Бесконтактный сигнализатор положения

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений. При протекании переменного тока через обмотку 4 возбуждения чувствительного элемента 1 от источника 6 переменного тока в обмотках 5<SB POS="POST">1</SB> и 5<SB POS="POST">2</SB>, расположенных на крайних стержнях сердечника 3, индуцируются ЭДС. В зависимости от направления перемещения якоря 2 чувствительного элемента на вход фазочувствительного детектора 7 поступает фаза сигнала, совпадающая с фазой, поступающей на его опорный вход, или противоположная ей. По сигналам компаратора 9 D-триггер 10 на своих выходах формирует сигналы "0" или "1" в зависимости от направления перемещения якоря 2. Указанные сигналы поступают на первый и второй входы формирователя 8 выходного сигнала. Формирователь 8 выходного сигнала исключает появление ложного сигнала о положении контролируемого изделия на своем выходе в случае, если якорь 2 выходит из зоны взаимодействия с сердечником 3 чувствительного элемента 1. При поступлении на первый или второй вход формирователя 8 сигнала, соответствующего изменению логического "0" на логическую "1", и отсутствии логической "1" на третьем входе соответствующего D-триггера 15 или 16 произойдет изменение выходного состояния соответствующего триггера из "0" в "1". При этом через элемент ИЛИ 13 сигнал поступит на D-триггер 17 и при поступлении положительного фронта на другой его вход с выхода источника 6 переменного тока на выходе формирователя 8 сформируется сигнал о прохождении якоря 2 над сердечником 3 чувствительного элемента 1. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

„„80„„1551970 (51)5 G 0! В 7/00

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ (21) 4357937/24-28 (22) 04 . 01 . 88 (46) 23 . 03. 90 . Бк л. М 11 (72) К. В. Дюжев, Б. Н. Смирнов и П.Н. Цыпленков (53) 531 . 71 7 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 901821, кл. G 01 В 7/00, 1980 °

Авторское свидетельство СССР

У 84699?, кл. G 01 В 7/00, 1979. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР ПОЛОЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения

2 является повынение точности измерений. При протекании переменного тока через обмотку 4 возбуждения чувствительного элемента 1 от источника 6 переменного тока в обмотках 5+.и 5 2 расположенных на крайних стержнях сер.дечника 3; индуцируются ЭДС. В зависимости от направления перемещения якоря 2 чувствительного элемента на ,вход фазочувствительного детектора 7 поступает Фаза сигнала, совпадающая с фазой, поступающей на его опорный вход, или противоположная ей. Ро сигналам компаратора 9 D-триггер 1 0 на

1551970 своих выходах формирует сигналы "0" йпи "1" в зависимости от направления перемещения якоря 2. Указанные сигналы поступают на первый и второй вхо5 дь| формирователя 8 выходного сигнала.

Формирователь 8 выходного сигнала исключает появление ложного сигнала о положении контролируемого иэделия на своем выходе в случае, если якорь 2 !0 выходит из зоны взаимодействия с сер-дечниксм 3 чувствительного элемента

При поступлении на первый или второй вход Формирователя 8 сигнала, соответствующего изменению логичеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для сигнализации положения

Движущихся объектов в устройствах автоматики и телемеханики.

Пель изобретения — повышение точ- 25

Ности измерений sa счет уменьшения

Влияния окружающих условий и неста бильности источника питания.

На чертеже представлена блок-схеМа сигнализатора, ЗО

Сигнализатор содержит чувствительный элемент 1, выполненный в ви-! де дифференциального трансформатор1 його датчика перемещения, включающего якорь 2 в виде Ферромагнитной

Пластины, размещаемой на контролируемом изделии (не показано), П1-образного сердечника 3, на котором

Размещены обмотка 4 возбуждения и сигйальная обмотка 5. Обмотка 4 возбуждения подключена к источнику 6 переменного тока, сигнальная обмотка 5, представляющая собой две встречно включенные обмотки 5 и 5 — к пер1 2. ному входу фазочувствительного детектор 7. Выходы фазочувствительного детектора 7 подключены к первому и второму входам формирователя 8 выходного сигнала. Фазочувствительный детектор 7 содержит компаратор 9 и подключенный к нему D-триггер 10, второй вход 0-триггер 10 образует опорный вход фазочувствительного детектора и подключен к второму выходу источника 6 переменного тока.

Формирователь 8 выходного сигнала

Содержит три элемента ИЛИ 11-13, элемент НЕ 14, вход которого образует четвертый вход формирователя 8 выского "0" на логическую "!, и отсутствии логической "1" на третьем входе соответствующего D-триггера .1 5 или

16 произойдет изменение выходного состояния соответствующего триггера из "0 в l". При этом через элемент

ИЛИ 13 сигнал поступит íà D-триггер !

