Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта

Авторы патента:


Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
G01D5/2006 - Передача выходного сигнала от датчика с использованием механических средств; средства преобразования выходного сигнала датчика в другую переменную величину, если форма или вид датчика не препятствуют средству преобразования; преобразователи, специально не предназначенные для особых переменных величин (G01D 3/00 имеет преимущество; средства, предназначенные специально для устройств, замеряющих не мгновенные, а некоторые другие значения переменной величины, G01D 1/00; датчики, см. соответствующие подклассы, например G01,H01; для преобразования только тока или только напряжения в механическое смещение G01R 5/00; специально предназначенные для высоковольтных или сильноточных измерительных устройств G01R 15/04, G01R 15/14; измерение тока или напряжения с использованием цифровой

Изобретение может быть использовано в датчиках положения. Способ определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) осуществляется посредством узла датчика положения. Первый элемент (3) и второй элемент (4) являются взаимно смещаемыми относительно друг друга. Второй элемент (4) представляет точную величину индуктивности для каждого взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4). Узел датчика положения содержит первый элемент (3), второй элемент (4), блок управления и электрическую схему датчика. Электрическая схема датчика содержит компаратор, подсоединенный к первой ветви, содержащей второй элемент, выключатель питания и измерительный резистор, соединенные друг с другом последовательно. Компаратор выполнен с возможностью получения и сравнения мгновенного измерительного напряжения на измерительном резисторе и мгновенного опорного напряжения. Компаратор выполнен с возможностью на основе взаимной зависимости между измерительным напряжением и опорным напряжением генерирования изменения состояния цифрового выходного сигнала. В одном случае способ заключается в том, что осуществляют отправку переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое. В этом случае осуществляют определение в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора. При этом осуществляют определение взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временной задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала. В другом случае способ может заключаться в отправке переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое. При этом осуществляют определение в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора. В этом случае осуществляют определение в блоке управления второго изменения состояния выходного сигнала. При этом осуществляют определение взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временной задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала. Раскрыт узел датчика положения для определения взаимного положения между первым объектом и вторым объектом. Технический результат заключается в повышении точности определения взаимного положения элементов и в снижении потребления энергии. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Область техники

Изобретение относится, в общем, к способу и к узлу датчика положения для определения взаимного положения первого объекта и второго объекта. В частности, настоящее изобретение относится к способу и к узлу датчика положения для определения взаимного положения, например, первого плеча или штанги и второго плеча или штанги, например, сборочного робота или станка, которые соединены друг с другом с возможностью вращения.

Узел датчика положения содержит первый элемент, второй элемент, блок управления и электрическую схему датчика, причем, упомянутый первый элемент и упомянутый второй элемент являются взаимно смещающимися по отношению друг к другу, а упомянутый второй элемент для каждого взаимного положения первого элемента и второго элемента представляет точное значение индуктивности. Электрическая схема датчика, в свою очередь, содержит последовательно соединенные друг с другом компаратор, подключенный к первой ветви, содержащей упомянутый второй элемент, выключатель питания и измерительный резистор.

Здесь по тексту настоящее изобретение будет описано, в связи с определением взаимного положения первой руки или штанги и второй руки или штанги - без какого-либо ограничения этим; например, настоящее изобретение может быть использовано для определения взаимного положения разных частей руки сборочного робота или станка, или чего-либо подобного, где с высокой точностью должно выполняться позиционирование объектов, имеющих высокую скорость.

Уровень техники

Узлы датчика положения, выполненные с возможностью определения положения первого объекта по отношению ко второму объекту или следования за ним, уже давно известны. Однако, ранние варианты узлов датчика положения, были не достаточно быстрыми и точными, чтобы их можно было использовать в связи с объектами, движущимися с очень высокой скоростью, такими как части руки или штанги сборочного робота или робота-перекладчика. В промышленности существуют и дополнительные требования, связанные с тем, что системы, которые будут использоваться, должны быть прочными и должны обладать высокой надежностью при минимальной стоимости. В последние годы появились системы, которые содержат неподвижную катушку или катушку индуктивности, которая взаимодействует с подвижным элементом, изготовленным из электропроводящего материала, причем этот подвижный элемент соединен с клапаном двигателя внутреннего сгорания и перемещается вместе с ним.

