Дифференциальный преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для точного измереиия перемещений в различных областях маптностроения. Целью изобретения является повышение точности измерений. При перемещении ферромагнитного стержня внутри цилиндра с размещенной на нем обмоткой в виде четырех идентичных сек1Щй на управляющий вход блока управления с автогенератора приходят сигналы, по которым блок управления управляет коммутатором. Коммутатор циклически подключает на вход автогенератора различные комбинации секций обмоток. Автогенератор вырабатывает сигналы частоты, которые пропорциональны текущему положению ферромагнитного стержня и соединению секций обмоток между собой. Измеряемая величина вычисляется в вычислительном блоке за четыре такта измерений , при этом -в вычислительном блоке за это время вырабатывается семь микрокоманд. Последовательность выработки микрокоманд определяется синхронизирующими импульсами, посту-J пающими в вычислительный блок с блока управления. Результат измерения не зависит от параметров функции преобразования, а определяется только точностью длины намотки секции. 1 ил. с W ю сд SD 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 12 4286 А1 (51) 4 С 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

f

; /

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬ1ТИЙ (21) 3861727/24-28 (22) 07. 01. 85 (46) 30.08.86. Бюл, У 32 (71) Куйбышевский .филиал Всесоюзного института по проектированию организации энергетического строительства

"Оргэнергострой" (72) В.С. Квон, А.В. Попов, С.А. Попов и Б.В. Mopes (53) 53 1.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1! - 926519, кл, С О1 В 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 388829, кл. С 08 С 9/04, 1970. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для точного измерения перемещений в различных областях машиностроения. Целью изобретения является повышение точности измерений. Нри перемещении ферромагнитного стержня внутри цилиндра с размещенной на нем обмоткой в виде четырех идентичных секций на управляющий вход блока управления с автогенератора приходят сигналы, по которым блок управления управляет коммутатором. Коммутатор циклически подключает на вход автогенератора различные комбинации секций обмоток. Автогенератор вырабатывает сигналы частоты, которые пропорциональны текущему положению ферромагнитного стержня и соединению секций обмоток между собой. Измеряемая величина вычисляется в вычислительном блоке эа четыре такта измерений, при этом в вычислительном блоке эа это время вырабатывается семь микрокоманд. Последовательность выработки микрокоманд определяется сннхронизирующими импульсами, посту- i лающими в вычислительный блок с блока управления. Результат измерения не зависит от параметров функции преобразования, а определяется только точностью длины намотки секции.

1 ил.

54286 2

35 — 40

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения перемещений в различных областях машиностроения.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения количества и номенклатуры обмоток.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя.

Преобразователь содержит ферромагнитный стержень 1, размещенный внутри немагнитного цилиндра (не показан), На немагнитном стержне размещена обмотка 2, выполненная в виде четырех идентичных секций 2.1-2,4.

Секции подключены к коммутатору 3, управляющий вход которого связан с выходом блока 4 управления, в который в свою очередь входят генератор

5 тактовых импульсов, ключ 6, двоично-десятичный счетчик 7, дешифратор

S элемент ИЛИ 9. Преобразователь содержит также автогенератор 10, вычислительный блок 11, в который входят генератор 12 тактовых импульсов, ключ 13, двоично-десятичный счетчик

14, дешифратор 15, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 регистрь памяти, вычислитель 20, делитель 21, умножитель 22, первый 23, второй 24, третий 25 н четвертый 26 элементы

ИЛИ.

В блоке 4 управления генератор 5 тактовых импульсов через ключ б соединен с входом счетчика 7, выходы которого в свою очередь подключены к входам дешифратора 8. Четыре выхода дешифратора 8 соединены с входа ми элемента ИЛИ 9 и образуют четыре синхронизирукнцих выхода блока 4 упра ления, которые подключены к входам ключа 13 вычислительного блока 11, являющимися синхронизируемыми входами вычислительного блока 11.

Кроме того, четвертый выход дешифратора 8 подсоединен к управляющему входу генератора 5 тактовых импульсов. Выход коммутатора .3 соединен с входом автогенератора 10, первый выход которого подсоединен к управляющему входу ключа 6 блока 4 управления, а второй — к входу регистра 16 и входу вычитателя 20 вычислительного блока 11.

