Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике в гибких производственных системах. Цель - повышение технологических возможностей путем регулировки дискретности шага измерения и повышения точности. Характер намагниченности носителя 1 реализуется в процессе магнитной записи путем подачи напряжения на магниточувствительный элемент 2, который в процессе записи перемещается с постоянной скоростью вдоль носителя 1 записи. Для обеспечения постоянного контакта магнитной головки с носителем 1 от источника 6 питания постоянного тока на пьезовибратор 3 подается постоянное напряжение. Последний, прогнувшись в своей центральной части на величину начального зазора σ, прижимает элемент 2 при перемещении к носителю 1. При измерении перемещений объекта контроля постоянное напряжение с электродов пьезовибратора 3 снимается и начальный зазор восстанавливается. Переменное напряжение генератора 4 подается на пьезовибратор 3, в котором возбуждаются изгибные поперечные колебания, что приводит к возвратно-поступательному движению магниточувствительного элемента 2. В последнем наводится ЭДС, величина которой определяется уровнем остаточной намагниченности носителя в заданной точке, а частота равна частоте механических колебаний пьезовибратора 3. Напряжение, снимаемое с элемента 2 через аналоговый коммутатор 12, выполняющий функцию переключателя "Запись - воспроизведение", и узел воспроизведения, усиливающий сигнал, поступает на детектор 14 огибающей, где из сигнала выделяется низкочастотная составляющая, соответствующая заданной функции преобразования датчика. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5.1)5 G 01 В 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО HBOEPETEHHRM И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4386443/25-28 (22) 02.03.88 (46) 07,03.90. Бюл. h - 9 (71) Одесский политехнический ин-. ститут (72) P.Г.Джагупов и А.В,Рябцов (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1439397, кл. G 01 В 7/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике в гибких производственных системах. Цель — повышение технологических возможностей путем регулировки дискретности шага измерения и повышения точности. Характер намагниченности носителя 1 реализуется в процессе магнитной записи путем подачи напряжения на магниточувствительный элемент 2, который в процессе записи перемещается с постоянной скоростью вдоль носителя 1 записи. Для обеспечения постоянного контакта магнитной головки с носителем 1 от источника 6 питания постоянного тока на пьезовибратор 3 подается постоянное напряжение. Послед„Л0„„1548660 А 1 ний, прогнувшись в своей центральной части на величину начального заsopaG, прикимает элемент 2 при перемещении к носителю 1. При .измерении перемещений объекта контроля постоянное напряжение с электродов пьезовибратора 3 снимается и начальный зазор восстанавливается. Переменное напряжение генератора 4 подается на .пьезовибратор 3, в котором возбуждаются изгибные поперечные колебания, что приводит к возвратно-поступательному двоению магниточувствительного элемента 2. В последнем наводится

ЭДС, величина которой определяется уровнем остаточной намагниченности носителя в заданной точке, а частота равна частоте механических колебаний пьезовибратора 3. Напряжение, снимаемое с элемента 2 через аналоговый коммутатор 12, выполняющий функцию переключателя "Запись — воспроизведение", и узел воспроизведения, усиливающий сигнал, поступает на детектор 14 огибающей, где из. сигнала выделяется низкочастотная составляющая, соответствуюшая заданной функции преобразования датчика.

1 з.п. ф-лы. 4 ил.!

548660

Изобретение относится к измеритель1»ой» технике в гибких производственных системах.

Цель изоб рете ния — повьппе нпе т ех5 нологических возможностей путем регулировки функции преобразования и разрешающеи способности устройства.

На фиг. 1 приведена функцпональ10 ная схема устройства, на фиг, 2-4 диаграммы, иллюстрирующие распределение намагниченности по длине носителя магнитной записи.

