Цифровой измеритель перемещения

 

383207

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.Х.1970 (№ 1494007/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.Ч.1973. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 28 ЧШ.1973

М. Кл. Н 03k 13/18

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.325(088.8) Автор изобретения

А. М. Шестопалов

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

Заявитель

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к области импульсной техники, а именно к цифровым и змерителям перемещения, и может быть использован в измерителях величины и скорости сдвпжения горных пород, в уровнемерах и других устройствах, основанных на использовани|и емкостн ых или индуктивных датчиков.

Известен цифровой измеритель перемещения, содержащий автогенератор с емкостным или индуктивным датчиками, эталонный генератор, вентили, счетчики, схему пуска, линию задержки, триггеры и множительное устройство.

Целью изобретения является повышение быстродействия цифровых измерителей.

Для этого в цифровой измеритель перемещения введены две пары параллельно соединенн ых вентилей, первые входы которых через первую группу вентилей подключены к автогенератору с емкостным или индуктивным датчиком и к выходу первого триггера, входы которого через схему пуска соединены с выходом множительного устройства, причем входы множительного устройства подключены к выходам второго триггера; входы двух пар параллельно соединенных вентилей через счетчики подключены к первым входам второй группы вентилей, ко входам второго триггера и к линии задержки, выход которой подключен к третьему триггеру, выход последнего подключен ко вторым входам второй группы вентилей, выходы этих вентилей через четвертый триггер подключены ко вторым входам двух пар параллельно соединенных вентилей.

На чертеже приведена функциональная схема цифрового измерителя перемещения.

1р В этой схеме в качестве датчика перемещения используют включенный в автогенератор

1 емкостный или индуктивный датчики с прямолинейной характеристикой. Автогенератор 1 при начальном положении датчика настроен

15 на ту же частоту, что и эталонн ый генератор 2.

Измерение перемещения выполняют путем получения временных интервалов, пропорциональных разности периодов и меньшему периоду генераторов 1 и 2, и преобразования этих и нтервалов в цифровые значения, проТ,— Т, порциональные величине (Т, + )(2

Q (Tq — Т ), где Т, и Т, — больший и меньший

25 периоды генераторов 1 и 2.

Указанное произведение пропорционально приращени ю емкости или индуктивности датчика и, следовательно, пропорционально из30 меряемому перемещению

383207 г

Например, для емкостного датчика, вызывающего измен ение емкости контура автогенератора на величину ЛС, имеем

Т-+ т — т (2-. y L (c + bcl — тi To + 4,. л, с — т1 где T!!=2 Р 1 C — начальное значение периода автогенератора 1.

Поскольку при начальном положени и датчика частоты автогенератора 1 и генератора 2 равны, то To= T>, и получаем! T, + ) (Т, — T,! = 2-. LAC. г

Предложенное устройство работает следующим образом. К моменту начала измерений триггеры 3 и 4 находятся в состоянии, при котором |вентили 5, 6 и 7, 8 открыты. При включении схемы пуска 9 триггер 10 опрокидывается, вентили 11 и 12 открываются и колебан ия от автогенератора 1 и эталонного генератора 2 начинают поступать на схему, формирующую временные интервалы, пропорциональные Т вЂ” Т, и Т!. Схема состоит из счетчиков 13 и 14 с коэффициентами пересчета N u триггера 8. На триггере 3 вырабатываются прямоугольные импульсы с длительностями, пропорциональными разности периодов T> — T!, и периоду эталонного генератора Ть

Если предположить, что при выбранном перемещении частота автогенератора 1 выше частоты эталон ного генератора 2, т. е. Т )Ть то после прохождения колебаний генераторов

1 и 2 выходной импульс наполнений счетчика

18 появится раньше, чем у счетчика 14.

Импульс наполнения счетчика 13, появляющийся по истечен ии интервала времени NT< после пуска, опрокидывает триггер 3, а, проходя через вентиль 7, устанавливает триггер

15 в такое состояние, при котором вентиль 16 закрыт, а вентиль 17 открыт.

Опрокидывание триггера 3 вызывает запиран ие вентилей 5 и 6, что приводит к запиранию по входу счетчика 18, тогда как на счетчик 14 через открытый вентиль 17 будут попрежнему поступать колебания генератора 2.

