Устройство для измерения линейных перемещений объекта
Изобретение относится к устройствам для измерения перемещений объекта и может быть использовано в прецизионных цифровых системах автоматического управления. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет выполнения подвижного ползуна с двумя оппозитно расположенными наклонными пазами, с которыми взаимодействуют Г-образные рычаги . При линейном перемещении объекта он воздействует на ползун. Перемещение ползуна приводит к синхронному повороту Г-образных рычагов, поворачивающих пьезоэлектрические трансформаторы с первыми и вторыми электродными секциями и конусные штоки. Последние, взаимодействуя с дугообразными направляющими одновременно на одну и ту же величину, усиливают нажим цилиндрической пружины на один из пьезоэлектрических трансформаторов и снижают усилие нажима на второй пьезоэлектрический трансформатор, что приводит к появлению сигнала, пропорционального величине линейного перемещения объекта . 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
nsiSU ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4101927/25-28 (22) 10.06.86 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (71) Азербайджанский политехнический институт им. Ч.Ильдрыма (72) Т.Б.Гурбанов, Э.М.Юсуф-заде, Г.Ф.Тюленев, Т.Т.Гусейнов, Э.А.Гаджигасанов и К.С.Бурзиев (53) 531.717.11 (088.8) (56) Трофимов А.И. Пьезоэлектрические преобразователи статических нагрузок. — М.: Машиностроение, 1979, с ° 83. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к устройствам для измерения перемещений объекта и может быть использовано в прецизионных цифровых системах автоматического управления. Целью, изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений эа счет выполнения подвижного ползуна с двумя оппозитно расположенными наклонными пазами, с которыми взаимодействуют Г-образные рычаги. При линейном перемещении объекта он воздействует на ползун. Перемещение ползуна приводит к синхронному повороту Г-образных рычагов, поворачивающих пьезоэлектрические трансформаторы с первыми и вторыми электродными секциями и конусные штоки. Последние, взаимодействуя с дугообразными направляющими одновременно на одну и ту же величину, усиливают нажим цилиндрической пружины на один из пьезоэлектрических трансформаторов и снижают усилие нажима на второй пьезоэлектрический трансформатор, что приводит к появлению сигнала, пропорционального величине линейного перемещения объекта. 3 ил. 13 Изобретение относится к устройствам для измерения перемещений объекта и служит для использования в предложенной цифровой системе автоматического управления. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет выполнения подвижного ползуна с двумя оппозитно разъединенными пазами, с которыми взаимодействуют Г-образные рычаги. На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 то же, верхняя часть в аксонометрии; на фиг. 3 — то же, внешний вид. Устройство для измерения линейных перемещений объекта содержит неподвижный корпус 1 с направляющими вырезами 2, в которых с возможностью перемещения установлен ползун 3 с верхним наклонным пазом, 4 и с нижним наклонным пазом 5, К неподвижно- му корпусу 1 с помощью регулировочных гаек 6 жестко присоединены держатели 7,. к которым с помощью осей 8 присоединены поворотные Г-образные рычаги 9, взаимодействующие с наклонными пазами 4 и 5 ползуна 3. С Гобразными рычагами 9 жестко соединены крепежные колодки 10, снабженные направляющими 11 и зажимами l2 в которых помещены пьезоэлектрические трансформаторы 13 с наконечниками 14. Пьезоэлектрические трансформаторы 13 снабжены первыми 15 и вторыми 16 электродными секциями..К крепежным колодкам 10 жестко присоединены направляющие втулки 17 с перемещающимися в них конусными штоками 18, через цилиндрические пружины 19 взаимодействующие с наконечниками 14 пьезоэлектрических трансформаторов 13. В неподвижном корпусе 1 выполнены дугообразные направляющие 20, с которыми взаимодействуют конусные штоки 18. Устройство содержит также генератор 21, с которым электрически соединены первые электродные секции 15 пьезоэлектрических трансформаторов i3 соединенный с генератором 21 источник 22 питания, измерительный блок 23, элемент 24 сравнения, блок 25 управления, sàêðåïëåííûå в неподвижном корпусе 1 пластинчатые пружины 26, измерительный блок 23 снабжен индикатором 27, Вторые электродные секции 16 подключены к измери68627 2 тельному блоку 23 через элемент 24 сравнения, выход которого через блок 25 управления присоединен к объекту 28, линейное перемещение которого требуется