Устройство содержит носитель 1 маг-!5 нитной записи, выполненный н виде основы и размещенного на ее поверхности магнитного слоя, установленный с нозможностью перемещения ндоль рабочей поверхности и предназначенный для связи с перемещаемым объектом, магниточувстнительный элемент 2, закрепленный на пьезовибраторе 3, который предназначен для возбуждения механических колебаний магниточунствитсльного элемента 2, генератор 4 напряжения, подключенньп» к электродам .пьезовибратора, и подключенный к магниточувствительному элементу 2 блок

5 измерения и регистрации, Последний содержит последовательно соединенные источник 6 питания постоянного тока, схему 7 управления, перестраиваемый делитель 8 частоты, многофункциональный преобразователь 9 и схему

10 измерения, состоящую из последовательно соединенных узла 11 записи, аналогового коммутатора 12, усилителя

13 воспроизведения, детектора 14 огибающей и узла 15 индикации.

Устройство работает следующим образом, Распределение намагниченности по длине носителя 1 может быть аналоговым (линейным, квадратичным, экспоненциальным, степенным и т.II. фиг.2), дискретным, дискретно-аналоговым (фиг. 3), кодовым (последовательным или параллельным, фиг. 4).

Такой характер намагниченности но50 сителя 1 реализуется в процессе магнитной записи путем подачи напряжения соответствующей формы на выводы магниточувствительного элемента 2, в качестве которого может быть использована универсальная магнитная головка, 15 состоящая из ферромагнитного сердечника с зазором и индуктивной катушкой. Магнитная головка в процессе за-, писи перемещает с постоянной скоростью вдоль носителя 1 записи.

Для обеспечения постоянного контакта магнитной головки с носителем 1 от источника 6 питания на электроды пьезонибратора 3 подается постоянное напряжение таким образом, чтобы последний, прогнувшись в своей центральной части на величину начального зазора й, прижимает магниточувствительньп» элемент 2 при перемещении к носителю 1.

При измерении перемещений объекта контроля постоянное напряжение с электродов пьезовибратора 3 снимается и начальный зазор между магниточувствительным элементом 2 и носителем 1, необходимый для колебаний пьезовибратора 4, восстанавливается.

Допустим, что в соответствии с требованиями технологического процесса в состав гибкой производственной системы должен входить аналоговый датчик перемещений с линейной функцией преобразования. В этом случае распределение намагниченности по длине носителя 1 соответствует фиг. 2.

Это достигается путем записи на носитель 1 при помощи магниточувствительного элемента 2 (магнитной головки) линейно изменяющегося напряжения, формируемого в многофункциональном преобразователе 9.Генератор 4 в этом случае отключается от электродов пьезонибратора 3 и используется как тактовый генератор и генератор подмагничивания. Если при записи объект и связанньп» с ним магниточувствительный элемент 2 перемещается со скоростью V, а общая длина шкалы расстояний в устройстве ранна L, то длительность прямого хода линейно изменяющегося напряжения на выходе преобразователя 9 равна

Т=

Делитель 8 частоты делит .»стоту

f генератора 4 в и раз, r>lе

Начало перемещения объекта синхрониз ируется с на чало м»»ао рм»»ров а»»»»я линейно»»зме»»я»1п»» гDc.ÿ»»а»»ряжеь»»»я.

В том случае,: ».gl I г гибкой производственно и сп.те.»е тгебуетс>» дис60 гЕн и= - — ——

V m

f ãeí.

f-- -- —

n каналов.

5 15486 кретно-аналоговая функция преобразования (фиг. 3) то число где m — требуемое число периодов линейно изменяющегося напряжения.

Изменение коэффициента деления и в делителе 8 частоты осуществляется при помощи схемы 7 управления.

Этой же схемой задается режим рабо- ты преобразователя 9.

Для получения дискретного датчи- ка перемещений (фиг. 3) преобразователь 9 переводится в режим формирования прямоугольных импульсов с частотой которые при помощи узла 11 записи и магнитной головки магниточувствительного элемента 2 записываются на носи- 25 теле 1.

Измерение перемещений движущегося объекта производится следующим образом. Переменное напряжение генератора подается на электроды пьезовибрато- 1О ра 3. Вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта в последнем возбуждаются изгибные поперечные колебания, что приводит к. возвратно-поступательному движению магниточувствительного элемента 2 в плоскости, перпендикулярной рабочей поверхности намагниченного носителя 1.

