Устройство для измерения линейного перемещения

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШтЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащее винтовой трансформаторный датчик с бифилярной обмоткой стержня статора, обмотку ротора, соединяемую с перемещающимся объектом, выпрямитель, подключенный к выходу обмотки ротора и соединенный с входом компаратора , к выходу которого подключен счетчик экстремальных значений, о тличающееся тем, чтб, с целью увеличения разрешающей способности и информационной надежности, оно снабжено возвратно-поступательным механизмом, механически соединенным со стержнем статора, имею1цим возможность перемещения вдоль своей оси, датчиками правого и левого крайних положений стержня статора, статическим триггером, единичный и нулевой входы которого подключены к выходам датчиков правого и левого крайних положений стержня статора соответственно , счетчиком младших разрядов, эталонным генератором, двумя схемами запрета, управляю1цие входы которых подключены к выходу статического триггера, информационньй вход одной из схем запрета подключен к выходу обмотки ротора, а ее выход соединен через выпрямитель и компаратор со счетчиком экстремальных значений, информационный вход второй схемы запрета соединен с выходом эталонного генератора, а вькод - с входом счетчика младших разрядов, схемой ИЛИ, через которую обнуляющий вход счетчика младших разрядов соединен с выходами компаратора и датчика правого крайнего положения, соединенного с обнуляющим входом счетчика экстремальных значений, блоком индикации, к которому подключены выходы обоих счетчиков . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения амплитуды выходного сигнала , обмотка ротора выполнена в виде многовитковой небифилярной обмотки микропроводом с суммарным диаметром , провода обмотки ротора, равным диаметру провода бифилярной обмотки статора .

СООЗ СОВЕТСКИХ

NllW5

РЕСПУВЛИН ав ol j заю 601 В 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОВ ЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЬй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ/ СВИДЕ П!ЛЬСТЕЦУ (21) 3371091/18-28 (22) 29. 12. 81 (46) 15.09.84. Бюл. Ф 34 (72) А.И.Попов (71) Проектный институт Уралпроектмоитажавтоматика (53) 621,317. 39: 531. 717 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 630521, кл, 6 01 В 7/00, 1978.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 145932, кл, 6 01 R 25/04, 1962 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащее ! винтовой трансформаторный датчик с бифилярной обмоткой стержня статора, обмотку ротора, соединяемую с перемещающимся объектом, выпрямитель, подключенный к выходу обмотки ротора и соединенный с входом компарато- ра, к выходу которого подключен счетчик экстремальных значений, о тл и ч а ю щ е е с я тем, чтб, с целью увеличения разрешающей способности и информационной надежности, оно снабжено возвратно-поступательным механизмом, механически соединенным со стержнем статора, имеющим возможность перемещения вдоль своей оси, датчиками правого и левого крайних положений стержня статора, статическим триггером, единичный и нулевой входы которого подключены к выходам датчиков правого и левого крайних положений стержня статора соответственно, счетчиком младших разрядов, эталонным генератором, двумя схемами запрета, управляющие входы которых подключены к выходу статического триггера, информационный вход одной из схем запрета подключен к выходу обмотки ротора, а ее выход соединен через выпрямитель и компаратор со счетчиком экстремальньм значений, информационный вход второй схемы запрета соединен с выходом эталонного генератора, а выход — с входом счетчика младших разрядов, схемой ИЛИ, Я через которую обнуляющий вход счетчика младших разрядов соединен с выходами компаратора и датчика правого . С крайнего положения, соединенного с обнуляющим входом счетчика экстремаль- g ных значений, блоком индикации, к которому подключены выходы обоих счетЮвб чиков.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения амплитуды выходного сигнала, обмотка ротора выполнена в виде многовитковой небифилярной обмотки микропроводом с суммарным диаметром, провода обмотки ротора, равным диаметру провода бифилярной обмотки ста:В статора.

Ф 11136

Изобретение относится к автоматике, а именно к преобразователям неэлектрических величин в электрические, и может быть использовано в промьппленности для определения текущих ко- 5 ординат перемещения механизмов, например дроссельного клапана-скалки, задающего величину давления в гидравлических прессах.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее два автогенератора, первичный преобразователь, состоящий из двух катушек индуктивности со стержневым сердечником, под ключенных к соответствующему автоге- 15 нератору, и блок обработки информации, входами соединенный с соответствующими выходами автогенераторов Ã13.