Упомянутый выходной импульс счетчика 13, пройдя через линию задержки 18 на триггер

4, опрокинет его, и вентили 7, 8 окажутся закрытыми.

Счетчик 13, вследствие имевшегося переполнения и запирания останется пустым до тех пор, пока вентиль 5 не открое1ся из-за обратного переброса триггера 8.

Обратный переброс триггера 8 осуществляется импульсом наполи ения счетчика 14, Этот переброс осуществится по истечении интервала времени NT> после пуска, т. е. по истечении интервала времени У(Т вЂ” Т1) после опрокидывания триггера 8.

Возвращение триггера в первоначальное состояние вызовет отпирание вентиля 5, при

1О

2О

Зо

З5

53

60 этом счетчик 18, остававшийся перед этим пустым, н ачнет снова наполняться, цикл наполнения счетчиков 13, 14 и перебросов триггера

8 повторится и, таким образом, на выходе триггера 3 период; чески будут образовываться импульсы длительностью Л (Т вЂ” Т1) с интервалом между ними, равным NT<.

По заднему фронту переброса триггера 3 в блоке 19 формируется импульс, восстанавливающий триггер 4 в начальное положение, соответствующее отпиранию вентилей 7 и 8.

При другом знаке перемещения частота автогенератора 1 будет ниже, чем частота эталонного генератора 2, и положение триггера 5 будет определяться импульсом, прошедшим на вентиль 8 с выхода счетчика 14, при этом вентиль 17 будет закрыт, а вентиль 16 откроется, так что от триггера 8 теперь будет запираться счетчик 14, а счетчик 13 останется в режиме непрерывного пересчета.

Таким образом, на триггере 8, как и в рассмотренном ранее случае, будут вырабатываться импульсы, пропорциональные разности периодов и меньшему периоду.

Отметим, что триггер 15 может использоваться в данном измерителе как индикатор знака перемещения.

Величина перемещения регистрируется в мчожительном устройстве 20. В нем выработанные триггером 8 импульсы используются для выполнения преобразований, обеспечивающих получение цифрового представления вет,— т, 1 личины, пропорциональной T, + )

Q(T> Т1). При получении отсчета на схему пуска 9 от мнохкительного устройства 20 подается импульс, вызывающий повторное выполнение измерений.

С целью исключения нарушений работы устройства в случае одновременного или почти одновременного поступления двух выходных импульсов со счетчиков 13, 14 (что может иметь место при малых начальных перемещениях, когда частоты автогенератора 1 и эталонного ген ератора 2 окажутся очень близкимн) между выходами этих счетчиков и остальной частью измерителя, присоединенной к этим выходам, располагают блоки суммирования по модулю два (не показаны). Эти блоки ос не HBBIoT посту нле нис импульсов со счетчиков 18, 14 только тогда, когда импульсы будут иметь временное разрешение, достаточное для надежного переключения триггеров 3 и 4 и последующих элементов, которыми управляют данные триггеры.

Отметим, что, используя счетчики 18, 14 с различными коэффициентами пересчета N, можно иметь различные значения частоты эта. лонного генератора 2 и начальной частоты автогенератора 1.

Предмет изобретения

Цифровой измеритель перемещения, содер. жаший автогенератор с емкостным или индуктивным датчиком, эталонный генератор, вев,383207

Составитель Н. Герасимова

Техред Л. Грачева

Корректоры: В. Федулова и М. Гарцевич

Редактор А. Зиньковский

Заказ 2333/5 Изд. М 681 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4,i5

Типография, пр, Сапунова, 2 тили, счетчики, схему пуска, линию задержки, триггеры, множительное устройство, отлича ои4ееся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены две пары параллельно соединенных вентилей, первые входы которых через первую группу вентилей подключены к автогенератору с емкостным или индуктивным датчиком и к выходу первого триггера, входы которого через схему пуска соединены с выходом множительного устройства, причем входы множительного устройства подключены к выходам второго триггера; выходы двух пар параллельно соединенных вентилей через счетчики подключены к первым входам второй группы вентилей, ко входам второго триггера и к линии задержки, выход которой подключен к третьему триггеру, выход последнего подключен ко вторым входам второй группы вентилей, выходы этих вентилей через четвертый триггер подключены ко вторым входам двух пар параллельно соединенных вентилей.