Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобразователя и расширение диапазона измерений перемещений. Для этого в преобразователь перемещений в код, содержащий катушку индуктивности, выполненную в виде секций, ферромагнитный сердечник, генератор, преобразователь частоты в число импульсов, арифмети ческий блок, блок индикации, блок уп равления, введены два блока сравнения и реверсивный счетчик. Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователе измерение перемещения производится в четьтре такта, а перемещение X определяется по Формуле: X()/ (N,-N,-(N3- -N)ll:ml0, где N, ,N2,N, N - количества импульсов, получаемые на выходе преобразователя частоты в количество импульсов на 1-м, 2-м, 3-м и 4-м тактах работы; m - состояние реверсивного счетчика в момент измерения текущего значения; 9- длина секции катушки индуктивности. 3 ил. ifi (Л с: 1чЭ со О а ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дП 4 Н 03 М 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4Иьл--.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3888295/.24-24 (22) 29.04.85 (46) 23. 12. 86. Бюл. № 47 (71) Куйбышевский филиал Всесоюзного института по проектированию организации энергетического строительства

"Оргэнергострой" (72) В.С.Иванов и А.И.Черняев (53) 681.325 (088.8) (56) Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П.В.Новицкого. — M.: Энергия, 1975, с. 457.

Авторское свидетельство СССР

¹ 338888228899, кл. G 08 С 9/04, 1970. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобразователя и расширение диапазона

„„SU„„1279065 A 1 измерений перемещений. Для этого в преобразователь перемещений в код, содержащий катушку индуктивности, выполненную в виде секций, ферромагнитный сердечник, генератор, преобразователь частоты в число импульсов, арифметический блок, блок индикации, блок управления, введены два блока сравнения и реверсивный счетчик. IIoставленная цель достигается за счет того, что в преобразователе измерение перемещения производится в четыре такта, а перемещение Х определяется по формуле: X= t(N -N ) / (N, — Ng-(N—

-N )) тп) О, где N,,N,N, М вЂ” количества импульсов, получаемые на выходе преобразователя частоты в количество импульсов на 1-м, 2-м, 3-м и 4-м тактах работы; m — состояние реверсивного счетчика в момент измерения текущего значения; 8 — длина секции катушки индуктивности. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной,технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных перемещений.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности преобразователя и расширение диапазона измерения перемещений.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя перемещения в код; на фиг.2 — структурная схема

10 преобразователя частоты в число импульсов; на фиг.З вЂ” структурная схема блока управления.

Преобразователь перемещения в код родержит ферромагнитный сердечник 1, катушку 2 индуктивности, выполненную в виде секций 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 78, 8-9, 9-10, 10-11 11 — 12, 12-13 одинаковой длины g ключи 14 — 24

Э

20 генератор 25, преобразователь 26 частоты в число импульсов, арифметический блок 27, блок 28 индикации, блок

29 управления, блоки 30-31 сравнения, реверсивный счетчик 32.

Преобразователь 26 частоты в число импульсов выполнен в виде ключей 33—

36 и счетчиков 37 — 40.

Блок 29 управления выполнен в виде генератора 41 тактовых импульсов, распределителя 42 команд, дешифратора

43 команд.

Преобразователь перемещений в код работает следующим образом.

Ферромагнитный сердечник 1 перемещается внутри катушки 2, выполненной в виде идентичных одна другой секций 3-4, 4-.5,..., 12-13 длиной О .

Принимаем, что начальному положению

Х=О соответствует положению сердечника 1, симметричное относительно рас- 40 положенных в средней части катушки 2 секций 6-8 и 9-11. При этом обеспечивается возможность измерения перемещений как в положительном, так и в отрицательном направлениях.

Положению Х ферромагнитного сердечника 1 соответствует нулевое состояние реверсивного счетчика 32. За положительное принимается направление движения ферромагнитного сердечника

1, укаэанное стрелкой на фиг.1. Рассмотрим процесс измерения Х, лежащего в пределах ОМ<В.

Измерение проводится в четыре такта. Но сигналам с блока 29 управления 55 последовательно открываются следующие пары ключей: 17 и 19; 20 и 22; 18 и

20; 21 и 23. При этом на вход преоб65 2 разователя 26 частоты в число импульсов поступают сигналы, связанные со 1 следующими значениями перемещения ферромагнитного < ердечника 1: Х о

Х вЂ” при подключении к задающему контуру генератора 25 с кции 6-8; Х,+

+Х вЂ” секция 9-11:, Х,— (Х+8) — секции

7-9; X,+ (Х+8) — секции 10-12. При этом коды на выходе преобразователя

26 частоты в число импульсов соответственно равны 111„И2,NÇ,N4.

Последовательность тактов измерения задается генератором 41 тактовых импульсов и распределителем 42 команд блока 29 управления.

Коды И1,N2,NÇ,М4 связаны с перемещением Х зависимостями

N1=a(X, — Х) +Ь(Х,-Х)+С;

N2=a(X -X) +Ü(Õ, +Х)+С; (1)

ИЗ=а jХ,-(Х+8)) +Ь(Х,-(X+8)j +С;

N4=a (Х,+ (X+8) ) +Ь(Х, +(X+8)) +С.

Коды N1,N2,NÇ,N4 и весовой код реверсивного счетчика 32 поступают в арифметический блок 27, где рассчитывается значение

N1-N2

Х- (— — — ---- — — — + ш ). В„ (2) (М1-N2) — (NÇ-N4) где m — состояние реверсивного счетчика 32 в момент измерения текущего значения Х (при положении Х сердечо ника 1 m=0).

