Устройство для измерения перемещений

Устройство для измерения перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Советских

Социалистических

Республик нн956966 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено02 ° 12.80 (21) 3238034/18-28

)gq) М. Кл.з

G 01 В 7/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (S3) УДК531 ° 7:621 ° .318.43:

:621.374.3 ,(088.8) Опубликовано 0709.82. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 07 ° 09.82 (72) Авторы изобретения

С.И. Емец, A.Â. Зимин, Ю. К. Тараненко, В.Д. Шалынин и B. Я. Гудыря (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах для измерения перемещения, в которых первичный измерительный преобразователь имеет амплитудно-модулированный выходной сигнал в виде постоянного или переменного напряжения.

Известно устройство для измерения перемещения, содержащее регистратор и индуктивный датчик, включающий обмотку возбуждения, сердеиник, шток и две измерительные обмотки (1).

НЕдостатком устройства является невозможность его использования в информационно-измерительных системах, где необходимо осуществлять функции контроля признаков движения, остановки и перехода штока преобразователя через нулевое положение.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее индуктивный датчик с сердечником, размещенными на нем обмотками возбуждения, тремя измерительными обмотками, штоком, двумя рычагами, первый из которых кинематически связывает со штоком две измерительные обмотки, а второй — третью измерительную обмотку, блок матем»тическои обработки результатов измерений, подключенный к. выходам измерительных обмоток датчика, и регистратор, подключенный к выходу блока математической обработки результатов измерений.(2).

Недостатком известного устройсто ва является- то, что при его исполь- ° зовании в информационно-измерительных системах для осуществления одновременно с измерением функций контроля признаков движения и перехода штока через условное нулевое поло15 жение необходимо проводить дополнительную математическую обработку результатов измерения, что требует дополнительных затрат машинного времени и усложняет математическую обработку результатов измерения. Укаэанный недостаток сужает Функциональные возможности устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей

25 устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено согласующим каскадом, двумя блоками выборки-хранения, дифференциальным усилителем, 30 Формирователем признаков движение956966 остановка, распределителем импульсов, управляемым генератором, детектором нуля, фаэовым детектором, формирователем сигнала перехода через нуль, выход одной иэ измерительных обмоток через согласующий каскад подключен к входам первого и второго блоков выборки-хранения, выходы которых через дифференциальный усилитель, подключены к входу формирователя признаков движение-остановка, выход согласующего каскада подключен

10 через детектор нуля к входу управляемого генератора импульсов, и первому входу фазового детектора, выход управляемого генератора соединен с f5 входом распределителя импульсов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго блоков выборки-хранения, второй вход фазового детектора подключен к выходу обмотки возбуждения, а выходы фазового детектора подключены к входам формирователя перехода через нуль.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2

25 временные диаграммы работы устройства

Устройство состоит из индуктивного датчика 1, включающего сердечник

2, обмотку 3 возбуждения, шток 4, измерительные обмотки 5-7, рычаги

8 и 9., первый иэ которых кинематически связывает со штоком обмотки 5 и 6, второй — обмотку 7. Измерительные обмотки 5-7 датчика подключены к бло3S

40 ку 10 математической обработки результатов измерений, вЫход которого связан с регистратором 11. К выходу измерительной обмотки б датчика 1 ,подключен согласующий каскад 12 через блоки 13 и 14 выборки-хранения и дифференциальный усилитель 15, подключенный к формирователю 16 призна" ков движение-остановка . К управляющим входам блоков 13 и 14 выборки хранения подключен распределитель 45

17 импульсов через управляемый генератор 18 и детектор 19 нуля, соединенный с выходом согласующего каскада 12. Фазовый детектор 20 подключей к выходам обмотки 3 возбуждения датчика 1 и управляемого генератора

18. Выход фазового детектора 20 соединен формирователем 21 перехода через нуль.

Устройство работает следующим образом.

В индуктивном датчике 1. при перемещении штока 4 изменяется взаимоиндукция между измерительными обмотками 5-7 и обмоткой 3 возбуждения.

При пЕремещении измерительных обмо- 60 ток с определенной скоростью из крайнего левого положения в крайнее правое ЭДС, индуцированная в них, изменяется в соответствии с диаграммой

22 (фиг.2). При переходе измерительных обмоток через условное положение

ЭДС, наводимая в обмотках, изменяет свою фазу на 180 . Выходные сигналы с измерительных обмоток 5-7 поступа,ют в блок 10 математической обработ.ки, и после коррекции погрешности результат измерения выводится на регистратор 11.Выходной сигнал с измерительной обмотки б в виде амплитудно-модулированного переменного тока поступает на вход согласующего каскада 12, с выхода которого сигнал подается на вход блоков 13 и 14 выборки-хранения. Блок 13 выборки-хранения измеряет положительную амплитуду переменного .напряжения, поступающего с измерительной обмотки, а блок

14 выборки-хранения производит измерение и запоминание величины следующей или любой другой амплитуды напряжения с датчика перемещений. Результат двух последовательных измерений поступает на дифференциальный усилитель 15.