По закону электромагнитной индукции в магниточувствительном элементе 4п

2 наводится переменная ЭДС, величина которой определяется уровнем остаточной намагниченности носителя в заданной точке, а частота равна частоте механических колебаний пьезовибрато- 45 ра 3.

Таким образом выходной сигнал магниточувствительного элемента 2 при его перемещении вдоль носителя 1 представляет собой переменное напряжение 5О высокой частоты f промодулированное низкочастотной составляющей, повторяющей по форме распределение намагниченности вдоль носителя записи

1 (фиг. 2 и 3). 55

Это напряжение через аналоговый коммутатор 12, выполняющий функцию переключателя запись-воспроизведение, узел 13 воспроизведения, содержащий селективный усилитель, настроенный на частоту fogy поступает на детектор

14 огибающей, где из сигнала выделяется низкочастотная составляющая, соответствующая заданной функции преобразования датчика.

Так для аналогового линейного датчика (фиг. 2) это напряжение линейно изменяется при перемещении объекта, причем его величина (соответствующая амплитуде наведенной в магниточувствительном элементе 2 переменной ЭДС) однозначна определяет расстояние, пройденное объектом от начального положения, Для дискретного датчика пройденное объектом расстояние определяется по числу импульсов модулирующего на— пряжения, соответствующему числу импульсов, записанных на носителе 1

Гезультаты измерения перемещения объекта визуализируются при помощи узла 15 индикации, управляемого схемой 7 управления.

Для повышения технологических возможностей за счет повышения точности схема )О измерения и магниточувствительный элемент 2 выполнен в виде N числа параллельных идентичных

В этом случае на носителе 1 записи создается распределение намагниченности в виде параллельного N-разрядного двоичного кода .(фиг. 4),где

"1" кода соответствует наличию намагниченности в данной точке носителя, а "0" кода — отсутствие намагниченно сти, Запись осуществляется при перемещении вдоль носителя 1 N-канального магниточувствительного элемента 2, прижатого к носителю 1 при помощи пьезовибратора 3, на электроды которого подается напряжение от источника питания постоянного тока. В этом случае импульсы с выхода делителя частоты поступают на вход N-разрядного двоичного счетчика, входящего в состав преобразователя 9, выходы которого соединены с К-канальной схемой индикации. Через N-канальный узел

11 записи и N-канальный аналоговый коммутатор 12 образованный в счетчи— ке И-разрядный параллельный код поступает на N-канальный магниточувствительный элемент.

1548660

Формула и з о б р е т е н и я

I.,Устройство для измерения перемещений, содержащее носитель магнит5 нои записи, генератор переменного напряжения, подключенный к нему пьезовибратор, закрепленный на нем магниточувствительный элемент, установленный с возможностью перемещения вдоль рабочей поверхности носителя магнитной s аписи и предназначенный для связи с измеряемым объектом, и подключенный к магниточувствительному элементу блок измерения и регист- 15 рации, отличающее с я тем, что, с целью повышения технологических воэможностей путем регулировки функции преобразования и разрешающей способности устройства, блок измере- 20 ния и регистрации выполнен в виде последовательно подключенных источника питания постоянного тока, схемы управления, перестраиваемого делите25 ля частоты, многофункционального преобразователя и схемы измерения

Э состоящей из последовательно подключенных узла записи, аналогового коммутатора, усилителя воспроизведения, детектора огибающей и узла индикации, второй выход схемы управления подключен к пьезовибратору, третий, четвертый и пятый выходы схемы управления соответственно подключены к первому входу многофункционального преобразователя, и вторым входом аналогового коммутатора, узла индикации и генератора переменного напряжения, второй выход которого подключен к второму входу перестраиваемого делителя частоты, вход узла записи является входом схемы измерения, ?. Устройство по и. ), о т л и ч а ю щ е е с я тем, что схема измерения и магниточувствительный элемент выполнен в виде параллельньгх идентичньгх каналов.

1548660

3 г

Составитель Л. Крюкова

Редактор Н. Бобкова Техред М. Ходанич

Корректор М.Пожо

Заказ !35 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101