Например, в патенте США № 7032549 раскрыт узел датчика положения, содержащий задающий генератор, первый элемент, катушку, блок управления и электрическую схему датчика, причем, этот первый элемент выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении с внешней стороны упомянутой катушки. Электрическая схема датчика, в свою очередь, содержит компаратор, подключенный к первой ветви, содержащей указанную катушку, задающий генератор и измерительный резистор, соединенные последовательно друг с другом. Катушка выполнена с возможностью - будучи запитанной - генерации осциллирующего магнитного поля, которое, в свою очередь, индуцирует в подвижном элементе вихревые токи, что приводит к короткому замыканию катушки. Степень короткого замыкания катушки изменяется пропорционально изменению взаимного перекрытия между катушкой и элементом. Затем компаратор определяет положение клапана - на основе разности фаз между напряжением питания задающего генератора и напряжением на измерительном резистор, при этом разность фаз увеличивается с увеличением перекрытия между катушкой и элементом.

Однако указанный узел датчика положения отмечен тем недостатком, что он содержит задающий генератор или ему подобный генератор сигнала, который обеспечивает сигнал переменного напряжения, который, условно говоря, является энергопотребляющим, поскольку этот генератор постоянно находится в рабочем состоянии. Кроме того, указанный способ частично использует аналоговые сигналы, что обуславливает, что взаимное положение может быть определено, условно говоря, с низким временным и пространственным разрешением.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение имеет своей целью устранение вышеупомянутых недостатков и проблем известных ранее узлов датчика положения, а также обеспечение улучшенного способа и узла датчика положения для определения взаимного положения первого объекта и второго объекта. Основная задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить усовершенствованный способ и узел датчика положения определенного во введении типа, в котором определение взаимного положения могло бы выполняться с высокой точностью и, одновременно, - с низким потреблением энергии.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа, который позволяет устанавливать выбираемое расстояние между взаимно независимыми определениями взаимного положения.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение узла датчика положения, который является полностью цифровым, что дает простое и недорогое решение, которое, тем не менее, способно обеспечить определение взаимного положения с высокой точностью.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение узла датчика положения, который является прочным и бесконтактным.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение узла датчика положения, который содержит небольшое количество компонентов и притом, - недорогих.

Краткое описание признаков изобретения

В соответствии с изобретением по крайней мере его основная цель достигнута посредством способа и узла датчика положения, которые определены во введении и имеют признаки, определенные в независимых пунктах формулы изобретения. Далее, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ типа, определенного во введении, который включает этапы:

- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое;

- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора; и

- определения взаимного положения упомянутого первого элемента и упомянутого второго элемента на основе задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала;

или же включает в себя этапы:

- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое;

- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора,

- определения в блоке управления второго изменения состояния упомянутого выходного сигнала; и

- определения взаимного положения упомянутого первого элемента и упомянутого второго элемента на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен узел датчика положения, электрическая схема датчика которого содержит:

- первую ветвь, содержащую упомянутый второй элемент, измерительный резистор и выключатель питания, имеющий вход, функционально подсоединенный к упомянутому блоку управления для приема отдельных цифровых импульсов входного сигнала, и

- компаратор, который подсоединен к упомянутой первой ветви через первый вход для получения на измерительном резисторе мгновенного измерительного напряжения, и который дополнительно содержит второй вход для получения мгновенного опорного напряжения и выход, функционально подсоединенный к упомянутому блоку управления для выдачи отдельных изменений состояния цифрового выходного сигнала на основе взаимного соотношения между упомянутым измерительным напряжением и упомянутым опорным напряжением.

Таким образом, настоящее изобретение основано на понимание того, что посредством использования отдельных импульсов цифрового входного сигнала, а также полученных далее отдельных импульсов цифрового выходного сигнала, создана возможность определения взаимного положения между первым объектом и вторым объектом с высоким временным и линейным разрешением, а также низкого потребления энергии.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения упомянутое первое изменение состояния выходного сигнала из компаратора представлено передним фронтом импульса цифрового выходного сигнала, и при этом упомянутое второе изменение состояния выходного сигнала из компаратора представлено задним фронтом упомянутого импульса цифрового выходного сигнала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления электрическая схема узла датчика положения содержит цепь обратной связи, включенную между выходом компаратора и вторым входом компаратора. Это значит, что после изменения состояния выходного сигнала компаратора определение взаимного положения облегчено, поскольку обеспечена последующая отработка этого изменения состояния, а вызванные шумами и т.п. многочисленные быстрые "перебросы" состояния отсечены.

Предпочтительно, первый элемент узла датчика положения, будучи поворотным вокруг оси, имеет возможность смещения по отношению к упомянутому второму элементу.

Другие преимущества и признаки настоящего изобретения очевидны из других зависимых пунктов формулы изобретения, а также из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления.

