Устройство для измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, а именно к устройствам в системах автоматического контроля и регулирования толщины ленты на прокатных станах. Целью изобретения является расширение динамического диапазона измеряемых толщин. Сущность устройства для измерения линейных перемещений содержит генератор, парафазные выходы которого подключены к двум противоположным выводам дифференциального индуктивного датчика перемещения, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы вычитания, причем выход вычитающего устройства через усилитель соединен с входом детектора, управляющий вход которого связан с одним из выходов генератора. В устройство введены схема сдвига кода и переключатель, входы которого соединены с выходами генератора, выход переключателя соединен с первым входом схемы вычитания, второй вход которой соединен с выходом датчика, причем управляющий вход переключателя соединен с управляющим выходом схемы сдвига кода, входы которого соединены с выходами задатчика, а выходы сказаны с входами цифроаналогового преобразователя . 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4897254/28 (22) 29.12.90 (46) 15.10,92,Бюл. N 38 (71) Московское научно-производственное обьединение "Измеритель" (72) О,М,Ерусланова, А.Н.Ивлиев и А,Н.Ильин (56) Агейкин Д.И, Датчики контроля и регулирования, М,: Машиностроение, 1965, стр.

82.

Авторское свидетельство СССР

N 1577465, кл. С 01 В 7/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изооретение относится к автоматике и измерительной технике, а именно к устройствам в системах автоматического контроля и регулирования толщины ленты на прокатных станах. Целью изобретения является расширение динамического диапазона измеряемых толщин. Сущность устройства для измерения линейных перемещений содержит генератор, парафазные выходы коИзобретение относится к автоматике и измерительной технике, а именно к устройствам в системах автоматического контроля и регулирования ленты на прокатном стане, Известны устройства для измерения перемещений, содержащие дифференциальный индуктивный и реобразовател ь перемещений, включенный в мостовую схему, и выпрямитель, подключенный к выходу этой схемы.

Недостатком известных устройств является низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является

« Ы 1768938 А1 торого подключены к двум противоположным выводам дифференциального индуктивного датчика перемещения, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы вычитания, причем выход вычитающего устройства через усилитель соединен с входом дстектора, управляющий вход которого связан с одним из выходов генератора, В устройство введены схема сдвига кода и переключатель, входы которого соединены с выходами генератора, выход переключателя соединен с первым входом схемы вычитания, второй вход которой соединен с выходом датчика, причем управляющий вход переключателя соединен с управляющим выходом схемы сдвига кода, входы которого соединены с выходами задатчика, а выходы связаны с входами цифроаналогового преобсазователя. 2 ил. выбранное в качестве прототипа ус ройствд для измерения перемещения, содержащее генератор; дифференциальный индуктивный датчик. усилитель, детектор, фазосдвигающий блок, схему вычитания цифроаналоговый преобразователь, зада1чик, делитель напряжения, ключ и сумматс р.

Датчик запитывается от генератора с парафазными выходами. На вход схемы вычитания поступают два противофазных сигнала. Первый сигнал с выхода дифференциального индуктивного датчика пропорционален контролируемой величине. Задатчиком устанавливается заданная

1768938

55 толщина ленты, Это значение преобразуется в аналоговый сигнал цифроаналоговым преобразователем и поступает на второй вход схемы вычитания, Сигнал, пропорциональный разнице между заданным значением толщины и измеренным ее значением, с выхода схемы вычитания поступает на вход усилителя и далее через детектор на выход устройства.

Опорное напряжение для цифроаналогового преобразователя формируется из трех сигналов, Первый сигнал пропорционален одной из фаз напряжения питания датчика.