Каждому состоянию реверсивного счетчика 32 соответствует определенный участок выходной характеристики преобразователя 26 частоты в число импульсов. Его длина всегда равна шести секциям катушки 2. Нулевому состоянию m=0 реверсивного счетчика 32 в нашем случае соответствует начальный рабочий участок катушки 2, ограниченный выводами 6-12.

Отметим, что в движении ферромагнитного сердечника 1 в некоторую секцию 3-13 катушки 2 индуктивность этой секции возрастает,. а частота генератора 25 при подключении соответствующей секции 3-13 к его задающему контуру уменьшается. Таким образом, при принятом, исходном положении ферромагнитного сердечника t значение Ni, соответствующее подключению к задающему контуру генератора 25 секции 68, больше значения NÇ, соответствующего подключению секции 7-9, N1>N3, а значение N4, соответствующее подключению секции 10-12, больше значе1279065 ния, соответствующего подключению секции 9- 11. N4) N2, Соблюдение неравенств И1)НЗ и N4)N2 является признаком выхода на рабочий участок характеристики катушки 2. При перемещении ферромагнитного сердечника 1 в направлении, указанном стрелкой на фиг.1, значения N1 и N2 возрастают, а значения NÇ и N4 убывают. При полном введении ферромагнитного сердеч- 10 ника 1 в.секцию 9-11 значение N2 становится минимальным и при дальнейшем перемещении сердечника 1 в этом направлении начинает возрастать.

При соблюдении соотношения И4<И2 15 срабатывает блок 31 сравнения и на суммирующий вход (+1) реверсивного счетчика 32 поступает импульс, изменяющий состояние реверсивного счетчика 32 на плюс единицу. Весовой код 20 реверсивного счетчика 32 поступает на вход блока 29 управления, что обеспечивает смещение рабочего участка на катушке 2 на одну секцию 3-13 в положительном направлении, т.е. на величину от исходного положения.

Если сердечник 1 перемещается в направлении, противоположном указанному на фиг.1, то при соблюдении соотношения Х1 ИЗ срабатывает блок 30 ЗО сравнения. При этом на вычитающий вход (-1) реверсивного счетчика 32 поступает импульс, изменяющий состояние реверсивного счетчика 32 на минус единицу, что обеспечивает смеще- 35 ние рабочего участка на катушке 2 на одну секцию 3-13 в направлении, противоположном указанному на фиг.1, т.е. на величину минус 8 от исходного положения Х,. 40

B момент включения преобразователя ферромагнитный сердечник 1 занимает положение в катушке 2, зависящее от текущего значения Х. Это положение, а следовательно, и расположение 45 рабочего участка на катушке 2 неизвестно. Поиск рабочего участка осуще ствляется автоматически следующим. образом. При включении питания реверсивный счетчик 32 устанавливается в 50 исходное состояние ш=О. Проводится описанный цикл измерения, состоящий из четырех тактов, на участке характеристики, принятом за начальный (этот участок ограничен выводами 6- 55

12). Полученные при этом коды N1,N2, N3,N4 анализируются блоками 30 и 31 сравнения, которые в случае несовпадения рабочего участка с начальным, выдают на реверсивный счетчик 32 сигналы, обеспечивающие смещение участка 2 на выходной характеристике катушки 2 на расстояние плюс вили минус 8 в нужном направлении до тех пор, пока этот участок не совпадает с рабочим . Число m шагов просчитывается реверсивным счетчиком 32. Весовой код реверсивного счетчика 32 поступает на вход арифметического блока

27, в котором производятся соответствующие вычисления.

Перепишем (2) в виде

Х=Х тп 8, (М

N1-N2 .где X -- — — — -- — -- — — g (N1 — N2) — (N3-N4)

Из (3) видно, что Х определяет перемещение сердечника 1 в пределах рабочего участка катушки 2, atm 9 определяет расстояние, на которое сказывается смещенным рабочий участок катушки 2 относительно положения, принятого за начальное.

Таким образом, измерение больших перемещений с помощью предлагаемого устройства всегда осуществляется с использованием участка функции преобразования, не превышающего по длине

66 . При этом величина 8 выбирается из условия обеспечения необходимой точности аппроксимации участка квад<ратичной параболой. Это позволяет повысить точность измерения перемещений за счет снижения методической погрешности аппроксимации и расширения диапазона измерения без потери точности благодаря "скольжению" по характеристике при изменении .

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Преобразователь перемещения в код, содержаший ферромагнит-сердечник, расположенный внутри катушки .индуктивности, выводы секции которой соединены с входами ключей, объединенных в группы по два ключа в каждой, выходы ключей четных групп соединены с первым входом генератора, выходы ключей нечетных групп соединены с вторым входом генератора, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты в число импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с входами арифметического блока, выход которого

1279065

От генеаа соединен с входом блока индикации, блок управления, у, выходов которого соедииены с управляющими входами ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя и расширения диапазона измерения, в него введены два блока сравнения и реверсивный счетчик, секции катушек индуктивности выполнены идентичными, входы первого блока сравнения соединены с первым и третьим выходом преобразователя частоты в количество импульсов, входы второго блока сравнения соединены с вторым и четвертым выходом преобразователя частоты в количество импульсов, выходы блоков сравнения соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с управляющим входом арифметического блока и с входом блока управления, (К+1)-й выход которого подключен к второму входу пре— образователя частоты в число им— пульсов.

1279065

/дпра3ляющнм Юходйм ключей

2 стиг. 3

Корректор В. Бутяга

Техред А.Кравчук

Редактор С.Пекарь

Заказ 6854/58 Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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