат для подключения к устройству измерения дифференциальных сигналов, кроме того, к катушкам подсоединен генератор пилообразного напряжения, а Магнит ₎₅ расположен между катушками индуктивности [1].

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, так как погрешность системы измерения зависит от влияния внешних факторов. Например, небольшое отклонение магнита от центра расположения между катушками сразу же приведет к неточности измерения. Это ограничивает диапазон применения устройства. Кроме того, датчик не позволяет измерять пе- ремещения вращающихся тел, например линейный путь колеса. >

Известен также реверсивный датчик перемещений, являющийся наиболее близким по технической сущности к изобретению. Датчик содержит постоянный магнит, связываемый с перемещающимся объектом, источник питация, герконы, соединенные с источником питания, конденсатор и счетчик, причем вторые контакты всех герконов подключены к источнику питания через конденсатор (2].

Его недостатком является низкая точность измерения, обусловленная ложными срабатываниями герконов при колебании магнита между ними. Это определяет значительную эксплуатационную погрешность при использовании датчика для измерения перемещений реальных машин и механизмов и существенно ограничивает диапазон использования датчика.

Целью изобретения является повышение точности путем исключения ложного срабатывания герконов.

Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен катушками индуктивности, в поле которых'размещены герконы, и блоком преобразования сигналов, первый геркон соединен через блок преобразования сигналов ‘й источник питания с обмоткой катушки индуктивности второго геркона, а второй геркон соединен через блок преобразования сигналов и источник питания с обмоткой катушки индуктивности первого геркона, входы счетчика подключены к обмоткам первого и второго герконов. Блок ' преобразования сигналов выполнен на счетных триггерах, элементе НЕ-И, диодах, первый геркон соединен с инверсным входом элемента НЕ-И, выход’. которого подключен к входу счетчика и через диод к обмотке второго геркона, которая соединена с другим входом элемента НЕ-И, параллельно первому геркону и обмотке индуктивности Второго геркона включен счетный триггер и конденсатор, соединенные между собой, а параллельно второму геркону и обмотке индуктивности первого геркона включены другой счетный триггер И конденсатор, также соединенные между собой, счетчик подключен к входу третьего счетного триггера, выход которого соединен с обмоткой второго геркона, а входы подключены к обмотке первого геркона и через другой диод к инверсному входу элемента НЕ-И. Кроме того, блок преобразования сигналов может быть выполнен на мультивибраторе, тиристорах и нагрузочных' ( элементах, первый геркон соединен с обмоткой второго геркона через последовательно включенный нагрузочный элемент, а параллельно первому геркону включен конденсатор, второй геркон соединен с обмоткой первого геркона через другой последовательно включенный нагрузочный элемент, а параллельно второму геркону подключен другой конденсатор, мультивибратор включен параллельно источнику питания, и его выход соединен с тиристорами, включенными параллельно друг другу так, что управляющие входы каждого из них подключены к соответствующим обмоткам герконов, а выходы тиристоров подсоединены к входу счетчика.

На фиг. 1 представлена принципиальная схе- , ма реверсивного датчика перемещений; на фиг. 2 и 3 - принципиальные схемы блоков преобразования сигналов.

Датчик содержит герконы 1 и 2, помещенные в поле катушек 3 и 4 индуктивности, источник 5 питания, блок 6 преобразования сигналов и счетчик 7. Геркон 1 соединяет источник 5 питания через блок 6 преобразования с обмоткой 4 геркона 2, а геркон 2 соединяет источник 5 питания через блок 6 преобразования сигналов с оЙмоткой 3 геркона 1. Один вход счетчика 7 подключен к обмотке 4 второго геркона, а другой его преобразования сигналов (фиг. 2) счетные триггеры 9-11, конденсато-

13, элемент НЕ-И 14 и диоды 15 и 16. соединен с инверсным входом элемен-

14, выход которого подключен к вхо- плоскостью контролируемого колеса на противоположных конпдх его диаметра. На плоскости колеса под герконами укреплен магнит 8.

Блок содержит ры 12 и Геркон 1 та НЕ-И ду счетчика 7 и через диод 16 к обмотке 14 второго геркона. Обмотка 4 подсоединена на другой вход элемента НЕ-И 14, и параллельно ей включен счетный триггер 9 и конденсатор 13, соединенные между собой. Параллельно обмотке 3 геркона 1 включены триггер 11 и конденсатор 12, также соединенные между собой. Выход счетчика 7 подсоединен к входу триггера 10, выход которого подключен к обмотке 4 геркона 2, а входы соединены с обмоткой 3 геркона 1 и через диод 15 с инверсным входом элемента НЕ-И 14.