Напряжения на выходах блоков выборки-хранения 13 и 14 показаны на диаграммах 27 и 28 (фиг. 2), на выходе дифференциального усилителя 15 на диаграмме 29, причем если первая выбранная амплитуда больше второй, то на выходе разностного усилителя сохраняется положительный уровень напряжения, если первая выбранная амплитуда меньше второй, то уровень напряжения становится отрицательным.

И в первом и во втором случае имеет место движение штока. При наличии на выходе усилителя 15 нуля, что соответствует равенству двух последова-. тельно выбранных амплитудных значений выходного сигнала, шток.неподвижен. Указанные признаки с помощью формирователя 16 преобразуются в соответствующие сигналы или код и выдаются на выход.

Управление работой блоков 13 и 14 осуществляется следующим образом.

Сигнал с выхода детектора 19 нуля в виде прямоугольных импульсов длительностью в полпериода выходного напряжения датчика 1 поступает на управляемый генератор 18. Импульсы на управляющем входе генератора 18 имеют вид, соответствующий диаграмме

23 (фиг.) . На выходе генератора с той.же частотой, но длительностью, равной четверти периода, появляются импульсы соответствующие диаграмме

24 (фиг. 2) . Указанные импульсы выделяются распределителем 17 импульсов и каждый пятый импульс управляемого генератора открывает вход соответ- . ствующего блока выборки-хранения (диаграммы 25 и 26, фиг. 2) .

При использовании потенциометрического датчика, имеющего выходной сигнал в виде уровня постоянного напряжения, время между двумя последо956966 вательными выборками задается управляемым генератором, на управляющий вход которого подается от постороннего управляющего устройства постоянное напряжение, необходимое для обеспечения заданной разрешающей способности контроля признаков движения.

При работе с преобразователями, у ко.торых фаза выходного напряжения изменяется на 180 при переходе через условное нулевое положение (диаграмма .22, фиг. 2) с обмотки 2 возбуждения и после формирования к виду, соответствующему (диаграмме 30, фиг.2), сигнал датчика 1 .".одается на один из входов фазового детектора 20, на. другой вход которого поступает напряжение с выхода детектора 19 нуля (диаграмма 23, фиг. 2) ° Частоты указанных напряжений равны, а фазы изменяются относительно друг друга на

180 в момент перехода штока через условное нулевое положение, при этом на одном из выходов фазового детектора 20 сигнал меняется от уровня логической единицы до уровня логического нуля (диаграмма 31, фиг. 2).

На другом выходе сигнал меняется от уровня логического нуля до уровня логической единицы. Таким образом, по уровню напряжений на выходах фазового детектора 20 .может быть определен также и знак фазы, т.е. место нахождения штока еправа или слева от условного нулевого йоложения. Формирователь 21 перехода через нуль формирует положительный импульс (диаграмма 32, фиг. 2) в момент перехода штока через нулевое положение.

Таким образом, устройство позволяет осуществлять следующие функции контроля: контроль движения, остановки и перехода через условное нулевое положение штока преобразователя перемещений, контроль положения штока относительно условного нулевого положения. При этом, за счет использования блоков выборки-хранения, имеется воэможность осуществлять с высокой разрешающей способностью контрольпризнаков движения для любых типов преобразователей с выходным сигналом в виде уровня постоянного напряжения и амплитуды переменного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее индуктивный датчик с сердечником, размещенными на нем обмотками возбуждения, тремя измерительными обмотками, штоком, двумя рычагами, первый иэ которых кинематически связывает со штоком две измерительные обмотки, а второй — третью измерительную обмотку, блок математической обработки результатов измерений, подключенный к выходам изме- рительных обмоток датчика, и регистратор, подключенный к выходу блока математической обработки результатов измерений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство. снабжено согласующим каскадом, двумя блоками выборки-хранения, дифференциальным усилителем, формирователем признаков движение-остановка

) распределителем импульсов, управля.емим генератором, детектором нуля, фазовым детектором, формирователем сигнала перехода через нуль, выход одной из измерительных обмоток через согласующий каскад подключен к входам первого и второго блоков выборки-хранения, выходы которых через дифференциальный усилитель подключены к входу формирователя признаков дви-. жение-остановка, выход согласующего каскада подключен через детектор нуля к входу управляемого генератора импульсов и первому входу фазового детектора, выход управляемого генератора соединен с входом распределителя импульсов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго блоков вы-. борки-хранения, второй вход фазового детектора подключен к выходу обмот- . ки возбуждения, а выходы фазового детектора подключены к входам формирователя перехода через нуль.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Турнчин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин.

M., Энергия, 1966, с ° 86-88.

2. Авторское свидетельство СССР

М 257032, кл. G 01 В 7/00, 1968 (прототип) .

956966

Тираж 6 14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6579/26

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю. Петраковский

Редактор И. Николайчук .Техред Т.Маточка Корректор Ю. Макаренко