Датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении медленно меняющихся линейных перемещений в широком диапазоне. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых перемещений. В исходном состоянии подвижная обкладка 8 конденсатора занимает крайнее левое или правое положения относительно неподвижных обкладок 1,2 конденсатора. При этом сигнал на выходе фильтра 7, подключенного к высокочастотному генератору 5 через выпрямительный блок 6, подключенный в свою очередь к обкладкам 1,2, имеет наибольшую величину одной из полярностей, например отрицательной. При этом на выходе релейного элемента 17 формируется отрицательная логическая "1". В зависимости от направления перемещения срабатывает тот или иной контакт датчика 18 направления перемещения, при этом с его выхода сигнал поступает на соответствующий избиратель 19, 20 полярности. Если, например, задано перемещение влево отрицательная логическая "1" обеспечивает срабатывание ключа 23, что приводит к срабатыванию электромагнита 12. При этом платформа 4 фиксируется относительно неподвижной части 14 контролируемого узла. Движение рамы 9, закрепленной на подвижной части 15 контролируемого узла, ведет к перемещению подвижной обкладки 8 конденсатора относительно неподвижных обкладок 1,2. При этом информация в долях миллиметра индицируется на индикаторе 24. При занятии обкладкой 8 крайнего положения на выходе релейного элемента 17 появляется положительная логическая "1". При этом через ключ 21 включается левый электромагнит 10, а электромагнит 12 отключается. Платформа 4 перемещается относительно рамы 9 на величину шага. При этом срабатывает счетчик-индикатор 25. Таким образом обеспечивается груботочная индикация положения контролируемого узла. При движении контролируемого узла вправо работа осуществляется аналогично. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Al (!9) (111 (51)4 С 01 В 7 00

ЕЕ32„". „,18

ИПД;Д t. ",.- =,, ",,!".

Е«»Е.;„ 1(.1, L

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4305732/24-28 (22) 21.07.87 (46) 23.10.89. Бюл. 1(39 (7 1) Коммунарский горно-металлургический институт (72) В.Н.Головинов, В.Г.Дрючин, К.А.Карбачинский, В.А.Ошега,"

В.А.Шашков и В.В.Щербак (53) 621.317.39;531.717(088.8) (Se) Авторское свидетельство СССР

В 1195182, кл. С 01 В 7/00, 1984.

Левшина Е.С., Новицкий П.В„

Электрические измерения физических величин. -Л.: Энергоатомиздат, 1983, с. 7-9, рис. 7.15.

2 (54) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕИЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении медленно меняющихся линейных перемещений в широком диапазоне. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых перемещений. В исходном состоянии подвижная обкладка 8 конденсатора занимает крайнее левое или правое положение относительно неподвижных обкладок 1,2 конденсатора. При этом сигнал на выходе фильтра 7, подключенного к высокочастотному генератору 5 через выпрямительный блок

1516743

6, подключенные в свою очередь к обкладкам 1,2, имеет наибольшую величину одной из полярностей, например отрицательной. При этом на выходе релейного элемента 17 формируется отрицательная логическая "1". В зависимости от направления перемещения срабатывает тот ипи иной контакт датчика 18 направления перемещения, при этом с его выхода сигнал поступает на соответствующий избиратель 19, 20 полярности. Если, например, задано перемещение влево, отрицательная логическая."1" обеспечивает срабатывание ключа. 23, что приводит к срабатыванию электромагнита 1?. При этом платформа фиксируется относительно неподвижной части 14 контролируемого узла. Движение рамы 9, зак--. репленной на подвижной части 15 конИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении медленно меняющихся линейных перемещений в широком диапазоне. 30

Целью изобретения является расширение диапазона изм ряемых перемещений.

На чертеже представлена блок-схема устройства. 35

Датчик содержит две неподвюкные обкладки 1 и 2 конденсатора, установленные параллельно друг другу и закрепленные через изолятор 3 на платформе 4, высокочастотный генератор 40

5 с двумя разделительными конденсаторами на его выходе (не показаны), выпрямительный блок 6, входные выводы которого подключены к выходу генератора, а выходные выводы — к входу 45 фильтра 7 и к неподвижным обкладкам

1 и 2 конденсатора, подвикную обкладку 8 конденсатора, жесткую раму

9, три электромагнита 10 — 12, причем электромагниты 10 и 11 установлены на противоположных сторонах рамы 9, а платформа 4 установлена внутри рамы на направляющих 13, с помощью которых она перемещается в пазах рамы 9. Электромагнит 12 жестко сочле55 нен с платформой 4 и фиксирует положение платформы на неподвижной части

14 контролируемого узла, подвижная часть 15 которого сочленена с рамой тролируемого узла, ведет к перемещению подвижной обкладки 8 конденсатора относительно неподвижных обкладок 1,2 ° При этом информация в долях миллиметра индицируется на индикаторе 24. При занятии обкладкой 8 крайнего положения на выходе релейного элемента 17 появляется положительная логическая "1" ° При этом через ключ

21 включается левый электромагнит 10, а электромагнит 12 отключается. Платформа 4 перемещается относительно рамы 9 на величину шага. При этом срабатывает счетчик-индикатор 25.