Краткое описание чертежей

Более полное понимание вышеуказанных и других признаков и преимуществ настоящего изобретения будет достигнуто из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления со ссылками, сделанными на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления первого элемента и второго элемента;

фиг. 2 - схематичный вид в поперечном сечении второго варианта осуществления первого элемента и второго элемента;

фиг. 3 - схематичный вид в поперечном сечении третьего варианта осуществления первого элемента и второго элемента;

фиг. 4 - схематичный вид в поперечном сечении четвертого варианта осуществления первого элемента и второго элемента;

фиг. 5 - схематичный вид в поперечном сечении пятого варианта осуществления первого элемента и второго элемента;

фиг. 6 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с первым вариантом осуществления;

фиг. 7 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии со вторым вариантом осуществления;

фиг. 8 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с третьим вариантом осуществления;

фиг. 9 - схематичное представление электрической схемы датчика в соответствии с четвертым вариантом осуществления;

Фиг. 10 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с пятым вариантом осуществления; и

Фиг. 11 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с шестым вариантом осуществления.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Сначала обратимся к фиг. 1-5, которые схематично раскрывают различные приложения, содержащие настоящее изобретение. Настоящее изобретение относится, в общем, к способу и к узлу датчика положения для определения взаимного положения первого объекта 1 и второго объекта 2 (см. фиг. 1). На приложении, показанном на фиг. 1, первый объект 1 образован первой рукой, а второй объект 2 образован второй рукой, например, сборочного робота (не показан). Первый объект 1 и второй объект 2 являются взаимно смещаемыми, и следует понимать, что первый объект 1 и второй объект 2 могут быть смещены совместно по отношению к третьему объекту (не показан). Третий объект, например, может быть неподвижной частью сборочного робота.

Первый объект 1 и второй объект 2 являются взаимно смещаемыми по отношению друг к другу, однако, настоящее изобретение, не будучи этим ограничено, будет описано в связи с определением взаимного положения подвижного первого объекта 1 и неподвижного второго объекта 2.

Узел датчика положения выполнен с возможностью определения взаимного положения первого объекта 1 и второго объекта 2, т.е. определения, где находится первый объект 1 по отношению ко второму объекту 2.

На фиг. 1-5 показаны первый элемент 3 и второй элемент 4, которые являются взаимно смещаемыми по отношению друг к другу, при этом упомянутый второй элемент 4 для каждого взаимного положения упомянутого первого элемента 3 и упомянутого второго элемента 4 представляет точную величину индуктивности. Первый элемент 3 может соединяться с первым объектом 1 и выполнен с возможностью перемещения вместе с этим первым объектом 1, а второй элемент 4 может соединяться со вторым объектом 2 и выполнен с возможностью перемещения вместе со вторым объектом 2. Второй элемент, предпочтительно, образован индуктором, и, наиболее предпочтительно, - катушкой, как показано на фиг. 1-5.

На фиг. 1 первый элемент 3 образован дугообразным сегментом, и этот первый элемент 3 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 5. Второй элемент 4 образован катушкой, которая соответствующим образом изгибается в соответствии с первым элементом 3. При повороте дугового сегмента вокруг оси 5 этот дуговой сегмент по отношению к катушке смещается, предпочтительно внутри упомянутой катушки, в результате чего индуктивность второго элемента 4 изменяется. Следует понимать, что альтернативно первый элемент 3 может стоять неподвижно, а второй элемент 4 может поворачиваться вокруг оси 5, и при этом следует указать, что это относится ко всем вариантам осуществления. На фиг. 1 первый элемент 3 может быть повернут на 180 градусов вокруг оси 5, и при этом получаются точные значения индуктивности второго элемента 4.

На фиг. 2 первый объект 3 образован корпусом вентиля или диском, расположенным во втором объекте 2, который образован трубой или трубопроводом. Второй элемент 4 расположен с внешней стороны или с внутренней стороны по отношению к второму объекту 2. Первый элемент 3 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 5, и после поворота этого первого элемента 3 индуктивность второго элемента 4 изменяется. На фиг. 2 первый элемент 3 может быть повернут на 90 градусов вокруг оси 5, и при этом получаются точные значения индуктивности второго элемента 4.

На фиг. 3 и 4 показаны альтернативные варианты осуществления первого элемента 3, который при повороте вокруг оси 5 изменяет индуктивность второго элемента 4. На фиг. 3 первый элемент 3 может быть повернут на 360 градусов вокруг оси 5, а на фиг. 4 первый элемент может быть повернут на 180 градусов вокруг оси 5, и при этом получаются точные значения индуктивности второго элемента 4.