7 и при поступлении положительного

Фр нта на другой его вход с выхода источника б переменного тока на выходе формирователя 8 сформируется сигнал о прохождении якоря 2 над сердечником 3 чувствительного элемента 1. лы9 ходкого сигнала, выход подключен к одному из входов элемента ИЛИ 11, три D-триггера 15-17, первые входы триггеров 15 и 6 образуют соответственно первый и второй входы Формирователя 8, вторые входы объединены и подключаются к плюсовой шине источника питания, третьи входы подключены к выходам элементов ИЛИ 1 1 и 12 соответственно. Первый вход Dтриггера 17 образует третий вход

Формирователя 8 выходного сигнала, а выход образует выход Формирователя 8 и подключен к вторым входам элементов ИЛИ 11 и 12.

Сигнализатор работает следующим образом, При протекании переменного тока через обмотку 4 возбуждения чувствительного элемента 1 в обмотках 5 -5. расположенных на крайних стержнях

Ш-образного сердечника 3, индуцируются ЗДС. В связи с тем, что обмотки 5,-5 включены встречно, сигнал на выходе сигнальной обмотки магнитного чувствительного элемента соответствует разности ЭДС. При движении подвижного объекта и, следовательно связанного с ним якоря 2,, например, в сторону, соответствующую знаку "1, якорь 2 магнитного чувствительного элемента располагается таким образом, что уменьшает воздушный зазор между магнитопроводами, на которых расположена обмотка 5, и обмотка 4 возбуждения. В этом случае на вход фазочувствнтельного детектора 7 поступает сигнал, фаза которого определяется ЭДС обмотки 5 . При этом сигнальная обмот1 551

40 ка чувствительного элемента 1 подключена к входу фазочувствительного детектора 7 таким образом, что отрицательная полуволна сигнала совпа5 дает с положительным фронтом сигнала на втором выходе источника 6 переменного тока. В определенный момент движения подвижного объекта (не показан) якорь 2 чувствительного элемента 1 примет такое положение, что

ЭДС 5< превысит ЭДС обмотки 5„, Фаза сигнала на первом входе фазочувствительного детектора 7 изменится на о

1 80 . При этом положительная полуволна сигнала на первом входе Фазочувствительного детектора 7 совпадает с положительным фронтом сигнала на втором выходе источника 6 переменного тока. В момент изменения фазы сигнала на первом входе детектора 7 и поступления на второй его вход положительного Фронта сигнала от источника 6 переменного тока произойдет изменение уровня логиче- 25 ского сигнала на выходе фазочувствительного детектора 7. На выходе

Формирователя 8 выходного сигнала появится сигнал, фиксирующий момент изменения фазы при прохождении яко- 30 ря 2 над Ш-образньж сердечником 3.

У чувствительного элемента l имеется ложное состояние изменения Фазы выходного сигнала, что обусловлено некоторой несимметричностью обмоток

5 — 5, вызванной погрешностями при их изготовлении. Ложное состояние изменения фазы может возникнуть, например, при дальнейшем движении подвижного объекта, связанного с якорем 2. В этом случае якорь 2 проходит положение максимального воздушного зазора между магнитонроводами сердечника 3, на которых расположены обмотка 4 возбуждения и сигнальная об-45 мотка, например 5 . При удалении якоря 2 от Ш-образного сердечника 3 возникает момент изменения фазы выходного сигнала, если остаточная ЭДС обмотки 5 больше остаточной ЭДС 50 обмотки 5 . Под остаточной ЭДС понимается ЭДС, наводимая в обмотке на крайнем стержне сердечника 3 при достаточном удалении якоря 2, когда его влиянием можно пренебречь. Указанное изменение фазы выходного сигнала чувствительного элемента 1 вызывает изменение уровня логического сигнала на выходе Фаэочувствительно970 6 го детектора 7, но при этом на выходе формирователя 8 выходного сигнала не появится сигнал, так как значение сигнала на четвертом входе не соответствует изменению уровня логического сигнала на выходе фаэочувствительного детектора 7. То же самое произойдет при возвратном движении подвижного объекта и связанного с ним якоря 2, При прохождении ложного состояния изменения фазы выходного сигнала чувствительного элемента

1 меняется уровень логического сигнала на выходе Фазочувствительного детектора 7, но сигнал на выходе формирователя 8 выходного сигнала сигнализатора отсутствует по той самой причине, что и в предыдущем случае.