В вычислительном блоке 11 генератор 12 тактовых импульсов через ключ

13 соединен с входом счетчика 14, выходы которого подключены к входам дешифратора 15 °

Дешифратор формирует семь мнкрокоманд: 1 мк, 2 мк, 3 мк, 4 мк, 5 мк, б мк и 7 мк.

В вычислительном блоке 11 первый выход дешифратора 15 через элемент

ИЛИ 23 соединен с управляющим входом записи регистра 16.

Второй выход дешифратора 15 соединен с управляющим входом записи регистра 17, через элемент ИЛИ 24 с управляющим входом считывания регистра 16 и через элемент ИЛИ 25 — с управляющим входом вычитателя 20. Третий выход дешифратора 15 через элемент ИЛИ 23 соединен с управляющим входом записи регистра 16. Четвертый выход дешифратора f5 соединен с управляющим входом записи регистра 18, через элемент ИЛИ 24 — с управляющим входом считывания регистра 16, через элемент ИЛИ 25 — с управляющим входом вычитателя 20. Пятый выход дешифратора 15 соединен с управляющим входом считывания регистра

18, через элемент ИЛИ 25 — с управляющим входом вычитателя 20, через элемент ИЛИ 26 — с управляющим входом считывания регистра 17, через элемент ИЛИ 23 — с управляющим входом записи регистра 16, шестой выход дешифратора 15 соединен с управляющим входом делителя 21, через элемент ИЛИ 24 — с управляющим входом считывания регистра 16, через элемент

ИЛИ 26 — с управляющим входом считывания регистра 17. Седьмой выход дешифратора 15 соедияен с управляющим входом генератора 12, управляющим входом умножителя 22 и управляющим входом считывания регистра 19.

Выход регистра 16 подсоединен одновременно к входу вычитателя 20, входу делителя 21. Второй вход вычитателя 20 соединен с вторым входом делителя 21 и выходом регистра

17. Третий вход вычитателя 20 связан с выходом регистра 18. Выход вычитателя 20 подключен одновременно к второму входу регистра 16, входу регистра 17, входу регистра 18.

Выход делителя 21 подключен к второму входу умножителя 22, к первому входу умножителя 22 подсоединен выход регистра 19.

1254286

Выход умножителя 22 является выходом дифференциального преобразователя.

С пульта управления (не показан) вводятся сигналы: Сброс" — к счетчикам 7 и 14 блока 4 управления и вычислительного блока 1t "Пуск" к ключу 6 блока 4 управления, нЗались Ь " — к регистру 19 вычислительного блока 11. 10

В исходном положении ферромагнитный стержень 1 устанавливается симметрично относительно концов секции

2.2 и 2.3 (положение к,). Движение стержня 1 вверх принято за положитель- 5 ное направление, вниз — за отрицательное. При укаэанном варианте установки измеряются как положительные (от ха до + " „ }, так и отрифатсльные (от Х, до — х„ „,) перемещения. Весь 20 диапазон измерения перемещений составляет 2x»„,.

Для расширения диапазона измерения перемещениИ одного знака (на25 пример, положительного направления) в 2 раза стержень 1 устанавливается в точку — Х „„ КомМутатор 3 соединяет последовательно две рядом расположенные секции 2.1 и 2.2 или 2,2 и 2.3, или 2.3 и 2.4 и включает их

30 в задающий колебательный контур автогенератора 10. С выхода автогенератора 10 выходит частотный код, соот-. ветствующий текущему положению стержня. Перемещение стержня t вызывает 35 изменение индуктивности обмоток, подключенных к автогенератору 10, Это приводит к изменению частоты автогенератора 10.

Таким образом, перемещение g, преобразуется в изменение индуктивности и соответственно в изменение частоты 1 автогенератора 10. В резуль тате преобразований Х - L L f на вы- gg ход автогенератора 10 поступает частотный код

j -111(х1, (1) где (х1 — функция преобразования перемещения у в частоту 1.