Недостатками этого устройства являются низкая разрешающая способность 20 при измерении малых перемещений объекта и невозможность существенно увеличить величину диапазона перемещений.

Наиболее близким по технической >5 сущности к изобретению является устройство для измерения линейного перемещения, содержащее винтовой трансформаторный датчик, стержень статора которого и подвижная катушка ротора 30 намотаны бифилярными обмотками, а для обработки выходного сигнала использу-, 1 ется выпрямитель выходного напряжения, компаратор фазы или амплитуда и счетчик экстремальных значений 23,35

Однако данное устройство также име е т низ кую ра з решающую способ нос ть, которая определяется диаметром провода биФилярной намотки и измерение осуществляется подсчетом количества экстре- 40 мельных точек выходного напряжения (амплитуды или фазы) на измеряемой длине перемещения, причем в случае случайного сбоя информация не восстанавливается и значение ошибки накал- 45 ливается. В подобном устройстве не решена задача предварительного определения знака (направления) очередного возвратно-поступательного микроперемещения.

Цель изобретения — увеличение разрешающей способности и информационной надежности устройства при том же значении диаметра провода, используемого при бифилярной намотке. 55

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения линейноного перемещения, содержащее винто62 з ой трансформаторный датчик с бифилярной обмоткой стержня статора, об-! мотку ротора, соединяемую с перемещающимся объектом, выпрямитель, подключенный к выходу обмотки, ротора и соединенный с входом компаратора, к выходу которого подключен счетчик экстремальных значений, снабжено возвратно-поступательным механизмом, механически соединенным со стержнем статора, имеющим воэможность перемещения вдоль своей оси, датчиками правого и левого крайних положений стержня статора, статическим триггером, единичный и нулевой входы которого подключены к выходам датчиков правого и левого крайних положений стержня статора соответственно, счетчиком младших разрядов, эталонным генератором, двумя схемами запрета, управляющие входы которых подключены к выходу статического триггера, информационный вход одной из схем запрета подключен к выходу обмотки ротора, а ее выход соединен через выпрямитель и компаратор со счетчиком экстремальных значений, информационный. вход второй схемы запрета соединен с выходом эталонного генератора, а выход - с входом счетчика младших разрядов, схемой ИЛИ, через которую обнуляющий вход счетчика младших разрядов соединен с выходами компаратора и датчика правого крайнего положения, соединенного с обнуляющим входом счетчика экстремальных значений, блоком индикации, к которому подключены выходы обоих счетчиков.

Обмотка ротора выполнена в виде многовитковой небифилярной обмотки микропроводом с сумматорным диаметром провода обмотки ротора, равным диаметру провода бифилярной обмотки

На фиг. 1 показана структурная схема устройства в исходном крайнем правом положении датчика, на фиг, 2диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит датчик 1, стержень статора 2, имеющий возможность совершать возвратно-поступательные движения и в крайнем левом положении выходящий на расстояние а- Ь за пределы одной из двух (левой) опор 3, обмотку катушки ротора 4, выполненную в виде одного витка такого же, как обмотка статора, привода, либо деленному алгоритму.

3 1113 в виде многожильной обмотки микропроводом, суммарный диаметр которой равен дйаметру обмотки статора, а длина пропорциональна количеству витков (жил), перемещающийся объект 5, меха- 5 нически связанный с катушкой ротора

4, который может зажимать пространственное положение в любой точке ь-с, датчики левого 6 и правого 7 крайних положений, возвратно-поступательный механизм 8, первую схему 9 запрета, 1 выпрямитель 10, компаратор I 1 нуля, счетчик 12 экстремальных значений, схему 13 ИЛИ, счетчик 14 младших разрядов, вторую схему 15 запрета, эталонный генератор 16, блок 17 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Пусть (см. фиг. 1) перемещающийся объект 5 и соответственно катушка 4 находятся в любой точке линейного измерительного промежутка 8,-с, а равномерно перемещающийся с помощью ,возвратно-поступательного механизма

