Задатчик микроперемещений

Задатчик микроперемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может использоваться в качестве управляемого отсчетного механизма микроперемещений при аттестации и проверке средств измерений, а также в качестве исполнительного механизма высокоточных перемещений в системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение точности, разрешающей способности и расширение статистического и динамического диапазонов перемещений задатчика микроперемещений. Задатчик состоит из корпуса 1, пьезопакета 2, направляющего штока 3, двух обкладок постоянного конденсатора 4, обкладки переменного конденсатора 5, изоляторов 6, переходного элемента (гайки 7, шайбы 8) и крышки 9 корпуса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)4 G 0 5 Р 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯ)4

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4375985/24-24 (22) 28. 12.87 (46) 07.10.89. Бюл. Ф 37 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) А.Г.Ершов н Ю.Л.Николаев (53) 62-50 (088.8) (56) !6ацнев Ю.А. и др. Автоматичес-кое управление точностью обработки при помощи пьезокерамических исполнительных механизмов ° — Технология производства, научная организация труда и управления. 1979, Ф 6, с.18-20 °

Авторское свидетельство СССР

У 1427336, кл. G 05 D 3/00, 1987. (54) ЗАДАТЧИК ИИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и

„.SU»151 421

2 может использоваться в качестве управляемого отсчетного механизма мик" роперемещений при аттестации и проверке средств измерений, а также-в качестве исполнительного механизма высокоточных перемещений в системах автоматического управления. Цель изобретения — повышение точности,разрешающей способности и расширение статического и динамического диапазонов перемещений,задатчика микропереме-, щений. Задатчик состоит иэ корпуса пьезопакета 2, направляющего штока 3, двух обкладок постоянного конденсатора 4, обкладки переменного конденсатора 5, изоляторов б, переходного элемента (гайки 7, шайбы 8) и крышки 9 корпуса. 2 s.л.ф-лы, 2 ил.

3 151342

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться в качестве управляемого отсчетного механизма микроперемеще5 ний при аттестации и поверке средств измерений, а также в качестве исполнительного механизма высокоточных перемещений в системах автоматического управления. 10

Цель изобретения — повышение точности, разрешающей способности и расширение статического и динамического диапазонов перемещений задатчика микроперемещений. 15

На фиг. 1 показана конструкция электромеханического исполнительного устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления с усилителем напряжения. 2О

Задатчик микроперемещений содержит электромеханическое исполнительное устройство, которое состоит из корпуса 1, пьезопакета 2, направляющего штока 3, двух обкладок постоянного конденсатора 4, обкладки переменного конденсатора 5, изоляторов 6, переходного элемента (гайки 7, шайбы 8) и крышки 9 корпуса.

Верхняя торцовая поверхность пьезо- 30 пакета неподвижно соединена с внутренней поверхностью фланца корпуса, нижняя торцовая поверхность пьезопакета через переходной элемент неподвижно соединена с торцовой поверх35 ностью направляющего штока. К верхней фланцевой поверхности корпуса, являющейся базовой поверхностью для отсчета перемещений направляющего штока, прикреплены две обкладки посто- 4 янного конденсатора. К нижней фланцевой поверхности направляющего штока прикреплена третья обкладка конденсатора, образующая с двумя другими обкладками переменный конденсатор. 45

Верхняя фланцевая поверхность направляющего штока является отсчетной.

Переходный элемент представляет собой гайку 7 с жесткими лепестками, имеющими паз и выступ, и шайбу 8.

Блок управления состоит из генератора 10 высокой частоты, преобразователя 11 напряжения, согласующего усилителя 12, усилителя 13 напряже. ния, состоящего из инвертирующего 14 и неинвертирующего 15 усилителей, регулирующих транзисторов 16 и 17, балластных резисторов 18 и 19, электронньг< ключей 20 и 21 со схемами

1 4

22 и 23 управления, и однополярного источника 24 питания. Пьезопакет 2 подключен между точками соединения регулирующего транзистора и балластного резистора, Задатчик блока управления (не показан) содержит также индикатор 25.

Задатчик микроперемещений работает следующим образом.

11ри подаче на первый вход электрического управляющего сигнала положительной полярности на выходе инвертирующего усилителя 14 появляется напряжение отрицательной полярности, в результате чего регулирующий транзистор 16 закрывается, а; электронный ключ 21 размыкается. При этом на выходе неинвертирующего усилителя 15 присутствует напряжение положительной полярности, которое включает электронный ключ 20 посредством схемы управления с гальванической развязкой на оптоэлектронной паре.

Так как транзистор 17 включен по схеме эмиттерного повторителя, ток в цепи 18, 20, 23, 17 и R э„,-, onpeUý1/ -2IR3„ 2ô где Бэ - напряжение на эмиттере транзистора 17. При этом балластный резистор 18 предназначен для снижения рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе. Протекающий ток заряжает емкость пьезопакета 2, вы зывая нарастание напряжения на пьезопакете, и, как следствие этого, изменение его размера. При изменении размера пьезопакета происходит перемещение выступов лепестков гайки ?, вызывающее упругий изгиб концов жестких лепестков относительно паза лепестков. Перемещение концов лепестков, усиленное по отношению к удлинению пьезопакета, вызывает перемещение шайбы 8 и связанного с ней перемещения направляющего штока 3 (при увеличении размера пьезопакетавниз, а при уменьшении размера— вверх). Вместе со штоком перемещаются обкладки переменного конденсатора 5.