На фиг. 5 показан пятый вариант осуществления, в котором второй элемент 4 является неравномерным, а первое тело 3 выполнено таким образом, что полностью окружено вторым элементом 4, при этом взаимное осевое смещение первого элемента 3 и второго элемента 4 приводит к тому, что индуктивность второго элемента 4 изменяется.

Теперь обратимся также и к фиг. 6, которая показывает схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с первым вариантом осуществления. Узел датчика положения содержит первый элемент 3, соединяемый с упомянутым первым объектом 1, второй элемент 4, например катушка или индуктор, соединяемый с упомянутым вторым объектом 2, блок управления (не показан) и электрическую схему датчика, в целом обозначенную поз. 6.

Первый элемент 3 образован электропроводящим элементом, предпочтительно изготовленным из немагнитного металла, такого как алюминий. Однако допустимо, чтобы упомянутый первый элемент 3 был выполнен из магнитного металла, такого как прессованный элемент из железного порошка. Следует указать, что первый элемент 3 может представлять собой первый объект 1.

Второй элемент 4 далее будет называться катушкой 4.

Эта катушка 4, предпочтительно, расположена в посадочном месте (не показано) второго объекта 2. Катушка 4, предпочтительно, изготовлена из меди и содержит большое число витков.

Электрическая схема 6 датчика содержит первую ветвь и компаратор 7. Первая ветвь схемы 6 датчика содержит упомянутую катушку 4, выключатель 8 питания, имеющий вход 9, функционально соединенный с упомянутым блоком управления для подачи отдельных импульсов цифрового входного сигнала, и измерительный резистор 10, причем, катушка 4, выключатель 8 питания и измерительный резистор 10 соединены друг с другом последовательно. Далее, упомянутая первая ветвь включена между источником 11 напряжения и "землей", при этом напряжение источника 11, предпочтительно, составляет приблизительно от +5 В. Следует отметить, что упомянутая катушка может состоять из двух катушек, соединенных последовательно, первая катушка из которых относится к первому вентилю, а вторая катушка относится ко второму вентилю, при условии, что первый клапан и второй клапан не имеют перекрывающихся кривых подъема клапана.

Компаратор 7 электрической схемы 6 датчика подсоединен к упомянутой первой ветви схемы через первый вход 12, чтобы на измерительном резисторе 10 получать мгновенное измерительное напряжение, и содержит второй вход 13 для получения мгновенного опорного напряжения, а также выход 14, функционально соединенный с упомянутым блоком управления для вывода каждого изменения состояния цифрового выходного сигнала.

Компаратор 7 выполнен с возможностью получения на измерительном резисторе 10 и сравнения между собой мгновенного измерительного напряжения и мгновенного опорного напряжения, а также выполнен с возможностью, - на основе взаимной зависимости между измерительным напряжением и опорным напряжением, - генерации изменения состояния цифрового выходного сигнала. Изменение состояния цифрового выходного сигнала на выходе 14 компаратора 7 происходит тогда, когда измерительное напряжение и опорное напряжение совместно изменяют величину ранга, т.е. совместно изменяют порядок, относительно которого определяется величина, которая среди них является наибольшей.

Узел датчика положения работает следующим образом. Когда первый элемент 3 смещен или повернут относительно катушки 4, перекрытие между первым элементом 3 и катушкой 4 (более точно - магнитное поле катушки 4) изменяется, и когда влияние первого элемента 3 на магнитное поле катушки 4 увеличивается, то время, за которое измерительное напряжение должно измениться на предопределенную величину, пропорционально этому уменьшается, - как следствие того, что катушка 4 под влиянием первого элемента 3 становится короткозамкнутой в разной степени. Когда напряжение на катушке 4 изменяется, изменяется измерительное напряжение на измерительном резисторе 10, а напряжение на катушке 4 изменяется как следствие происходящего изменения состояния выключателя 8 питания из открытого в закрытое.

В объеме общей инновационной концепции настоящего изобретения упомянутая длительность изменения может быть определена в соответствии с двумя способами, которые вносят согласующийся вклад в устройства предшествующего уровня техники, но которые являются реализациями одной той же фундаментальной идеи, которая не годится для того, чтобы быть определенной единодушно.

Согласно первому способу способ по настоящему изобретению включает в себя этапы: отправки нарастающего фронта или переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя 8 питания из открытого в закрытое; определения первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора 7, и определения взаимного положения упомянутого первого элемента 3 и упомянутой катушки 4 на основе временнóй задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала.