Второй вариант схемного решения блока 6 преобразования сигналов представлен на фиг. 3. Схема содержит нагрузочные элементы 16 и 17, конденсаторы 18 и 19, мультивибратор 20 и тиристоры 21 и 22. Геркон 1 соединяется с обмоткой 4 геркона 2 через последовательно включенный нагрузочный элемент 16. Параллельно геркону 1 включен конденсатор 18. Второй геркон соединен с обмоткой 3 геркона 1 через последовательно включенный нагрузочный элемент 17, а параллельно второму геркону включен конденсатор 19. Мультивибратор 20 соединен параллельно . источнику питания 5, а его выход соединен с тиристорами 21 и 22, включенными параллельно друг другу. Управляющие входы тиристоров соединены с соответствующими обмотками. Выходы тиристоров 21 и 22 подключены к входу счетчика 7.

Датчик работает следующим образом.

До начала движения колеса оба геркона · 1 и 2 разомкнуты, и напряжение в схеме отсутствует.

При движении колеса вперед'постоянный магнит 8 совершает оборот и проскакивает под первым¹ герконом 1, замыкая его (фиг. 1). Напряжение от источника 5 питания поступает на обмотку 4 геркона 2 через блок 6 преобразования сигналов. В обмотке 4 появляется экранирующее магнитное поле, препятствующее замыканию геркона 2 при прохождении под ним магнита 8 при дальнейшем движении колеса. Время существования поля катушки 4 задается .в блоке 6 преобразования сигналов. Одновременно напряжение от источника 5 питания поступает на вход счетчика 7, представляющего собой, например, электрохимический интегратор, . на котором протекает реакция переноса металла через электролит пропорционально протека вход соединен с обмоткой 3. Сами герконы расположены над ющему через интегратор току, т.е. запись информации о движении колеса вперед. При дальнейшем его движении в этом направлении постоянный магнит 8 замыкает все время геркон 1, схема срабатывает, и на счетчике 7 фик- $ Сируется новое значение.

Если контролируемое колесо начинает дви- гаться в другом направлении, например назад, магнит 8 вначале проходит под герконом 2, который замыкается и подключает источник 5 питания к обмотке 3 геркона 1. При этом напряжение подается на второй вход счетчика 7, и осуществляется корректировка накопленного сигнала о движении колеса вперед (например списывается количество информации, соответствующее пройденному назад пути).

Таким образом, датчик позволяет фиксировать расстояние, пройденное контролируемым объектом, в данном случае колесом, учитывая при этом направление движения объекта.

Блок преобразования сигналов по схеме на фиг. 2 работает следующим образом.

При замыкании геркона 1 триггер 9 устанавливают так, чтобы сигнал с его выхода попадал на обмотку 4. Напряжение с выхода триггера 9 поступает также на инверсный вход элемента НЕ-И 14, запирая его, и на конденсатор 13 и через диод 16 подается на вход счетчика 7. Конденсатор 13 задает время протекания тока через счетчик 7 и существования з₀ поля катушки 4 (пока не разрядится емкость 12). После прохождения магнита 8 под герконом 2 на выходе конденсатора 13 появится сигнал, который перебросит триггер 9 в первоначальное положение. _Э5

При замыкании геркона 2 первым напря-’ жение поступает на триггеры 10 и 11 и на конденсатор 12. Диод 15 препятствует попаданию сигнала на инверсный вход элемента НЕ-И 14. Сигнал с выхода триггера 10 поступает на друГой вход счетчика 7, осуществляется перезапись информации. Емкостью конденсатора ^задается время перезаписи. При разрядке конденса' тора 12 схема возвращается в первоначальное положение. 45

На. фиг. 3 приведена еще одна схема блока 6 преобразования сигналов, которая работает следующим образом.

При замыкании геркона 1 первым сигнал проходит через нагрузочный элемент 17.на ₅₀ конденсатор 18, заряжая его емкость. Одновременно сигнал устанавливает в открытое положение тиристор 21, который пропускает с выхода мультивибратора 20 импульсы положительной полярности на вход счетчика 7. Муль- $₅ тивибратор 20 работает в автоколебательном режиме. На счетчике 7 записывается информация о движении контролируемого объекта вперед. Время записи задается временем раз6 ряда емкости конденсатора 18, при разрядке, которой выключается тиристор 21 и перестает пропускать импульсы на вход счетчика 7.

