SU982050A1

SU982050A1 - Device for cyclic conversion of displacement to code

Info

Publication number: SU982050A1
Application number: SU813287736A
Authority: SU
Inventors: Владимир Степанович Шикалов
Original assignee: Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт
Priority date: 1981-05-12
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1982-12-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(54) DEVICE FOR CYCLIC TRANSFORMATION OF MOVEMENT TO CODE

1one

Изобретение относитс к системам контрол и преобразовани перемещений в электрический сигнал, а именно к устройствам дл циклического преобразовани углового перемещени в код, .The invention relates to systems for monitoring and converting movements into an electrical signal, namely, devices for cyclically converting angular movement into a code.

Известно устройство дл циклического преобразовани угла поворота вала в код, содержащее два звукопровода , выполненные в виде полуколец, концы которых зажаты в глушител х, ВХОДНОЙ и выходной электроакустические преобразователи и генератор имПУЛ1 СОВ и 11 VA device is known for cyclically converting an angle of rotation of a shaft into a code containing two sound ducts, made in the form of half-rings, the ends of which are clamped in silencers, the INPUT and output electroacoustic transducers and the generator IMPUL1 COM and 11 V

Недостатс к этого Устройства состоит в его сравнительно невысокой точности .The disadvantage of this device is its relatively low accuracy.

Наиболее близким ксвоему техническому решению к данному вл етс устройство дл циклического преобразовани углового перемещени в код, содержащее звукопровод в виде кольца, выполненный из магнитострикционного материала, концы которого дл устранени отражений зажаты глушителем, датчик циклов, входной электроакустический преобразователь подключенный к выходу усилител записи , выходной электроакустический преобразователь,св занный с переме-,The closest technical solution to this is a device for cyclically converting angular displacement into a code containing a sound conductor in the form of a ring made of magnetostrictive material, the ends of which are clamped by a silencer to eliminate reflections, a sensor of the cycles, an input electroacoustic converter connected to the output of the recording amplifier, output electroacoustic transducer associated with

щакщимс объектом и подключенный к усилителю считывани , триггер, элементы И и ИЛИ, причем выход усилител считывани соединен с одним из входов элемента.И, к другому входу которого подключен выход триггера, а выход датчика циклов подключен на вход триггера и на один, из входов элемента ИЛИ, другой вход которого the object and connected to the read amplifier, the trigger, the elements of AND and OR, the output of the read amplifier is connected to one of the inputs of the element. And, to the other input of which the output of the trigger is connected, and the output of the cycle sensor is connected to the trigger input and to one of the inputs an OR element whose other input

10 соединен с выходом элемента И, а; выход элемента ИЛИ - с входом усилител записи t.2.10 is connected to the output of the element And, and; output element OR - with the input of the recording amplifier t.2.

Однако зто устройство имеет низкие разрешающую способность и точ15 ность преобразовани при небольших пределах изменени перем цени .However, this device has a low resolution and accuracy of conversion with a small range of variation.