Согласно второму способу способ по настоящему изобретению изобретением включает в себя этапы отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя 8 питания из открытого в закрытое; определения первого изменения состояния выходного сигнала от компаратора 7, определения второго изменения состояния упомянутого выходного сигнала и определения взаимного положения упомянутого первого элемента 3 и упомянутой катушки 4 на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменения состояния выходного сигнала.

Вышеупомянутый первый метод основан на построении электрической схемы датчика, в которой имеется временная задержка между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала. Вышеупомянутый второй метод, в отличие от этого, основан на построении электрической схемы датчика, в которой, в которой передний фронт импульса входного сигнала и первое изменение состояния выходного сигнала являются по времени одновременными.

Предпочтительно, упомянутое первое изменение состояния выходного сигнала из компаратора 7 представлено передним фронтом импульса цифрового выходного сигнала, причем упомянутое второе изменение состояния выходного сигнала из компаратора 7 представлено задним фронтом упомянутого импульса цифрового выходного сигнала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления вышеупомянутый первый способ включает в себя также основанный на определении упомянутого первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора 7 этап отправки заднего фронта или отрицательного фронта упомянутого импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания 8 из закрытого в открытое. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления вышеупомянутый второй способ также включает в себя основанный на определении указанного второго изменения состояния выходного сигнала из компаратора 7 этап отправки заднего фронта упомянутого импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания 8 от закрытого в открытое. Другими словами, для экономии энергии длительность импульса цифрового входного сигнала должна сохраняться как можно более короткой.

Большое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что можно выбирать, чтобы определение взаимного положения первого объекта 1 и второго объекта 2 выполнялось только тогда, когда есть причина для определения этого взаимного положения, то есть, когда первый объект 1 находится в движении.

Ниже будут описаны несколько вариантов реализации электрической схемы 6 датчика узла датчика положения, причем все они имеют общим то, что электрическая схема 6 датчика содержит вторую ветвь, включенную между источником 11 напряжения и "землей" и содержащую первый опорный резистор 15 и второй опорный резистор 16, которые соединены между собой последовательно, причем, второй вход 13 компаратора 7 подсоединен к упомянутой второй ветви в точке, расположенной между упомянутым первым опорным резистором 15 и упомянутым вторым опорным резистором 16. Кроме того, первый вход 12 компаратора 7 подсоединен к упомянутой первой ветви в точке, расположенной между упомянутым измерительным резистором 10 и катушкой 4.

Для того чтобы функционировать в соответствии с вышеупомянутым первым способом, электрическая схема 6 датчика может, например, быть реализована в соответствии с фиг. 7, которая показывает схематичное представление электрической схемы 6 датчика по второму варианту осуществления, или в соответствии с фиг. 8, которая показывает схематичное представление электрической схемы 6 датчика по третьему варианту осуществления. Общим для этих вариантов осуществления является то, что катушка 4 расположена между источником 11 напряжения и точкой на первой ветви, которая соединена с первым входом 12 компаратора 7. Следует отметить, что положение выключателя 8 питания по отношению к катушке 4 и к измерительному сопротивлению 10 можно выбирать свободно. В третьем варианте осуществления, показанном на фиг. 8, в дополнение к тому, что показано во втором варианте осуществления по фиг. 7, электрическая схема 6 датчика содержит цепь 17 обратной связи или цепь усиления, включенную между выходом 14 компаратора 7 и вторым входом 13 компаратора 7, для того чтобы обеспечивать изменение состояния выходного сигнала компаратора 7 с устранением многочисленных "перебросов" состояния, вызванных электрическим шумом и т.д.

Для того, чтобы функционировать в соответствии с вышеупомянутым вторым способом, электрическая схема 6 датчика может, например, быть реализованы в соответствии с фиг. 9, которая показывает схематичное представление электрической схемы 6 датчика по четвертому варианту осуществления, или в соответствии с фиг. 10, которая показывает схематичное представление электрической схемы датчика 6 по пятому варианту осуществления. Общим для этих вариантов воплощения является то, что измерительный резистор 10 расположен между источником 11 напряжения и точкой на первой ветви, которая подсоединена к первому входу 12 компаратора 7. Следует отметить, что положение выключателя 8 питания по отношению к катушке 4 и к измерительному сопротивлению 10 можно выбирать свободно. В четвертом варианте осуществления, показанном на фиг. 9, в дополнение к тому, что показано в пятом варианте осуществления с фиг. 10, между выходом 14 компаратора 7 и вторым входом 13 компаратора 7 включена цепь 17 обратной связи или цепь усиления.