При дальнейшем движении подвижного объекта в определенный момент времени якорь 2 чувствительного элемента 1 принимает такое положение, что

ЭДС обмотки 5 превышает ЭДС обмотки

5, фаза сигнала на первом входе Фао зового детектора 7 меняется на 180

В момент изменения Фазы сигнала на первом входе Фазового детектора ? и поступлении на его второй вход сигнала от источника 6 переменного тока происходит изменение уровня логического сигнала на выходе фазочувствительного детектора 7. Ра выходе формирователя 8 выходного сигнала сигнализатора появляется сигнал, фиксирующий момент изменения Фазы при прохождении якоря 2 над Ш-образным сердечником 3 чувствительного элемента 1.

Цифровой фазочувствительный детектор ?. работает следующим образом.

Если положительный фронт сигнала иа его опорном входе совпадает с высоким уровнем сигнала на выходе компаратора 9, происходит установление уровня логического сигнала "1 на первом выходе и уровня логического сигнала 0 на втором выходе фазочувствительного, детектора 7. Если положительный фронт сигнала на опорном входе совпадает с низким уровнем сигнала компаратора 9, происходит установление уровня логического сигнала 0" на нервом выходе и уровня логического сигнала "i" на втором вьгходе фазочувствительного детектора.

Формирователь 8 выходного сигнала сигнализатора работает следующим образом. Если на четвертом входе зна1551970 детектора подключены к первому и второму входам Формирователя выходного сигнала соответственно, источник переменного тока выполнен с двумя входами, подключенными к опорФормула изобретения

1. Бесконтактный сигнализатор положения, содержащий чувствительный э1 емент, подключенный к его входу источник переменного тока и Формирователь выходного сигнала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, он снабжен фазочувствительным детектором, подключенным к выходу чувствительного элемента, чувствительный элемент выполнен в виде дифференциального трансформаторного преобразователя перемещения, якорь которого вЫполнен с воэможностью установки на контролируемом иэделии, первый и второй выходы фазочувствительного

Составитель Ю.Петраковский

Редактор Л. Зайцева Техред А.Кравчук Корректор О. Ципле

Тираж 500

Подписное

Заказ 320

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101 чение сигнала знак "0", то состояние

I t l I

В триггера 15 соответствует 0 и нЕзависимо от значений сигнала на первом входе не меняется. Если на ч Фтв ер том входе з нач ение сиг нала знак "1", то состояние 9-триггера

16 соответствует "0", и независимо !

От значений сигнала. на втором входе нф меняется. При поступлении на пер-. вЫй или второй .входы сигнала, соответствующего изменению логического

"()" на логическую 1, и отсутствии лОгической "! на третьем входе соответствующего D-триггера 15 или 16 происходит изменение состояния выходн6го сигнала D-триггера 1 5 или 16 из

"О в 1 . Логическая 1 через элемент ИЛИ 13 поступает на вход Dтриггера 17 и при поступлении положительного фронта сигнала с третьего в ода установит eFo в состояние логической "1". Сигнал с выхода D-триггфра 17 поступает на выход Формирователя и через элементы ИЛИ 11 и 12

ОЬнуляет D-триггеры 15 и 16, что вы" зывает через период входного сигнала .на третьем входе завершение Формйрования выходного сигнала сигналйзатора. ному входу Фазочувствительного детектора и третьему входу Формирователя выходного сигнала, четвертый

10 вход которого предназначен для подключения сигнала направления перемещения.

2. Сигнализатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что Фазочувствительный детектор выполнен в виде

15 компаратора, входы которого являются первыми входами Фазочувствительного детектора, и D-триггера, входы которого соединены соответственно с

20 выходом компаратора и опорным входом фазочувствительного детектора, а выходы D-триггера являются выходами Фазочувствительного детектора.

3. Сигнализатор по п. 1, о т л иI

25 " а ю шийся тем, что Формирователь выходного сигнала выполнен в виде трех D-триггеров, трех элементов

ИЛИ, элемента РЕ, первые входы первого и второго В-триггеров образуют соответственно первый и второй входы

Формирователя, вторые входы объединены и предназначены для подключения к плюсовому выводу источника питания, третьи входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ подключен к элементу НЕ, вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и образует четвертый вход формирователя, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ объединены, подключены к выходу третьeI o D-триггера и образуют выход Формирователя, первый вход третьего D45 TpHI I"ера является третьим вхОдОм ФОр мирователя, а выходы первого и второго В-триггеров через третий элемент или подключены к второму входу третьего В-триггера.