Фазосдвигающий блок позволяет скомпенсировать фазовые сдвиги в линии связи между датчиком и вторичным прибором, На вычитающий вход сумматора поступает сигнал с выхода усилителя для постоянной коррекции нелинейности во всем диапазоне измеряемых толщин, При включении старшего разряда задатчика на верхнем участке динамического диапазона измеряемых толщин на второй суммирующий вход поступает часть сигнала, пропорциональная другой фазе питающего напряжения датчика, происходит взвешенное изменение опорного напряжения на входе цифроаналогового преобразователя. Степень уменьшения определяется делителем, Недостатком прототипа является узкий диапазон измеряемых толщин, практически равный половине всего измерительного хода (перемещения) датчика, это вызвано тем, что дифференциальный индуктивный датчик выполняется из двух одинаковых обмоток, расположенных на одной оси так, что движение плунжера, выполненного из магнитного материала, в пределах измерительного хода вызывает изменение индуктивности обмоток на равную величину, но противоположного знака, т.е. плунжер .имеет положение, соответствующее нулевому выходному сигналу датчика (положение электрической нейтрали), <Фаза выходного напряжения датчика изменяется при пересечении плунжером электрической нейтрали, фаза опорного напряжения цифроаналогового преобразователя жестко связана с питающим напряжением датчика, поэтому возможна компенсация выходного напряжения датчика напряжением с выхода цифроаналогового напряжения только на одной из половин рабочего хода датчика.

Таким образом, устройство может работать только на половине всего измерительного перемещения датчика.

Цель изобретения — расширение диапазона контролируемых перемещений, 5

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — пример выполнения схемы сдвига кода.

Устройство содержит генератор с парафазными выходами 1, дифференциальный индуктивный датчик 2, первый блок вычитания 3, усилитель 4. детектор 5, цифроаналоговый преобразователь 6, задатчик контролируемого параметра 7, второй блок вычитания 8, переключатель 9, схема сдвига кода 10.

Парафазные выходы генератора 1 соединены с входами дифференциального индуктивного датчика 2 и с двумя входами переключателя 9, Выход дифференциального индуктивного датчика 2 соединен с вторым входом первого блока вычитания 3 и вторым входом второго блока вычитания 8, первый вход которого соединен с выходом переключателя 9, Третий вход переключателя 9 соединен с управляющим выходом схемы сдвига кода 10, входы которой соединены с выходами задатчика контролируемого параметра 7, а ее выходы — = входами цифро-аналогового преобразователя 6.

Выход второго блока вычитания 8 соединен с сигнальным входом цифроаналогового преобразователя 6, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания 3, Выход первого блока вычитания 3 соединен с входом 4, выход которого соединен с детектором 5, управляющий вход которого соединен с одним из выходов генератора.

Схема сдвига кода (см. фиг,2) может состоять из схемы пропускания старших разрядов 11, цифрового компаратора 12, схемы обращения кода 13, Выходы задатчика 7 соединены с входами цифрового компаратора

12, выходы которого соединены с управляющими входами схемы обращения кода 13.

Первый выход цифрового компаратора 12 соединен с входом переключателя 9, Второй выход цифрового компаратора 12 соединен с управляющим входом схемы пропускания старших разрядов 11, выход которой соединен с входом старшего разряда схемы обращения кода 13, остальные входы которой соединены с соответствующими выходами задатчика 7. Два старших выхода задатчика

7 соединены с двумя входами схемы пропускания старших разрядов 11.

Выходы схемы обращения кода 13 соединены с входами цифроаналогового преобразователя 6.

Устройство работает следующим образом, Задатчиком 7 устанавливается заданная толщина ленты, Код, соответствующий заданной толщине, через схему сдвига кода

1768938

10 на входы цифроаналогового преобразователя 6 и после преобразования в аналоговый сигнал подается на первый вход первого блока вычитания 3. На второй вход блока 3 поступает сигнал с выхода дифференциального индуктивного датчика 2. Датчик запитывается от генератора 1 с парафазными выходами.

Сигнал, равный разнице между заданным значением толщины и измеренным значением, с выхода первого блока вычитания 3 поступает на вход усилителя 4 и далее через детектор 5 на выход для использования в системе регулирования клети на прокатных станах с целью получения заданного допуска по толщине.