На фиг. 11 приведено схематичное представление электрической схемы 6 датчика в соответствии с шестым вариантом осуществления, при этом электрическая схема датчика построена с возможностью функционирования в соответствии с вышеупомянутым вторым способом. В этом варианте осуществления схема датчика содержит цепь 17 обратной связи или цепь усиления, включенную между выходом 14 компаратора 7 и с первым входом 12 компаратора 7, а измерительный резистор 10 расположен между источником 11 напряжения и точкой на первой ветви, которая подсоединена к первому входу 12 компаратора 7. Кроме того, выключатель 8 питания расположен рядом с "землей", и в дополнение - электрическая схема 6 датчика содержит синхронизирующий резистор 18, который включен параллельно выключателю 8 питания, причем, каждая из первой ветви и второй ветви электрической схемы 6 датчика соединена последовательно с синхронизирующим резистором 18, а также с выключателем 8 питания.

Возможные модификации изобретения

Настоящее изобретение не ограничивается только вышеописанными и показанными на чертежах вариантами осуществления, которые предназначены лишь для иллюстративных целей и в качестве примеров. Эта патентная заявка претендует на охват всех описанных здесь адаптаций и модификаций предпочтительных вариантов осуществления, и поэтому настоящее изобретение определяется формулировками прилагаемых пунктов формулы изобретения, а оборудование в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения, соответственно, может изменяться всеми приемлемыми способами.

Следует также отметить, что вся информация относительно или касающаяся таких терминов, как "вверху", "внизу", "выше", "под" и т.д., должна интерпретироваться или читаться применительно к оборудованию, ориентированному в соответствии с чертежами, когда сами эти чертежи ориентированы таким образом, чтобы ссылочные позиции можно было читать должным образом. Соответственно, такие термины лишь указывают взаимные соотношения на показанных вариантах осуществления, причем эти соотношения могут быть изменены, если оборудование по настоящему изобретению обеспечивается другой конструкцией или дизайном.

Следует отметить, что даже если это не выражено совершенно определенно, - признаки одного конкретного варианта осуществления изобретения могут быть объединены с признаками другого варианта осуществления, и когда это возможно, это следует рассматривать как само собой разумеющееся.

1. Способ определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) посредством узла датчика положения, причем первый элемент (3) и второй элемент (4) являются взаимно смещаемыми относительно друг друга, и второй элемент (4) представляет точную величину индуктивности для каждого взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4), при этом узел датчика положения содержит упомянутый первый элемент (3), упомянутый второй элемент (4), блок управления и электрическую схему (6) датчика, причем электрическая схема (6) датчика содержит компаратор (7), подсоединенный к первой ветви, содержащей упомянутый второй элемент (4), выключатель (8) питания и измерительный резистор (10), соединенные друг с другом последовательно, при этом компаратор (7) выполнен с возможностью получения и сравнения мгновенного измерительного напряжения на измерительном резисторе (10) и мгновенного опорного напряжения, а также выполнен с возможностью на основе взаимной зависимости между измерительным напряжением и опорным напряжением генерирования изменения состояния цифрового выходного сигнала, причем способ включает этапы:

- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;

- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7); и

- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала;

или включает этапы:

- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;

- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7),

- определения в блоке управления второго изменения состояния выходного сигнала; и

- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала.

2. Способ по п. 1, при котором первое изменение состояния выходного сигнала из компаратора (7) представлено передним фронтом импульса цифрового выходного сигнала, а второе изменение состояния выходного сигнала из компаратора (7) представлено задним фронтом импульса цифрового выходного сигнала.

3. Способ по п. 1, дополнительно включающий этапы:

- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;

- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7); и

- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала;

а также включает этап:

- отправки заднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания на основе определения первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7), чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из закрытого в открытое.

4. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий этапы:

- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;

- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7);

- определения в блоке управления второго изменения состояния выходного сигнала; и

- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала,

а также включает этап:

- отправки заднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания на основе определения первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7), чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из закрытого в открытое.