Цель изобретени - повышение точности и разрешающей сп.особности. устройства ;дл циклического преобразова20 ни углового перемещени в коД.The purpose of the invention is to improve the accuracy and resolution capabilities. devices; for cyclic conversion; 20 no angular displacement in the code.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл цйкличес-. кого преобразовани перемещени в код, содержащее звукопровод из маг25 нитострикционного материала, концы которого зажаты в глушителе, входной неподвижный и выходной св занный с валом электроакустические преобразователи , подключенные соответст30 венно к выходу усилител записи и к входу усилител считывани , выход усилител считывани соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к одному входу элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход датчика циклов , .выход элемента ИЛИ соединен с входом усилител записи, и триггер, введены второй и третий элементы И, счетчик импульсов в цикле, счетчик выходных импульсов, инвертор, дешифратор , дешифратор и генератор импуль сов , выход датчика циклов подключен jK установочным входам счетчика импул сов в цикле, счетчика выходных импульсов , и к первому входу триггера, выход усилител считывани соединен с первым входом второго элемента И и с сигнальным входом счетчика числа импульсов в цикле, выход которого соединен с входом дешифратора, (и - 1)-и выход дешифратора соединен с вторым входом первого элемента И и через инвертор - с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к второму входу триггера, выход триггера соединен с первым входом третьего элемента И, к второму входу которого подключен генерато импульсов, выход третьего элемента И. соединен с сигнальным входом счетчика выходных импульсов. На чертеже изображена струк-гурна схема устройства. Устройство дл циклического преобразовани перемещени в код содержит эвукопровод 1, глушитель 2, выходной электроакустичекий преобразователь- 3, св занный с валом 4, усилитель 5 считывани , входной элек . троакустический преобразователь 6, усилитель 7 записи, первый, второй и третий элементы И 8-10, счетчик 11 импульсов в цикле, дешифратор 12 элемент ИЛИ 13, датчик 14 циклов, счетчик 15 выходных импульсов, триг гер 16, инвертор 17, генератор 18 импульсов. Устройство работает следующим об разом. При поступлении одиночного импуль са (старт-импульса) с датчика 14 циклов счетчик 11 числа импульсов в .цикле и счетчик 15 выходных импульсов устанавливаютс в нулевое состо ние. Старт-импульс, отмечающий начало временного интервала, поступает также на вход триггера 16 и уста навливает его в такое состо ние, чт бы сигнал с его выхода был разрешаю щим дл элемента И 10. При этом через элемент И 10 на счетчик 15 начи нают поступать импульсы от генерато ра 18, имеющего высокую стабильност частоты. Кроме старт-импульс с выхода датчика 14 циклов поступает через элемент ИЛИ 13 на вход уси лител 7 записи, а затем на обмотку входного преобразовател 6. Под.действием этого усиленного импульса в звукопроводе 1 в зоне его пр мого преобразовани вследствие пр мого эффекта магнитострикции возникает импульс механического напр жени . Этот импульс распростран етс по звукопроводу 1 со скоростью звука и поступает в зону обратного преобразовани выходного преобразовател 3, где он вследствие обратного эффекта магнитострикции преобразуетс в электрический сигнал, который затем усиливаетс и формируетс в импульс усилителем 5 считывани . .Этот импульс задерживаетс по отношению к стартимпульсу при нулевой скорости перемещени измер емого объекта и при минимальной рабочей температуре на врем -JQA Vie где. - длина звукопровода.между, входным б и выходным 3 преобразовател ми. Если скорость перемещени объектта больше нул , то за врем t }ал Р боча длина звукопровода между входным 6 и выходным 3 преобразовател ми измен етс на величину . что в свою очередь вызывает приращение времени задержки на величину дх J. --. гоАпер- V.. го Изменение окружающей температуры на л Т о относительно минимaJIьнoй рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину , т-адт - -гад так как температурный коэффициент задержки j- дл звукопроводов из различных материалов может иметь полозкительный или отрицательный знак, а величина его определ етс температурными изменени ми Van и длины звукопровода . Таким образом, на выходе усилител 5 считывани по вл етс первый импульс, который задерживаетс по отнс аению к старт импульсу с учетом вли ни скорости перемещени объекта и изменени окружающей температуры на врем т . Этот импульс поступает на вход счетчика 11 числа импульсов в цикле, а также на один из входов первого элемента И 8 и второго элемента И 9. На другой вход элемента И 9 поступает запрещающий