.При замыкании геркона 2 первым схема работает аналогично. Тиристор 22 пропускает на вход счетчика импульсы отрицательной полярности, что приводит к перезаписи информации на счетчике' 7.

Изобретение имеет следующие преимущества: повышается точность датчика за счет исключения эксплуатационной погрешности при ложном срабатывании герконов, I что достигается защитными магнитными полями катушек и работой электронных схем блоков преобразования сигналов.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в различных отрасл х промышленности при контроле перемещений машин и механизмов. Известен дифференциальный датчик перемещений , содержащий посто нный магиит, св занный с перемещающимс  объектом, герконы и катущки индуктивности, в поле которых размещены герконы, причем включенные герконы с переключающимис  контактами, их замкнутые контакты соединены параллельно, а разомкнутые контакты служат дл  подключени  к устройству измерени  дифференциальных сигналов , кроме того, к катушкам подсоединен генератор пилообразного напр жени , а Магнит расположен мезкду катушками индуктивное™ Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерений, так как погрешность системы измерени  зависит от вли ни  внешних факторов. Например, небольшое отклонение маг нита от центра расположени  между катушками сразу же приведет к неточности измерени . Это ограничивает диапазон применени  устройства. Кроме того, датчик не позвол ет измер ть перемещени  вращающихс  тел, например линейный путь колеса. Известен также ревершвный датчик перемещений ,  вл ющийс  наиболее близким по техничежой сущности к изобретению. Датчик содержит посто нный магнит, св зьтаемый с перемещающикк  объектом, источник пи-т(  , герконы, соецщненные с источником питани , конденсатор и счетчик, причем вторые контакты всех герконов подключены к источнику питани  через конденсатор 2. Его недостатком  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  ложными срабатывани ми герконов при колебании магнита между ними. Это определ ет значительнзоо эксплуата1ШО1шую погрешность при использовании датчика дл  измерени  перемещений реальных машин и механизмов и существенно ограничивает диапазон использовани  датчика. Целью изобретени   вл етс .повышение точности путем исключени  ложного срабатьшани  герконов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчик снабжен катушками индуктивности, в поле которыхразмещены герконы, и блоком преобразовани  сигаалов, первый геркон соединен через блок преобразовани  сиИайбви Источник питани  с обмоткой катушки индуктивносш второго геркона, а -второй геркон соединен через блок преобразовани  сигналов и источник питани  с обмоткой катушки инцуктавности первого геркона, входы счетчика подключены к обмоткам первого и второго герконов. Блок преобразовани  сигаалов выполнен на счетных триггерах, элементе НЕ-И, диодах, первый геркон соед1шен с инверсным входом элемента НЕ-И, выхол. которого подключен к входу счетшка и через диод к обмотке второго геркона , котора  соединена с другим входом элемента НЕ-И, параллельно первому геркону и обмо11се ивдуктивност  второ -о геркона включен счетный триггер и конденсатор, соединенные между собой, а параллельно второму геркону и обмотке индз ктивности первого геркона включены другой счетный триггер и ковденсатор , также соединенные между собой, счетчик подключен к входу третьего счетаого триггера , выход которого соед1шен с обмоткой вто рого геркена, а входы подключены к обмотке первого геркона и через другой диод к инверс ному входу элемента НЕ-И. Кроме того, блок преобразовани  сигналов может быть выполнен на мультивибраторе, тиристорах и на Ьузочных . элементах, первый геркон соединен с обмоткой второго геркона через последовательно включенный нагрузочный элемент, а параллелыю пер вому геркону включен конденсатор, второй геркон соединен с обмоткой первого геркона через другой последовательно включенный нагрузочный элемент, а параллельно второму геркону подключен другой конденсатор, мультивибратор включен параллельно источнику питани , и его выход соединен с тиристорами, вклю чёнными параллельно друг другу так, что управл ющие входы каждого из них подключены к соответствующим обмоткам герконов, а выходы тиристоров подсоединенъ к входу счетчика . На фиг. 1 представлена