5. Узел датчика положения для определения взаимного положения между первым объектом (1) и вторым объектом (2), содержащий:

первый элемент (3), соединяемый с первым объектом (1), второй элемент (4), соединяемый со вторым объектом (2), блок управления и электрическую схему (6) датчика, причем первый элемент (3) и второй элемент (4) являются взаимно смещаемыми относительно друг друга, и второй элемент (4) представляет точную величину индуктивности для каждого взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4), при этом электрическая схема (6) датчика содержит:

- первую ветвь, содержащую упомянутый второй элемент (4), выключатель (8) питания, имеющий вход, функционально присоединенный к блоку управления для приема отдельных цифровых импульсов входного сигнала, и измерительный резистор (10), причем второй элемент (4), выключатель (8) питания и измерительный резистор (10) соединены друг с другом последовательно,

- компаратор (7), который присоединен к первой ветви через первый вход (12) для получения на измерительном резисторе (10) мгновенного измерительного напряжения и который дополнительно содержит второй вход (13) для получения мгновенного опорного напряжения и выход (14), функционально присоединенный к блоку управления для выдачи отдельных изменений состояния цифрового выходного сигнала на основе взаимного соотношения между измерительным напряжением и опорным напряжением.

6. Узел датчика положения по п. 5, в котором электрическая схема (6) датчика содержит цепь (17) обратной связи, подключенную между выходом (14) компаратора (7) и вторым входом (13) компаратора (7).

7. Узел датчика положения по п. 5 или 6, в котором первая ветвь электрической схемы (6) датчика подключена между источником (11) напряжения и "землей", причем электрическая схема (6) датчика содержит вторую ветвь, которая включена между источником (11) напряжения и "землей" и которая содержит первый опорный резистор (15) и второй опорный резистор (16), которые соединены между собой последовательно, при этом второй вход (13) компаратора (7) подсоединен ко второй ветви в точке, расположенной между первым опорным резистором (15) и вторым опорным резистором (16).

8. Узел датчика положения по п. 7, в котором выключатель (8) питания расположен смежно с "землей".

9. Узел датчика положения по п. 8, в котором электрическая схема (6) датчика содержит синхронизирующий резистор (18), который подключен параллельно выключателю (8) питания, причем каждая из первой ветви и второй ветви электрической схемы (6) датчика соединена последовательно с синхронизирующим резистором (18), а также с выключателем (8) питания.

10. Узел датчика положения по п. 5, в котором первый элемент (3) представляет собой электрически проводящий элемент, предпочтительно изготовленный из алюминия.

11. Узел датчика положения по п. 5, в котором первый элемент (3) является подвижным относительно второго элемента (4).

12. Узел датчика положения по п. 10, в котором первый элемент (3) является поворотным относительно оси (5).

13. Узел датчика положения по п. 5, в котором второй элемента (4) образован катушкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к волоконно-оптической измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения во взрывоопасных и жестких условиях производства и эксплуатации.

Группа изобретений относится к системе измерения дорожного просвета. Транспортное средство имеет систему измерения дорожного просвета, содержащую электромагнитный источник, магнитометр и контроллер.

Изобретение относится к распределенным виброакустическим волоконно-оптическим сенсорным системам. Волоконно-оптический распределенный виброакустический датчик на основе фазочувствительного рефлектометра содержит узкополосной источник излучения, волоконно-оптический усилитель, усиливающий излучение источника, акустооптический модулятор, работающий в импульсном режиме и вносящий частотный сдвиг в оптическое излучение, волоконно-оптический разветвитель на М-каналов в случае М>1, причем каждый канал состоит из оптического волокна, циркулятора и волоконно-оптического эрбиевого усилителя в приемной части канала, усилитель узкополосного оптического фильтра и далее фотоприемный модуль с выходом на канал многоканального АЦП с количеством входов не менее числа задействованных каналов, таким образом, выходы всех каналов подсоединены к своим входам многоканального АЦП.

Изобретение относится к оптоволоконной технике. Устройство содержит станционную часть, оптоволоконный транспортный кабель, соединенный оптическим контактом с рефлектометром одним концом, а вторым концом соединенный со сплиттером, используемым для разветвления и продолжения транспортировки энергии зондирующих импульсов к чувствительным частям оптической схемы устройства, регулировочные оптические катушки, сплиттеры транспортной части оптической схемы; сплиттеры, предназначенные непосредственно для образования оптического кольца чувствительной части устройства, и концевые оптоволоконные извещатели.

Изобретение относится к устройствам диагностики контактов в сильноточной аппаратуре, а также к средствам сигнализации пожарной опасности и может быть использовано, в частности, в кораблестроении для предупреждения пожарной опасности корабельного электрооборудования, потенциально подверженного преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям.

Изобретение относится к области измерительной и информационной техники. Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение процедуры измерения угла вращения.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и касается устройства инициирования. Устройство состоит из блока управления, содержащего источник питания, лазеры, и блока инициирования, содержащего преобразователь энергии лазерного излучения в напряжение и фотоэлектронный ключ.