потенциал с выхода инвертора 17, на вход которого посту пает потенциал с (yi--)-ro выхода де шифр атора 12, и поэтому на выходе элемента И 9 отсутствует импульс. В то же врем на второй вход эле мента И 8 поступает раэрешающий потенциал с ( и--1)-выхода дешифратора 12, и поэтому импульс, снимаемый ,с усилител 5 считывани , проходит через элемент И 8, элемент ИЛИ 13, -поступает на усилитель 7 записи и, совершив циркул цию по вышеприведен ной цепи, вновь по вл етс на выход усилител 5 считывани через врем i HI относительно старт-импульса, вл сь вторым в частотной последовательности , где . - м Ч ЧаАперЭтот второй импульс, вновь совер шив циркул цию по приведенной цепи, по вл етс на выходе усилител 5 считывани через врем Ь i, относите но старт-импульса и,,- и/2- га пер и т.д. Таким образом, на выходе усилите л 5 считывани формируетс последо , вательн6сть импульсов с нарастающим периодом повторени , где каждый последующий период между, импульсами превышает предыдущий на величину Эти импульсы подсчитываютс счетчико 11 числа импульсов в цикле, причем (И-)-й импульс этой последовательности проходит через первый элемент И 8 и далее по цепи циркул ции и, кроме этого, поступа на вход счетчи ка 11, вызывает по вление на ( выходе дешифратора 12 запрещающего потенциала дл элемента И 8, а на выходе инвертора 17 по вл етс раэрешающий потенциал дл элемента И 9 После этого цепь циркул ции импульсо разрываетс , и очередной ц-й импульс ( стоп-импульс), по вл ющийс на выходе усилител 5 считывани , проходи только через элемент И 9 на выход триггера 16, устанавлива его в состо ние , при котором элемент И 10 заскрываетс , и прекращаетс поступление импульсов с генератора 18 на вхо счетчика 15. Таким образом, в каждом цикле, за даваемом датчиком 14 циклов, происхо дит преобразование перемещени в час тоту,.котора в свою очередь преобра зуетс в интервал заданной длительности , равный времени между стартимпульсом и стоп-импульсом Чу,(1-)лЧаАпер или с учетом приведенных соотношений . . ЬОА ъоАпер -ъоАт) Отсюда следует, что полученный интервал времени-tНи соответстйующий измер емому перемещению в момент действи старт-импульса в каждом цикле, состоит из действительного значени Ьид-- t aA и приращени utj,-:Vi(.r±.u,t, 1 .)обусловленного погрешностью из-за, вли ни скорости перемещени объекта и изменени окружающей температуры. Дл устранени вли ни погрешности д-Ьи на число импульсов, подсчитанных в счетчике 15 импульсов, необходимо , чтобы ,, где TM - период повторени импульсов генератора 18. Отсюда с учетом приведенных соотношений определ ем требуемую величину И дл верхнего предела измер емого перемещени . УперСьр макс (. Ъ8 Nvatc в случав использовани звукопрсвода с положительным темперг.турным коэффициентом задержки к Т М - o-V D И -ъь пер ()/ в случае использовани звукопровода с отрицательным температурным коэффициентом задержкиЗ. Счетчик 15 импульсов преобразует -интервсш времени t в число импульсов , в котором зафиксировано число MT у - Ь и . Л t ьад JH Т Ти так как по условию т, Таким образом, чем большим будет число и при одинаковом-.дд , тем будет большим зафиксировано число импульсов Ы в счетчике 15 и, следовательно , тем будет выше точность и раэрешсцоща способность преобразовани перемещени в цифровой код. Увеличение Vi и , а значит увеличение точности преобразовани может быть достигнуто при использовании звукопровода с минимальным температурным коэффициентом задержки 7 и, если это возможно, путем уменьшени скорости перемещени /лер измер емого объекта. Наибольша точность преобразовани может быть достигнута при использовании эвукопровода с отрицательным температурным коэффициентом задержки 7 точность может быть резко , увеличена, если условие IV, 5 :тУзд ° Дл удобства приведенного анализа ,- заключающегос в устранении неоднозначности знака слагаемого , прин т отсчет изменени температуры относительно минимальной рабочей температуры.The goal is achieved by the fact that the device for cyclic-. Conversion of motion into a code containing a sump from a magnetostrictive material, the ends of which are clamped in a muffler, input stationary and output shaft-connected electroacoustic transducers connected respectively to the output of the recording amplifier and to the input of the read amplifier, the output of the read amplifier is connected to the first input the first element AND, the output of which is connected to one input of the element OR, to the other input of which the output of the cycle sensor is connected, the output of the element OR is connected to the force input record bodies, and trigger, entered the second and third elements AND, a pulse counter in the cycle, an output pulse counter, an