1 Таким образом обеспечивается груботочная индикация положения контролируемого узла ° При движении контролируемого узла вправо работа осущест-. вляется аналогично. 1 ил.

9. Рама 9 через изолятор 16 соединена с подвижной обкладкой 8. Устройство содержит также релейный элемент 17 с петлей гистерезиса, вход которого соединен с выходом фильтра

7, датчик 18 направления перемещения, два избирателя 19 и 20 полярности, входы которых через соответствующие контакты датчика 18 направления перемещения подключены к выходу релейного элемента 17, три ключа

21 — 23, входы которых подсоединены к соответствующим вЫходам избирателей 19 и 20 полярности, а выходы— к соответствующим обмоткам электромагнитов 10 — 12, индикатор 24 перемещения внутри шага, вход которого соединен с выходом фильтра 7, счетчик-индикатор 25 числа шагов перемещения, вход которого подключен к входам ключа 23.

Датчик линейных перемещений работает следующим образом.

Рама 9 устройства устанавливается на подвижной части 15 контролируемого узла так, что электромагнит 12 платформы 4 касается металлической неподвижной части 14 контролируемого узла. В исходном состоянии подвижная обкладка 8 занимет крайнее "левое" (условно) положение, т.е. при этом на выходе фильтра 7, включенного через выпрямнтельный блок 6 на обкладки 1 и 2, имеет место наибольший

5 15167 сигнал одной полярности, например отрицательной . В этом случае на выходе релейного элемента 17 будет сигнал, представляющий логическую "-1". В зависимости от требуемого направления 5 перемещения датчик 18 направления перемещения замыкает соответствующие контакты в цепях управления электромагнитами 10 — 12. Если задано движе11 II

10 ние влево, то замыкаются контакты датчика 18 направления перемещения, обеспечивающие подключение избирателя

19 полярности к выходу релейного элемента 17, если — "вправо",то замыкаются контакты датчика 18, обеспечивающие подключение к релейному элементу

17 избирателя 20 полярности. При движении "влево" "-1" на выходе релейного элемента 17 обеспечивает на входе ключа 20

23 сигнал, который переводит его в открытое состояние, что приводит к включению электромагнита 12 платформы

4. Последняя фиксируется на неподвижной части 14 контролируемого узла.

Движение подвижной части 15 контролируемого узла приводит к движению рамы 9 относительно зафиксированной платформы 4. Это обеспечивает изменение положения подвижной обкладки 8 конденсатора относительно обкладак 1 и

2, что приводит к изменению напряжения на выходе фильтра 7 пропорционально перемещению. Как только напряжение на выходе фильтра 7 станет максимально возможным (определяется 35 диапазоном перемещения подвижной об" кладки 8 в шаге перемещения), на выходе релейного элемента 17 появляется сигнал, соответствующий "+1". Перемещение внутри шага индицируется 40 индикатором 24, коэффициент преобразования сигнала которого обеспечивает на табло индикатора 24 информацию непосредственно с перемещении в долях миллиметра. Появление "+1" на выходе 45 релейного элемента 17 приводит к тому, что включается "левый электромагнит 10 (так как на вход ключа 2 1 через избиратель 19 полярности поступает сигнал, обеспечивающий его откры-50 тие), а электромагнит 12 обесточивается (ключ 23 размыкается). Под действием электромагнита 10 платформа

4 перемещается внутри рамы 9. Это приводит к тому, что напряжение на 55 выходе фильтра 7 уменьшается от положительного максимально возможного до отрицательного максимально возможного. Как только на выходе фильт43 6 ,ра 7 станет максимально возможное отрицательное напряжение, на выходе релейного элемента 17 имеет место вновь сигнал соответствующий -1