Изобретение относится пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного контроля различных физических и химических величин. Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается в обеспечении максимальной чувствительность датчика к концентрации моноокиси углерода за счет использования в качестве импеданса, зависящего от концентрации моноокиси углерода, наностержней оксида цинка, сопротивление которых близко к сопротивлению излучения отражательного ВШП.

Изобретение относится к устройству, системе и способу выявления абсолютного положения объекта с использованием шаблона, содержащего два типа данных положения: положение шаблона относительно объекта и положение шаблона относительно воспринимающего устройства, например, камеры.

Изобретение относится к индуктосинному преобразователю угловых или линейных перемещений и способу определения абсолютных значений перемещений. .

Группа изобретений относится к датчикам подъемной силы летательного аппарата и способу определения доступной подъемной силы. Датчик подъемной силы в одном варианте содержит флюгерный датчик на передней кромке крыла, привод, связанный с флюгерным датчиком, LC-цепь, расположенные определенным образом, процессор.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования линейного перемещения в пропорциональный ему фазовый сдвиг между выходным напряжением и опорным напряжением генератора.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам для определения угла поворота вращательного тела. Технический результат: пониженная чувствительность к помехам в виде магнитных и электрических полей.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Сущность: определяют значения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке датчика в широком диапазоне частот.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой систему измерения положения и предназначено для определения экстремального положения (xmin, xmax) управляющих стержней ядерной энергетической установки.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению расстояний до поверхности металлических поверхностей. Устройство содержит цилиндрический сердечник, имеющий продольную ось; три диска или фланца, установленные на продольной оси сердечника; катушки из провода, расположенные вокруг продольной оси сердечника между всеми смежными парами дисков или фланцев, содержащие первую катушку между первой парой дисков или фланцев и вторую катушку между второй парой дисков или фланцев.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к индуктивным преобразователям угла поворота систем автоматики. Технические результат заключается в повышении точности работы преобразователя и упрощении его изготовления.

Относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений с помощью преобразователя перемещения индукционного типа. Техническим результатом заявленного изобретения является существенное повышение надежности работы индукционного датчика положения.

Изобретение относится к сенсорному устройству для определения положения и/или изменения положения объекта измерения относительно сенсора, причем с объектом измерения сопоставлен магнит.

Использование: для применения в испытаниях на ударное воздействие. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для определения положения в пространстве и скорости движущейся плоской поверхности содержит группу установленных на общей платформе электрических контактных датчиков, чувствительные элементы которых установлены на заданном расстоянии от платформы и друг от друга с возможностью замыкания под воздействием движущейся плоской поверхности ответных контактов, установленных перпендикулярно общей платформе, две группы электрических контактных датчиков реакционного типа, установленных на общей платформе, чувствительные элементы в каждой группе датчиков установлены вдоль прямых, перекрещивающихся в параллельных плоскостях, ориентированных перпендикулярно движущейся плоской поверхности.

Изобретение может быть использовано в датчиках положения. Способ определения взаимного положения между первым элементом и вторым элементом осуществляется посредством узла датчика положения. Первый элемент и второй элемент являются взаимно смещаемыми относительно друг друга. Второй элемент представляет точную величину индуктивности для каждого взаимного положения между первым элементом и вторым элементом. Узел датчика положения содержит первый элемент, второй элемент, блок управления и электрическую схему датчика. Электрическая схема датчика содержит компаратор, подсоединенный к первой ветви, содержащей второй элемент, выключатель питания и измерительный резистор, соединенные друг с другом последовательно. Компаратор выполнен с возможностью получения и сравнения мгновенного измерительного напряжения на измерительном резисторе и мгновенного опорного напряжения. Компаратор выполнен с возможностью на основе взаимной зависимости между измерительным напряжением и опорным напряжением генерирования изменения состояния цифрового выходного сигнала. В одном случае способ заключается в том, что осуществляют отправку переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое. В этом случае осуществляют определение в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора. При этом осуществляют определение взаимного положения между первым элементом и вторым элементом на основе временной задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала. В другом случае способ может заключаться в отправке переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое. При этом осуществляют определение в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора. В этом случае осуществляют определение в блоке управления второго изменения состояния выходного сигнала. При этом осуществляют определение взаимного положения между первым элементом и вторым элементом на основе временной задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала. Раскрыт узел датчика положения для определения взаимного положения между первым объектом и вторым объектом. Технический результат заключается в повышении точности определения взаимного положения элементов и в снижении потребления энергии. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх