Устройство для измерения перемещений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ,, содержащее преобразов тель перемещений, генератор, низко частотный выход которого подключен , к преобразователю перемещений, блок обработки сигналов, индикатор и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повыш ния точности за счет повьииения линейности , генератор выполнен с дополнительным высокочастотным выходом , в блок обработки сигналов вве дены последовательно соединенные счетчик, вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора регистр памяти и дешифратор и подключенные -к выходу преобразователя перемещений последовательно соединенные ключи, интегратор и нулЬ орган, блок управления состоит из узла управления ключами, подключенного к низкочастотному выходу генератора и выходу нуль-органа, формирователя тактов, сигнал с которого подается на узел управления ключами, а на вход поступает выходной сигнал счетчика, и формирователя импульса переноса и импульса знака, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход - к регистру памяти, введен блок разрешения начала измерений, состоящий из последовательно соединенных усилителя-формирователя, вход которого подключен к низкочастотному выходу генератора, элемента И, триггера , формирователя импульса сброса счетчика и начала первого такта, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход соединен со счетчиком и формирователем тактов, и ограничителя-формирователя, выход которого подключен к вводам элемента И и триггера.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

3(51) С 01 В 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfFHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ASTOPCNOMV СамавталЬСтвм (21) 3407556/18-28 (22) 11.03.82 .(46) 30.09.83. Бюл. 9 36 . (72) A.A. Силявский, В.Д. Сергеев, Н.А. Столяров, Ю.С. Мальцев и В.Д. Шевченко (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 665577223377, кл. G 01 В 7/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 195650, кл. G 01 В 7/08, 1965 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕИИЙ, содержащее преобразователь перемещений, генератор, низкочастотный выход которого подключен. к преобразователю перемещений, блок обработки сигналов, индикатор и блок управления, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышейия точности за счет повышения линейности, генератор выполнен с дополнительным высокочастотным выходом, в блок обработки сигналов введены последовательно соединенные счетчик, вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора, регистр памяти н дешифратор и подГ - -1 7И ключенные к выходу преобразователя перемещений последовательно соединенные ключи, интегратор и нульорган, блок управления состоит из узла управления ключами, подключенного к низкочастотному выходу генератора и выходу нуль-органа, формирователя тактов, сигнал с которого подается на узел управления ключами, а на вход поступает выходной сигнал счетчика, и форМирователя импульса переноса и импульса знака, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход - к регистру памяти, введен блок разрешения начала измерений, состоящий из последовательно соединенНых усилителя-формирователя, вход которого подключен к низкочастотному выходу генератора, элемента И, триггера, формирователя импульса сброса счетчика и начала первого такта, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход соединен со счетчиком и формирователем тактов, и ограничителя-формирователя, выход которого подключен к входам элемента И и триггера.

1044955

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений при помощи индуктивных и других датчиков.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещений, блок обработки сигналов, индикатор $1) .

Недостаток данного устройства состоит в низкой точности измерений 10 иэ-за влияния сетевой помехи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещений, генератор, низкочастотный выход которого подключен к преобразователю перемещений, блок обработки сигналов, индикатор и блок управления. 20

Блок обработки сигналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора и усилителя постоянного тока, а блок управления — иэ формирователя эта- 25 лонного сигнала и регулятора коэффициента усиления усилителя (21 .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений из.-за проникновения в измерительный канал как сетевой помехи, так и помехи от напряжения питания преобразователя перемещений.

Цель изобретения — повышение точности эа счет повышения линейности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения перемещений, содержащем преобра-. зователь перемещений, генератор, низкочастотный выход которого подключен к преобразователю перемещений, 40 блок обработки. сигналов, индикатор и блок управления, генератор выпол нен с дополнительным высокочастотным выходом, в блок обработки сигналов .введены последовательно сое- 45 диненные счетчик, вход которого сое° динен с высокочастотным выходом генератора, регистр памяти и дешифратор и подключенные к выходу преобразователя перемещений последова50 тельно соединенные ключи, интегратор и нуль-орган, блок управления состоит из узла управления ключами, подключенного к низкочастотному выходу генератора и выходу нульоргана, формирователя тактов, сигнал с которого подаетСя на узел упт равления ключами, а на вход поступает выходной сигнал счетчика,и формирователя импульса переноса и импульса знака, вход которого подключен к вы- 60 ходу нуль-органа, а выход — к регистру памяти, введен блок разрешения начала измерений, состоящий из последовательно соединенных усилителяформирователя, вход котоРого под- 65 ключен к низкочастотному выходу генератора, элемента И, триггера, формирователя импульса сброса счетчика И начала первого такта, вход которого подключен к выходу нульоргана, а выход соединен со счетчиком и формирователем тактов, и ограничителя-формирователя, выход которого подключен к входам элемента И и триггера.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на иг. 2 и 3 — блок-схема генератора > на фиг. 4 — временные диаграммы работы узлов устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит преобразователь 1 перемещений, состоящий из дифференциального индуктивного датчика 2 и блока 3 вычитания, генератор 4, блок 5 обработки сигналов, состоящий из опорно.

ro источника б, ключей 7, интегратора 8, нуль-органа 6, счетчика 10, регистра 11 памяти и дешифратора

12, индикатор 13, блок 14 управления, состоящий из узла 15 управления ключами, формирователя 1б тактов и формирователя 17 импульса переноса и импульса знака„ и блок

18 Разрешения начала измерений, состоящий из усилителя-ограничителя 19, ограничителя-формирователя

20, элемента И 21, триггера 22 и формирователя 23 импульса сброса счетчика и начала первого такта.