Появление "-1" на выходе релейного элемента 17 приводит к тому, что электромагнит 10 отключается, а элек тромагнит 12 включается. Платформа 4 фиксируется, совершен один шаг перемещения. Перемещение платформы 4 относительно рамы 9 под действием электромагнита 10 происходит быстротечно по сравнению со скоростью перемещения подвижной части 15 контролируемого узла. Это перемещение сопровождается тем, что на выходе релейного элемента 17 будет кратковременный импульс положительной полярности, который через избиратель 19 полярности поступает на вход счетчикаиндикатора 25 числа шагов перемеще-ния. Регистрация числа шагов перемещения в счетчике-индикаторе 25 происходит по переднему фронту импульса (переход от "-1" до "0"). На индикаторе 25 индицируется целое число шагов перемещения. В дальнейшем при движении "влево" все процессы повторяются;

При движении "вправо" относитель . но исходного состояния включается

"правый" электромагнит 11, а электр >магнит 12 отключается (так как фо >мируется на выходе релейного элемента

17 "-1" через избиратель 20 полярности поступает на вход ключа 22 и не поступает на вход ключа 23). Под действием электромагнита 11 платформа 4 перемещается внутри рамы 9 "вправо". Это движение сопровождается быстротечным изменением напряжения на фильтре 7 от максимального возможного отрицательного до положительного максимально возможного. На выходе релейного элемента 17 происходит изменение сигнала с "-1" на "+1". Появление "+1" на выходе релейного элемента 17 приводит к отключению электромагнита 11 и включению электромагнита 12 (так как "+1" с выхода релейного элемента 17 через избиратель 20 полярности поступает на вход ключа

23 и не поступает на вход ключа

22). Электромагнит 12 фиксирует платформу 4 относительно неподвижной части 14 контролируемого узла. Перемещени, платформы 4 внутри рамы 9 в данном случае не представляет законченный шаг перемещения механизма.

1516743

Формула и з обретения

Составитель Ю.Петраковский

Техред Л,Олнйльii< Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Гунько

Заказ 6371/37 тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина,101

Поэтому этот шаг не фиксируется счетчиком-индикатором 25, так как последний фиксирует импульсы по переднему фронту,т.е. при переходе от "-1" до

"0" ипи от "+1" до "0" (в этом случае от "0" до "+1"). .В дальнейшем при движении "вправо" происходят процессы, аналогичные процессам при дви жейии "влево

Для того, чтобы работа датчика начиналась с одного иэ крайних положений ("левое" или "правое"), предусмотрены кнопки "Исходное левое" 26 и

"Исходное правое" 27, которые при их нажатии обеспечивают запитывание электромагнитов 10 или 11 (при отключенной всеи системе) для перемещения всей платформы в одно иэ крайних положений. Счетчик-индикатор 25 обеспечивает суммирование шагов перемещения при движении в одном направлении и вычитании при движении в разных направлениях (сигналы с избирателей 19 и 20 полярности поступают, соответственно, на суммирующий и вычитающий входы).

Датчик линейных перемещений, содержащий платформу, две неподвижные обкладки конденсатора, закрепленные через изолятор на платформе и установленные параллельно одна другой, высокочастотный генератор, подключенный к его выходу выпрямительный блок, первый выход которого соединен с неподвижными обкладками конденсатора, фильтр, подключенный к второму выходу выпрямительного блока, подвижную обкладку конденсатора, размещенную между неподвижными обкладками, отличающийся тем, что, 5

40 с целью расширения диапазона измеряемых перемещений, датчик снабжен жесткой рамой, тремя электромагнитами, релейным элементом, подключенным к выходу фильтра, датчиком направления перемещения, подключенным к выходу релейного элемента, двумя изб бирателями полярности„ вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу датчика направления перемещения, тремя ключами, вход первого из которых подключен к первому выходу первого избирателя полярности, вход второго — к первому выходу второго избирателя полярности, первый и второй входы третьего ключа подключены к вторым выходам соответствечно первого и второго избирателей полярности, индикатором перемещений внутри шага, подключенным к выходу фильтра, и счетчиком-индикатором числа шагов перемещения, входами подключенным к вторым выходам первого и второго избирателей полярности, платформа установлена внутри жесткой рамы на направляющих с воэможностью перемещения относительно нее в направлении, перпендикулярном неподвижным обкладкам конденсатора, первые два электромагнита жестко установлены на противоположных сторонах жесткой рамы вдоль направления перемещения платформы, третий электромагнит жестко сочленен с платформой и установлен перпендикулярно неподвижным обкладкам конденсатора, жесткая рама через .изолятор соединена с подвижной обкладкой конденсатора, обмотки первого, второго и третьего электромагнитов подключены соответсвенно к выходам первого, второго и третьего ключей, а релейный элемент выполнен так, что его характеристика имеет петлю гистерезиса.