inverter, a decoder, a decoder and a pulse generator, the output of the cycle sensor is connected jK to the installation inputs of the pulse counter in the cycle, the output pulse counter, and to the first trigger input, the output of the read amplifier is connected to the first input of the second element I and to the signal input of the pulse number counter in the cycle, the output of which is connected to the input of the decoder, and the output of the decoder is connected to the second input of the first elec And through the inverter - with the second input of the second element, the output of which is connected to the second trigger input, the output of the trigger is connected to the first input of the third element And, to the second input of which the pulse generator is connected, the output of the third element I. is connected to the signal input of the output counter pulses. The drawing shows the structural scheme of the device. The device for cyclically converting movement into a code contains evukoprovod 1, a silencer 2, an output electroacoustic transducer-3 connected to the shaft 4, a read amplifier 5, an input elec. troacoustic converter 6, recording amplifier 7, first, second and third elements AND 8-10, pulse counter 11 in a cycle, decoder 12 element OR 13, sensor 14 cycles, counter 15 output pulses, trigger 16, inverter 17, pulse generator 18 . The device works as follows. When a single pulse (start-pulse) arrives from the sensor of 14 cycles, the counter 11 of the number of pulses in the cycle and the counter 15 of the output pulses are set to the zero state. The start-pulse, which marks the beginning of the time interval, also enters the input of the trigger 16 and sets it in such a state that the signal from its output is resolving for the element 10. At the same time, through the element 10 it is started to arrive at the counter 15 pulses from generator 18, which has a high frequency stability. In addition to the start-pulse, the output of the sensor 14 cycles goes through the OR element 13 to the input of the recording amplifier 7, and then to the winding of the input converter 6. Under the action of this amplified pulse in the sound duct 1 in the area of its direct conversion, the direct magnetostriction appears impulse mechanical stress. This pulse propagates along the sound duct 1 at the speed of sound and enters the inverse transform zone of the output transducer 3, where, due to the inverse effect of magnetostriction, it is converted into an electrical signal, which is then amplified and formed into a pulse by the read amplifier 5. This pulse is delayed with respect to the start pulse at a zero speed of movement of the measured object and at the minimum operating temperature for the time -JQA Vie where. - the length of the acoustic duct. between, input b and output 3 converters. If the moving speed of the object is greater than zero, then during time t} al P barrel the length of the sound duct between the input 6 and output 3 converters changes by an amount. which in turn causes an increase in the delay time by the value of dx J. -. GoAp-V .. th The change in ambient temperature per l T o relative to the minimum operating temperature causes an additional change in the delay time by an amount, t-adt - -hgh, as the temperature coefficient of the delay j- for sound conduits of different materials may have a drop or negative sign, and its magnitude is determined by the temperature variation of the van and the length of the acoustic duct. Thus, at the output of the readout amplifier 5, a first pulse appears, which is delayed in relation to the start pulse, taking into account the influence of the object moving speed and the change in ambient temperature by time t. This pulse arrives at the input of the counter 11 of the number of pulses in the cycle, as well as at one of the inputs of the first element And 8 and the second element And 9. The other input of element And 9 receives the inhibitory potential from the output of the inverter 17, the input of which is supplied with potential ( yi -) - ro output de code of ator 12, and therefore at the output of the element And 9 there is no impulse. At the same time, the second input element And 8 receives the resolving potential from the (and - 1) output of the decoder 12, and therefore the pulse taken from the amplifier 5 reading passes through the element 8, the element OR 13 enters the write amplifier 7 and circulating through the above circuit, reappears at the output of the read amplifier 5 in time i HI with respect to the start-pulse, being the second in the frequency sequence, where. - m ChaPaE This