Генератор 4 состоит или (фиг. 2) иэ низкочастотного генератора 24 синусоидальных сигналов, умножителя 25 частоты и усилителя-ограничителя 26, или (фиг. 3) из высокочастотного генератора 27, делителя

28 частоты и фильтра 29 низкой частоты.

Устройство работает следующим образом.

Шток индуктивного датчика 2 непрерывно следит за изменением размера измеряемой детали 30. Период напряжения питания (низкочастотный выход генератора 4) преобразователя

1 перемещений выбирают кратным номинальному периоду напряжения общей питающей сети.

С прямого и инверсного выходов преобразователя 1 перемещений на вход блока 5 обработки сигналов подаются напряжения (фиг. 4а), равные по абсолютной величине разности падений напряжения на двух обмотках индуктивного датчика 2 и противоположные по знаку. Одновременно на вход блока 5 обработки сигналов проникает помеха от общей питающей сети, пропорциональная напряжению этой сети (фиг.461. . Работа блока 5 обработки сигналов проходит в два такта. В первом такте при положительном напряже—

1044955

50 нии на низкочастотном выходе генератора 4 с.помощью узла 15 управления ключами открывается ключ 7, вход которого соединен с прямым выходом преобразователя 1 перемещений, а при отрицательном напряжении на низкочастотном выходе генератора 4 ключ 7, вход которого соединен с инверсным выходом преобразователя 1 перемещений. С,выхода ключа 7, таким образом, на вход интегратора 8 поступает двухполупериодное выпрямленное напряжение (фиг. 4в).

Интегрирование производится эа время, кратное номинальной длительности периода напряжения общей питающей .сети. Причем на выходе интегратора 8 снимаемое, напряжение прямо пропорционально измеряемому перемещению только в случае равенства нулю начального сдвига по фазе выходного напряжения преобразователя 1 перемещений относительно момента начала измерений. Блок 18 разрешения начала измерений подает команду на начало интегрирования после смены знака напряжения общей питающей сети в момент смены знака напряжения с низкочастотного выхода генератора 4. Для этого синусоидальное напряжение общей питающей сети преобразуется ограничителем-формирователем 20 в прямоугольные импульсы (фиг. 4г), которые подаются на элемент И 21, на другой вход которого подается сформирован ное усилителем-ограничителем 19 напряжение с низкочастотного выхода генератора 4 (фиг. 4д). Сигнал с выхода элемента И 21 (фиг. 4е) поступает на триггер 22 и на выходе формирователя 23 импульса сброса счетчика и начала первого такта формируется импульс (фиг. 4ж), поступающий на сбрасывающий вход счетчика

10. К этому времени на вход формирователя 23 поступает импульс с выхода нуль-органа 9, означающий ко. нец предыдущего измерения. Счетный вход счетчика 10 постоянно дополнен импульсами (фиг. 4э), посту- пающими с высокочастотного выхода генератора 4. При сбросе (обнулении) счетчика 10 после поступления импульса с блока 18 разрешения на5

45 чала измерений со счетчика 10 на формирователь 16 тактов поступает импульс, позволяющий сформировать на выходе последнего сигнал начала первого такта.

После заполнения счетчика 10 за период, равный времени интегрирования, происходит повторное обнуление счетчика 10 и с выходы формирователя 16 тактов подается сигнал начала второго такта.

В зависимости от полярности напряжения на выходе нуль-органа 9 в первом такте, которая определяется знаком напряжения на выходе интегратора 8 (а следовательно, знаком измеряемого перемещения), с помощью узла 15 управления ключами закрываются ключи 7, подающие напряжение с выхода преобразователя 1 перемещений, и открывается один из ключей 7, на вход которого от опорного источника 6 подается постоянное опорное напряжение. Знак опорного напряжения определяется из условия, что при интегрировании этого напряжения абсолютное значение напряжения на выходе интегратора 8 уменьшалось бы до нулевого уровня после чего сра) батывает нуль-орган 9, подающий импульс на формирователь 23, сигнализирующий о6 окончании второго такта. В момент срабатывания нуль-органа 9 с его выхода сигнал поступает на узел 15 управления ключами, который закрывает ключ, связанный с опорным источникм 6, и на формирователь 7 импульса переноса и импульса знака, открывающий вход регистра 11 памяти, где производится запись результата счетчика 10. С помощью дешифратора 12 и индикатора 13 производится отсчет показаний.

Знак индикатора 13 устанавливается формирователем 17 импульса переноса и импульса знака в соответствии с полярностью напряжения на выходе нуль-органа 9 в первом такте.

Предлагаемое устройство дает возможность увеличить быстродействие измерений и повысить их точность за счет соответствующего выбора параметров работы устройства

4,Ч

ЛИ!!!!!!!!!И!!!!!!!!! !!!!Н!!!И!!!!!!!!!!!!!!!!,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!И!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

СоставИтель A. Бирюкова

Редактор Н. СтаШишина ТехредМ.Гергель Корректор A. Повх

Заказ 7532/37 Тираж 602 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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