Функция преобразования устройства, в котором используются индуктивные датчики соленоидального типа с цилиндрическим ферромагнитным якорем, может быть аппроксимирована параболической зависимостью

j=c;x +Ь;х+с;, 2 (2) 2, 3...,, и — участки аппрсксимации; о,,b,,с, — параметры для i —. о учагде 1 =1, стка аппрок(3) k,=си(х,+ x) + Ь(х,+ x)+ c — результат 1-го такта измерения; а,",ñ — параметры функции преобразования, У, — начальное положение якоря 1; — текущее положение якоря !.

Во время получения результата 1, и последующих f, 5 1, k автогенератор 1О формирует стробирующий импульс определенной длительности. Этот импульс подается на ключ 6, не допуская прохождения следующего импульса на вход счетчика 7, а значит, и формирования следующей команды.

После выдачи 1, в вычислительный блок 11 ключ 6 отпирается и очередной импульс с генератора 5 поступает на счетчик 7. На выходах счетчика 7 появляется код 0010, который после девифратора 8 в виде второй команды где симации.

Кусочно-параболическая аппроксимация является наиболее точной и позволяет максимально использовать рабочий диапазон преобразователя.

Дифференциальный преобразователь работает в следующей последовательности, С пульта управления (не показан) в регистр 19 записывается значение эталонного приращения Ь, подаются команды "Сброс" на счетчики 7, 14.

При этом счетчики 7, 14 обнуляются, Преобразователь готов к работе.

По ко анде "Пуск", поступающей с пульта управления, ключ 6 отпирается и первый импульс с генератора 5 поступает на вход счетчика 7.

На выходах счетчика 7 появляется код 0001. Этот код поступает на дешифратор 8, расшифровывается и в виде команды через элемент ИЛИ 9 передается на управляющий вход коммутатора

3. Последний подключает к автогенератору 10 сумму секций (2. 1 + 2.2). На выходе автогенератора 10 появляется результат 1-го такта измерения

1254286 поступает через элемент ИЛИ 9 на коммутатор 3.

По этой команде к автогенератору

10 подключается сумма секций (2.2 +

2.3), На выходе автогенератора 10 появляется результат 2-ro такта измерения. чаем

f»- а(Х,e X ed) + Ь(х,+ Х 41 е С; (5)

» =a(xo x - ) i b(xo " a 1 е с 7 (6) где д — эталонное приращение, равное длине одной секции.

Четвертая команда с дешифратора

8 подается на генератор 5 и останавливает его. Таким образом, после прохождения 4-ой команды блок 4 управления прекращает обработку информации. З5

Работа вычислительного блока 11 в период получения результатов четырех тактов измерения 1,, f, f u f» синхронизирована с работой блока 4 управления. Синхронизация осуществляет. 40 ся подачей команд с дешифратора 8 блока 4 управления на ключ 13 вычислительного блока 11. При этом первые четыре микрокоманды вычислительного блока 11 появляются синхронно с фор- 45 мированием команд четырех тактов измерения блока 4 управления. Вся обработка информации в вычислительном блоке 11 производится в течение выполнения семи микрокоманд. 50

Порядок работы вычислительного блока 11 следующий, По 1-й команде блока 4 управления открывается ключ 13 в вычислительном блоке 11. На вход счетчика 14 посту- 55 пает 1-й импульс с генератора 12.

На выходах счетчика 14 появляется ход 0001, который расшифровываешься

=д(хо х Ь(х "1+с

Во время получения 4 ключ 6 за10 крыт стробирующим импульсом с автогенератора 10.

Затем ключ 6 открывается, и очередной импульс проходит с генератора 5 на счетчик 7 для формирования третьей команды, Производится 3-й

75 такт измерения. Работа преобразователя в третьем и четвертом тактах аналогична вышеописанным.

В 3 и 4-ом тактах коммутатор 3 подключает к автогенератору 10 суммы

20 секций (2.2 + 2.3), затем (2.3+ 2.4).

В результате проведения 3 и 4-го тактов на выходе автогенератора 10 полудешифратором 15 как 1-я микрокоманда (1 мк), 1 мк с выхода дешифратора

15 через элемент ИЛИ 23 поступает на управляющий вход записи регистра 16 °

По этой микрокоманде в регистр 16 записывается результат 1, для хранения. По второй команде с блока 4 управления ключ 13 пропускает на вход счетчика 14 2-й импульс, На выходах счетчика 14 появляется код 0010, который дешифратором 15 расшифровывается как 2-я микрокоманда (2 мк).