second pulse, once again circulating along the reduced circuit, appears at the output of the readout amplifier 5 after time b i, relate to the start-pulse and, - and / 2 hectare and so on. Thus, at the output of the amplification of 5 readings, a sequence of pulses with an increasing repetition period is formed, where each successive period between pulses exceeds the previous one by the value. These pulses are counted on the counter 11 of the number of pulses in a cycle, and passes through the first element 8 and further along the circulation circuit and, moreover, entering the input of the counter 11, causes the appearance at the (output of the decoder 12 an inhibitory potential for the element 8), and at the output of the inverter 17 appears The resolving potential for the AND 9 element. After this, the circulation circuit of the pulse is broken, and the next c-th pulse (stop pulse) appearing at the output of the read amplifier 5 passes only through the AND 9 element to the output of the trigger 16, setting it to In this case, in each element And 10 closes, the pulses from the generator 18 to the counter 15 are stopped. Thus, in each cycle, after the sensor gives 14 cycles, the movement is converted into a frequency, which in turn turns into set interval It is equal to the time between the start pulse and the Chu stop impulse, (1-) lFaAper or with regard to the above relations . BOA BAOArpAoAt From this it follows that the time interval obtained, tNi, corresponding to the measured displacement at the time of the start-pulse in each cycle, consists of the actual value bid-t aA and the increment utj, -: Vi (.r ± .u , t, 1.) due to the error due to the influence of the speed of movement of the object and the change in ambient temperature. To eliminate the influence of the error db on the number of pulses counted in the counter 15 pulses, it is necessary that, where TM is the pulse repetition period of the generator 18. Hence, taking into account the correlation given, we determine the required AND value for the upper limit of the measured displacement. Uper max (.b8 Nvatc in case of using a sound transducer with a positive temperature coefficient delay coefficient to T M - oV D And is a trans () / in the case of using a conduit with a negative temperature coefficient delay 3. The pulse counter 15 converts -interval time t into a number pulses, in which the number MT is fixed y - b and .L t qad JH T Ti, as by condition t, Thus, the larger the number will be and with the same-. dd, the greater the number of pulses Ы will be recorded in the counter 15 and, therefore, the higher the accuracy and p Amplification of the ability to convert movement into a digital code. Increasing Vi and, therefore, increasing the accuracy of the conversion can be achieved using a sound line with a minimum temperature coefficient of delay 7 and, if possible, by reducing the speed of movement / lehr of the object being measured. achieved when using evukoprovod with a negative temperature coefficient of delay 7, the accuracy can be dramatically increased, if the condition IV, 5: tCoz ° For convenience This analysis, which consists in eliminating the ambiguity of the sign of the term, takes the readout of the temperature change relative to the minimum operating temperature.

С целью достижени наибольшей точности преобразовани перемещени в цифровой код,возможно эвукопровод выполн ть из .дисперсионно-твердеющих элинварных сплавов. Температурный коэффициент задержки звукопровода, выполненного из этого сплава , з.ависит от предварительного режима его термической обработки и даже может измен ть свой знак. Подобрав оптимальный режим термической обработки , можно получить коэффициент требуемой величины, в том числе близкий к нулю или с отрицательным знаком.In order to achieve the greatest accuracy in the conversion of movement to a digital code, it is possible to carry out the evukovoprovod from dispersion-hardening elinvarnyh alloys. The temperature coefficient of delay of the sound duct made of this alloy depends on the preliminary mode of its heat treatment and can even change its sign. By selecting the optimal heat treatment mode, you can get the coefficient of the desired value, including close to zero or with a negative sign.

Экономический эффект от использовани предлагаемого устройства обусловлен отмеченными его техническими преимуществами.The economic effect from the use of the proposed device is due to its marked technical advantages.

Claims

1. USSR Author's Certificate No. 385305, cl. Q08 C 9/04, 1971.

2. USSR author's certificate on application –3000078 / 18-24,

cl. G08 C 9/04, 1980 (prototype).

fO