Опорное напряжение для цифроаналогового преобразователя 6 формируется из двух сигналов Оз и Ug, Один из сигналов Ug пропорционален одному из напряжений питания датчика 0< или Uz в зависимости от сигнала на управляющем выходе схемы сдвига кода 10. Второй сигнал Оз является выходным сигналом датчика, который, складываясь с сигналом Us, изменяет величину опорного напряжения на входе и, соответственно, на выходе цифроаналогового преобразователя 6 во всем диапазоне измеряемых перемещений для коррекции нелинейности характеристики датчика.

На фиг.Ç показано взаимное расположение кодов во всем диапазоне измеряемых величин, Датчик перемещения в диапазоне—

Хном, О, Хном, (фиг.За), при этом измеряемая толщина в диапазоне О, Хно, 2Х« (фиг.Зб).

Код на выходе задатчика кода 7 изменяется в диапазоне О, N, 2N (фиг.Зв). Код на выходе схемы сдвига кода в диапазоне перемещений датчика от -Хном до 0 равен Q =

=-N — р, а в диапазоне перемещений датчика от 0 до Хнам равен Q = р — N, т.е. во всем диапазоне перемещений изменяется в диапазоне N, О, N (фиг,Зг), Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя

U4 пропорционально Q (фиг.Зд), так же адекватно изменяется напряжение на выходе датчика Оз, Таким образом напряжение Оз всегда компенсируется равным напряжением U4, так что на выходное напряжение c =

=О, Напряжение 04=05 Q pr + Оз Q Р2, где Р1, Д2 — масштабные коэффициенты второго блока вычитания 8 для сигналов Ug u

Оз, Вольтодобавка Оз Q Д определяет степень непрерывного изменения величины опорного напряжения в диапазоне переме5

35 щений, необходимого для линеаризации характеристики датчика.

Цифровой компаратор 12 формирует на двух своих выходах два сигнала з N (сигнал работы на первой половине измерительного диапазона перемещений) и р > N (сигнал работы соответственно на второй половине измерительного диапазона перемещений).

Схема пропускания старших разрядов 11 пропускает на выход сигнал, когда набран на задатчике код, равный точно половине диапазона N.

Если N < р < 2N, на управляющем входе схемы пропускания старших разрядов 11 возникает сигнал запрета прохождения кода старшего разряда на вход схемы обращения кода 13. При коде р = 2N этот сигнал запрета снимается, но старший разряд набранного кода задатчика 2N поступает на вход старшего разряда N схемы обращения кода 13. При этом схема обращения кода 13 при наличии сигнала на первом управляющем входе р < N (на первой половине измерительного диапазона перемещений) преобразует входной код в дополнительный, а при наличии сигнала на втором управляющем входе р > N выдает входной код на свой выход в прямом коде, но сдвинутым на N (см. фиг.Зв и Зг).

Таким образом, введение схемы сдвига кода и переключателя позволяет работать во всем диапазоне перемещений дифференциального индуктивного датчика — Хном, О, Хном, обеспечивая возможность линеаризации характеристики индуктивного датчика.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее генерагор, парафазные выходы которого соединены с входами дифференциального индуктивного датчика, последовательно включенные первый блок вычитания, усилитель и детектор. управляющий вход которого соединен с одним из выходов генератора, цифроаналоговый преобразователь, выход которого ссединен с первым входом первого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом дифференциального индуктивнога датчика. второй блок вычитания, выход которого соединен с сигнальным входом цифроаналогового преобразователя, и задатчик контролируемого параметра, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых перемещений, оно снабжено схемой сдвига кода и переключателем, два входа которого соединены с выходами генератора, третий вход соеди17б8938 нен с управляющими выходами схемы сдвига кода, выход соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом дифференциального индуктивного датчика, входы схемы сдвига кода соединены с выходами задатчика контролируемого параметра, а ее выходы— с входами цифроаналогового преобразователя.

1768938

Х атчика ° м кзмеюяемая толц ча с код

Р

2н задатчика

Q-- k-J,о схем

Составитель А.Ивлиев

Техред M.Ìoðãåíòàë КоРРектоР М.Керецман

Редактор T.Ôåëüäìàí

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

Заказ 3637 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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