На преобразователе 11 напряжения происходит сравнение емкостей постоянного и переменного конденсаторов и формируется выходной электрический сигнал, пропорциональный перемещению штока. При этом постоянный конденсатор 4 компенсирует влияние нестабильности внешних факторов (темпера-, 1513421

6 тура, частота генератора и т,п.).

Выходной электрический сигнал через согласующий усилитель 12 сравнивается на входе усилителя напряжения с управляющим сигналом. По мере расS согласования между задающим сигналом и выходным сигналом с согласующего усилителя 12 происходит пропорциональное уменьшение тока, заряда пьезопакета. В момент равенства нулю сигнала рассогласования ток заряда становится равным нулю и ключ 20 размыкается. В этом случае обеспечивается высокая линейность преобразова-1 ния управляющего сигнала в перемещение отсчетной поверхности фланца с разрешающей способностью до тысячны долей микрометра во всем диапазоне перемещений. Плавное изменение то- 2Q ка заряда обеспечивает отсутствие импульсной подзарядки пьезапакета с предельным значением тока заряда по сравнению с ключевой схемой усилителя напряжения известного устройства. 2S

Это позволяет увеличить напряжение, подаваемое на пьезопакет, что обеспечивает расширение динамического диапазона практически в два раза. При подаче на первый вход управляющего сиг- Зц нала отрицательной полярности работает вторая половина схемы усилителя напряжения аналогичным образом, а перемещения фланца направляющего штока происходят в противоположном направлении.

Индикатор 25 показывает величину перемещения на выходе задатчика и служит целям визуального кантроля.перемещений.

Формула изобретения

1. Задатчик микраперемещений, содержащий электромеханическае исполни- 4 тельное устройство, состоящее из корпуса, пьезопакета и направляющего штока, и блок управления, включающий задатчик, преобразователь напряжения, подключенный выходом к входу согласующего усилителя, усилитель напряжения и генератор высокой частоты, о т л ичающийся тем, чта, с целью повышения точности, электромеханическое устройство содержит конденсатор с тремя обкладками, две из которых жестко соединены с корпусом, а третья— с направляющим штоком, корпус выпол. нен в виде втулки с фланцем, на наружной поверхности фланца корпуса, являющейся базой для отсчета перемещений, через изоляторы установлены две обкладки конденсатора, внутренняя поверхность фланца корпуса соединена неподвижно с первой торцовой поверхностью полого пьезопакета, надетого на втулку корпуса, направляющий шток выполнен в виде вала с фланцем, наружная поверхность фланца штока является отсчетной, а на внутренней поверхности фланца штока через изолятор установлена третья обкладка конденсатора, торцовая поверхность направляющего штока жестко соединена через переходной элемент с второй торцовой поверхностью пьезопакета, при-чем две обкладки конденсатора подключены к входу преобразователя напряжения, а третья — к выходу генератора высокой частоты, вход усилителя напряжения соединен с выходом согласующегося усилителя и с выходом задатчика блока управления.

2. Задатчик микроперемещепий по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения статического диапазона перемещений, переходной элемент электромеханического устрайства выполнен в виде гайки с жесткими лепестками, имеющими паз и выступ, и шайбы, гайка закреплена на втулке корпуса с обеспечением контакта выступа лепестков с пьезопакетом, концы лепестков жестко связаны через шайбу с торцовой поверхностью направляющего штока, причем паз лепестков, обеспечивающий упругий изгиб конца лепестка относительна гайки, смещен относительно выступа лепестка к оси гайки.

3. Задатчик микроперемещений по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и расширения динамического диапазона перемещений, усилитель напряжения содержит инвертирующий и неинвертирующий усилители, входы которых соединены между собой и подключены к входу усилителя напряжения, две пары цепей регулирования напряжения питания пьезопакета, состоящих из последовательно соединенных регулирующега транзистора, балластного резистора и электронного ключа со схемой управления и подключенных к однополярнаму источнику питания, при1513421

Составитель Л.Цаллагова

Редактор Н.Тупица Техред Н,Верес Корректор О.Ципле

Заказ 6078/47

Подписное

Тираж 788

ВБИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГИ1Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 чем пьезопакет включен между точками соединения регулирующего транзистора и балластного резистора, вход регулирующего транзистора первой це-, 5 пи объединен с входом схемы управления электронным ключом второй цепи

Ф и подключен к выходу.инвертирующего усилителя, вход регулирующего транзистора второй цепи объединен с входом схемы управления электронным ключом первой цепи и подключен к выходу неинвертирующего усилйтеля.