принципиальна  схема реверсивного датчика перемещений; на фиг. 2 и 3 принципиальные схемы блоков преобразовани  сигналов. Датчик содержит герконы 1 и 2, помещенные в поле катушек 3 и 4 индуктивности, источник 5 питани , блок 6 преобразовани  сигналов и счетчик 7. Геркон 1 соедин ет источник 5 питани  через блок 6 преобразовани  с обмоткой 4 геркона 2, а геркон 2 соедин ет источник 5 питани  через блок 6 преобразованк  сигаалов с оомоткрй 3 геркона 1. Оцин вход счетчика 7 подключен к обмотке 4 второго геркона, а другой его вход соединен с обмоткой 3. Сами герконы расположены над ПЛОСКОСТЬЮ контролируемого колеса на противоположных концах его диаметра. На апоскости колеса под герконами укреплен магнит 8. Блс с 6 преобразовани  сигналов (фиг. 2) содержит счетные триггеры 9-11, конденсаторы 12 и 13, элемент НЕ-И 14 и диоды 15 и 16. Геркон 1 соединен с инверсньш входом элемента НЕ-И 14, виход которого подключен к входу счетчика 7 и через диод 16 к обмотке 14 второго геркона. Обмотка 4 подсоединена на другой вход элемента НЕ-И 14, и параллельно ей включен счетный триггер 9 и конденсатор 13, соединенные между собой. Параллельно обмотке 3 геркоиа 1 включены триггер 11 и конденсатор 12, также соединенные между собой. Выход счетчика 7 подсоединен к входу триггера 10, выход которого подключен к обмотке 4 геркона 2, а входы соединены с обмоткой 3 геркона I и через диод 15 с инверсным входом элемента НЕ-И 14. Второй вариант схемного решени  блока 6 преобразовани  сигналов представлен на фиг. 3. Схема содержит нагрузочные элементы 16 и 17, конденсаторы 18 и 19, мультивибратор 20 и тиристоры 21 и 22. Геркон 1 соедин етс  с обмоткой 4 геркона 2 через последовательно включенный нагрузочный элемент 16. Параллельно геркону 1 включен конденсатор 18. Второй геркон соединен с обмоткой 3 геркона 1 через последовательно включенный нагрузочный элемент 17, а параллельно второму геркону включен конденсатор 19. Мультивибратор 20 соединен параллельно ; источнику питани  5, а его выход соединен с тиристорами 21 и 22, включенными параллельно друг другу. Управл ющие входы тиристоров соединены с соответствующими обмотками. Выходы тиристоров 21 и 22 подключены к входу счетчика 7. Датчик работает следующим образом. До начала движени  колеса оба геркона 1 и 2 разомкнуты, и напр жение в схеме отсутствует . При движении колеса впередпосто нный магнит 8 срверщает оборот и проскакивает под первымгерконом 1, замыка  его (фиг. 1). Напр жение от источника 5 питани  поступает на обмотку 4 геркона 2 через блок 6 преобразовани  сигналов. В обмотке 4 по вл етс  экранирующее магнитное поле, преп тствующее замьжанию геркона 2 при прохождении под ним магнита 8 при дальнейшем движении колеса, Врем  существовани  пол  катущки 4 задаетс  в блоке 6 преобразовани  сигналов. Одновременно напр жение р.т источника 5 питани  поступает на вход счетчика 7, представл ющего собой, например, электрохимический интегратор, на котором протекает реакди  переноса металиа через электролит пропорционально Протека57 ющему через интегратор току, т.е. запись информации о движении колеса вперед- При дал нейшем его движении в этом направлении посто нный магнит 8 замыкает все врем  геркон 1, схема срабатьшает, и на счетчике 7 фик Сируетс  новое значение. Если контролируемое колесо начинает днигатьс  в другом направлении, например назад, магнит 8 вначале нроходит под герконом 2, к торый замыкаетс  и подключает источник 5 пи тани  к обмотке 3 геркона 1. При этом напр  жение подаетс  на второй вход счетчика 7, и осуществл етс  корректировка накопленного сигнала о движении колеса вперед (например списьгоаетс  количество информации, соответствующее пройденному назад пути). Таким образом, датчик позвол ет фиксировать рассто ние, пройденное контролируемым объектом, в данном случае колесом, учитыва  при этом направление движени  объекта. Блок преобразовани  сигналов по схеме на фиг. 2 работает следующим образом. При замыкании геркона 1 триггер 9 устанавливают так, чтобы сигнал с его выхода попадал на обмотку 4. Напр жение с выхода триггера 9 поступает также на инверсный вход элемента НЕ-И 14, запира  его, и на конденсатор 13 и через диод 16 подаетс  на вход счетчика 7. Конденсатор 13 задает врем  протекани  тока через счетчик 7 .