8 стержень 2 находится в крайнем правом положении, при этом его катушка находится в линейном промежутке с-d и не ймеет индуктивной связи с катуш кой 4, причем начало катушки совпадает с точкой "с". Напряжение с выключившегося датчика 7 правого крайнего положения, в качестве которого может быть использован конечный выключатель, поступит непосредственно 35 и через схему 13 ИЛИ на обнуляющие входы счетчиков 12 и 14, а также на единичный вход статического триггера

18> выходной cHFHBJI c которогo BKJIIO чит схемы 9 и 15. При осуществлении 40 рабочего измерительного хода стержень статора вместе со своей катушкой начинает движение влево, при этом выключается датчик 7, и через некоторое время катушки статора и ротора всту- 45 .пают в индуктивное взаимодействие, а выпрямленное высокочастотное напряжение с выпрямителя 10 поступает на компаратор 11. При дальнейшем движении катушки 4 влево (см. фиг. 2) в 50 точках 14, . ° ° 1н- 1u-q компаратор вырабатывает одиночные импульсы, которые поступают на счетный вход счетчика 12 старших разрядов и через схему. 13 ИЛИ на обнуляющий вход но- 55 ниусного счетчика 14 младших разрядов. Затем на счетный вход нониусного счетчика через схему запрета пос662 4,тупают импульсы с генератора 16.

Предположим, что в точке 1 „законI чилось измерение целого числа полупериодов и стержень 2 занял крайнее левое положение, соответствующее точке 1 .на фиг. 2 (начало катушки переместилось в точку s, фиг. 1). Таким образом, счетчик 12 сосчитал це-, лое число полупериодов 0 I, эквивалентное, например, расстоянию в миллиметрах, если использовался для ка-. тушек обмоточный провод диаметром и с шагом намотки мм, а счетчик 14 за время прохождения катушкой 4 расстояния от 1, „. до 1 сосчитал количество импульсов, эквивалентное определенной доле шага намотки сотым или тысячным долям миллиметра в saвисимости от тактовой частоты генератора 16. С выхода счетчиков значение текущего перемещения катушки 4 поступает на блок 17 индикации.

При достижении стержнем 2 крайнего левого положения включается датчик 6, который переключает триггер

18, выключающий, в свою очередь, схемы 9 и 15 запрета, поэтому при последующем холостом движении стержня с катушкой слева направо импульсы через схемы запрета не проходят и показания устройства не изменяются.

В дальнейшем при возврате стержня в крайнее правое положение снова сработает датчик 7 и работа устройства повторится. Частота возвратнопоступательных движений определяется временем, через которое необходимо снимать с блока 17 индикации показания о пространственном изменении положения объекта 5, поэтому двнжение стержня 2 может быть не только непрерывным, но и задаваться по опре"

Для увеличения амплитуды выходного сигнала виток обмотки ротора не одножильный, а выполнен в виде обычной многовитковой (небифилярной) намотки микропроводом или проводом меньшего диаметра, причем суммарный диаметр провода многовитковой обмотки ротора равен диаметру одножнльного витка провода обмотки ротора и соответственно диаметру провода обмотки статора.

Введение в устройство возвратнопоступательного механизма, равномерно перемещающего стержень статора, 1113662

Мг К7ФУф4 эталонного генератора, счетчика точного отсчета, синхронизация которых задается использованием вновь введенных датчиков крайних положений, статического триггера, схем запрета и схемы ИЛИ, отличает описываемое решение от известных и позволяет увеличить его разрешающую способность при решении технической задачи измерения текущего перемещения объекта, поскольку в предлагаемом устройстве не требуется определять направление (знак) и величину приращения перемещения. Одновременно повышается информационная надежность устройства за счет исключения накапливания ошибки счета при случайных сбоях, так как в устройстве происходит измерение

"от нуля" н до фактического значения

5 при каждом очередном цикле.

Применение данного устройства поз. воляет значительно расширить область использования винтовых трансформаторных преобразователей перемещения с бифилярными обмотками в промышленности при решении задачи определения текущих координат возвратно-поступательного перемещения исполнительного органа станков, прессов и регулирующих устройств.

ВНИИПИ Заказ 6608/33

Тираж 586 Подписное, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4