2 мк поступает одновременно через элемент ИЛИ 24 на управляющий вход считывания регистра 16, через элемент ИЛИ 25 — на управляющий вход вычитателя 20, на управляющий вход записи регистра 17. По этой микрокоманде в вычитатель 20 заносится результат 2-ro такта измерения 1, из регистра 16 — результат 1-го такта измерения 1 и производится вычитание, в результате чего получается разность 1, — 1, которая с выхода вычитателя 20 записывается в регистр

17 и там хранится.

По 3-й команде с блока 4 управления ключ 13 вновь открывается, и на выходе дешифратора 15 появляется

3-я микрокоманда (3 мк) . 3 мк через элемент ИЛИ 23 поступает на управляющий вход записи регистра 16. При этом в регистр 16 записывается результат 3-го такта измерения 1 .

По 4-й команде с блока 4 управления на выходе дешифратора 15 формируется 4-я микрокоманда (4 мк), которая поступае1 одновременно через элемент PJIH 24 на управляющий вход считывания регистра 16, через элемент ИЛИ 25 — на управляющий вход вьтчитателя 20 и на управляющий вход записи регистра 18.

По этой микрокоманде в вьтчитатель

20 заносится f> из регистра 16, заносится результат 4-ro такта измерения, производится вычитание (1„-f»), разность (f. - f ) записывается в регистр

18 и там хранится.

Последующие микрокоманды 5 мк, 6 мк и 7 мк формируются с интервалом, определяемым частотой генератора 12.

5 мк поступает через элемент ИЛИ

23 на управляющий вход записи регистра 16, через элемент ИЛИ 25 — на управляющий вход вычитателя 20, че7 1 . рез элемент ИЛИ 26 — на управляющий вход считывания регистра 18. По этой микрокоманде включается вычитатель

20, в него заносится (4, — k,) из регистра 17 и (f. — 1„) из регистра 18, производится вычитание, полученная разность ((4, — f )-(1, — r,)) записывается в регистр 16 для хранения, 6 мк поступает через элемент HJIH

24 на управляющий вход считывания регистра 16, управляющий вход делителя 21, через элемент ИЛИ 26 на управляющий вход считывания регистра

17 2РП17. По этой команде в, делитель 21 включенный в .работу, заносится (f, — f,) из регистра 17 и ((1 -f )-(>, -f )) из регистра 16, производится деление, результат де1,-1, ления Н поступает в умиожитель 22.

7 мк появляется на выходе дешифратора 15. Она поступает на управляющий вход генератора 12, управляющий вход умножителя 22, управляющий вход считывания регистра 19. По этой микрокоманде генератор 12 останавли» вается и дальнейшее формирование микрокоманд прекращается, включается в работу умножитель 22, в который заносится значение Ь из регистра

19. После умножения на выходе умно254286 8 жителя 22 появляется конечный результат изме ения р 2 (s fa (1

5 Конечный результат измерения А не зависит от изменения параметров функции преобразования, а зависит только от точности определения длины намотки секции.

1О

Формула изобре.тения

Дифференциальный. преобразователь линейных перемещений, содержащий ферромагнитный стержень, помещенный внутри йемагнитного цнлиндра, размещенные на немагнитном цилиндре контурные и вспомогательные обмотки, коммутатор, входами подключенный к выходу обмоток, блок управления, связанный с управляющим входом коммутатора, автогенератор, подключенный к выходу коммутатора, вычислительный блок, отличающийся тем, что,. с целью повышения точности измерений, обмотки выполнены в виде четырех идентичных секций, первый выход автогенератора подключен к управляющему входу блока управления, второй— к информационному входу вычислительного блока, блок управления снабжен четырьмя синхронизирующими выходами и подключен ими к соответствующим четырем входам вычислительного блока.!

254286

Составитель Ю. Петраковский

Техред A.Кравчук Корректор М. Максимищинец

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 4709/43 Тираж 670 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4