и существовани  пол  катущки 4 (пока не разр дитс  емкость 12). После прохождени  магнита 8 под герконом 2 на выходе конденсатора 13 по витс  сигнал, который перебросит триггер 9 в перво начальное положение. При замыкании геркона 2 первым напр жение поступает на триггеры 10 и 11 и на кон денсатор 12. Диод 15 преп тствует попаданию сигнала на инверсный вход элемента НЕ-И 14. Сигнал с выхода триггера Ш поступает на дру Гой вход счетчика 7, осуществл етс  перезапис информации. Емкостью конденсатора 12 задаетс  врем  перезаписи. При разр дке конденсатора 12 схема возвращаетс  в первоначальное положение. На, фиг. 3 приведена еще одна схема блока 6 преобразовани  , котора  работает следующим образом. При замыкании геркона 1 первым сигнал проходит через нагрузочный элемент 17.на конденсатор 18, зар жа  его емкость. Одновременно сигнал устанавливает в открытое положение тиристор 21, который пропускает с выхода мультивибратора 20 импульсы положительной пол рности на вход счетчика 7. Мультивибратор 20 работает в автоколебательном режиме. На счетчике 7 записываетс  информаци  о движении контролируемого объекта вперед. Врем  записи задаетс  временем разр да емкости конденсатора 18, при разр дке, которой выключаетс  тиристор 21 и перестает пропускать импульсы на вход счетчика 7. .При замыкании геркона 2 первым схема работает аналогично. Тиристор 22 пропускает на вход счетчика импульсы отрицательной пол рности , что приводит к перезаписи информации на счетчике 7. Изобретение имеет следующие преимущества: повышаетс  точность датчикв за счет исключени  эксплуатационной погрешности при ложном срабатьгааиии герконов, I что достигаетс  защитными магнитными пол ми катушек и работой электронных схем блоков преобразовани  сигналов. Формула изобретени  1. Реверсивный дагшк перемещений, содержащий посто нный магнит, св зываемый с перемещающимс  объектом, источник питани , герконы, соединенные с источником питани , конденсатор и счетчик, отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности путем исключени  ложных срабатьгеаний герконов , он снабжен катушками индуктивности, в поле которых размещены герконы, и блоком преобразовани  -сигналов, первый геркон соединен через блок преобразовани  сигналов и ис; тгочник питани  с обмоткой катушки индуктивности второго геркона, а второй геркон соединен через блок преобразовани  с гналов и источник питани  с обмоткой катушки индуктивности первого геркона, выходы счетчика подключены к обмоткам первого и второго герконов . 2. Реверсивный датчик по п. 1, о т л ичающийс  тем, что блок преобразовани  сигналов вьшолнен на счетных триггерах, элементе НЕ-И и диодах, первый геркон соединен с инверсным входом элемента НЕ-И, выход которого подключен к входу сметчика и через диод к обмотке второго геркона, котора  соединена с другим входом элемента НЕ-И, параллельно первому геркону и обмотке индуктивности второго геркона включен счетный триггер и конденсатор, соединенные между собой, а паралелльно второму геркону и обмотке индуктивности первого геркона включень другой счетный триггер и конденсатор, также соединенные между собой, счетчик подключен к входу третьего счетного триггера, выход которого соединен с обмоткой второго геркона, а входы подключены к обможе первого геркона и черлз другой диод к инверсному входу элемента НЕ-И. 3. Реверсивный датчик по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, чта блок преобразовани  сигналов вьшолнен на мультивибраторе, Гирису .746169 торах и нагрузочных элементах, первый геркон соединен с обмоткой второго, геркона через последовательно включенный нагрузочньш эле . мент, а параллелысо первому геркону включен кооденсатор, второй геркон соединен с обмот- s кой первого через другой последовательно включенный нагрузоч1|ый элемент, а параллельно второму геркону подключен другой кс зденсатор, мультивибратор включён параллельно источнику питани , и его выход соединен О с тиристорами, включенными параллельно друг другу так, что управл ющие входы каждого из них подключены к соответствунмцим обмоткам герконов, а выходы тиристоров подсоединешл к входу счетчика. . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 474003, кл. G 08 С 9/04, 1975.
2. 2.Авторс сое свидетельство СССР N 477440, кл. G 08 С 9/04, 1975 (протопш).

   йЛ ЛЙлЙО й.

   У f

   иг g