замерять. Устройство для измерения линейных перемещений объекта работает следующим образом. Перед началом измерения объект 28 жестко соединяется с ползуном 3, Г-образные рычаги 9 своими рабочими концами взаимодействуют со средней частью верхнего наклонного паза 4 и нижнего наклонного паза 5 ползуна 3. С помощью регулировочных гаек 6 производят регулировку начальных статических сжимающих усилий воздействия винтовых цилиндрических пружин 19 на пьезоэлектрические трансформаторы 13 через, наконечники 14. Затем первые электродные секции 15 пьезоэлектрических трансформаторов 13 возбуждаются от источника 22 питания 25 и генератора 21 на резонансной частоте пьезоэлектрических трансформаторов 13. } åçoíàHñíûå колебания в пьезоэлектрических трансформаторах 13 возникают в результате установления в них стоячих ультразвуковых волн. При включении линейного перемещения объекта 28 он перемещает ползун 3 по выполненным в неподвижном корпусе 1 направляющим вырезам 2, на35 пример, вправо. Ввиду изменения первоначального расстояния от центра направляющей втулки 17 до поверхности дугообраз40 ных направляющих 20, свободные концы Г-образных рычагов 9, .расположенных в верхнем 4 и нижнем 5 наклонных пазах, преодолевая с одной стороны усилие пластинчатой пружины 26, а с 4Б другой стороны под воздействием усилия пластинчатой пружины 26 поворачивают Г-образные рычаги 9 в осях 8, что вызывает перемещение крепежных колодок 10 и пьезоэлектрических трансформаторов 13, смещение конус50 ных штоков 18 и жесткое увеличение сжимающего усилия первой цилиндрической пружины 19 при одновременном плавном уменьшении сжимающего усилия от воздействия второй цилиндрической пружины 19. При этом, ввиду параллельности между собой держателей 7 сумма углов поворота Г-образных рычагов 9 по всему диапазону переме,3 13 щений остается постоянной. Измерение перемещений от начального нулевого положения во всех диапазонах, обеспечивающее дифференциальный съем аналогового сигнала, осуществляется за счет разности выходных напряжений вторых электродных секций,16 пьезоэлектрических трансформаторов 13. Изменение статических сжимающих усилий воздействия на пьезотрансформаторы 13 создает изменение напряжения, возникающего на их вторых электродных секциях 16 по тому же закону в зависимости от приложенного усилия. Это напряжение (аналоговый сигнал) поступает на вход измерительного блока 23 через элемент 24 сравнения, который выполнен в виде операционного усилителя с дифференциальным входом. После сравнения в элементе 24 сравнения аналоговый сигнал, характеризующий фактическое перемещение ползуна 3 на заданную величину, определяемую задатчиком, поступает в блок 25 управления, дающий команду на отключение перемещения объекта 28. Численные показатели перемещения высвечиваются индикатором 27 измерительного блока 23. Формула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений объекта, содержащее неподвижный корпус, подвижно закрепленный на нем взаимодействущий с объектом ползун, взаимодействующий с ползуном пьезоэлектрический тран68627 4 сформатор с первой и второй электродными секциями, установленный между ползуном и пьезоэлектрическим трансформатором механизм воздействия на пьезоэлектрический трансформатор, соединенный с первой электродной секцией генератор и соединенный с второй электродной секцией измеритель1р ный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено вторым пьезоэлектрическим трансформатором с первой и 15 вторбй электродными секциями, соединенными соответственно с генератором и измерительным блоком, и размещенным симметрично первому пьезоэлектрическому трансформатору относитель2р но ползуна блоком сравнения, соединенным с вторыми секциями пьезоэлектрических трансформаторов и с измерительным блоком, в ползуне выполнены два оппозитно расположенных парал25 лельных паза, наклоненных относительно направления перемещения ползуна, механизм воздействия на пьезоэлектрические трансформаторы выполнен в виде двух закрепленных на неподвиж30 ном корпусе с возможностью поворота Г-образных рычагов, подпружиненных своими свободными концами к пазам ползуна, выполненных в неподвижном корпусе двух дугообразных направляю3 щих. установленных соосно с тран35 сформаторами двух конусных штоков, своими конусами взаимодействующих с дугообразными направляющими и подпружиненных относительно пьезоэлектрических трансформаторов ° 1368627 1368627 фиг. У Составитель А. Блохин Редактор А.Шандор ТехредП,Олийнык Корректор О.Кравцова Заказ 273/38 Тирак 680,- Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
