Устройство для измерения угловых и линейных перемещений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (») 48 0 l03

Союз Советским

Социалистических

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.01.74 (21) 1992039/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05,08.75. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 28.11.75 (51) М. Кл. 6 08с 9/06

Государственный комитет

Совета Мнннстрав СССР по делам изобретений н откоытнй (53) УДК 621.314.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Халимоиов и В. Д. Тибеньков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к устройствам для прецизионного измерения угловых и линейных,перемещений.

Известны устройства измерения угловых и линейных перемещений, содержащие фотоприемники, соединенные с соответствующими усилителями, и реверсивный счетчик с цифровым табло для индикации измеряемой величины в виде десятичного числа. Точность измерения в подобных устройствах определяется шагом растровой шкалы, величина которого ограничивается технологическими трудностями изготовления и сопряжения растровых шкал с малым шагом.

Целью изобретения является повышение точности измерения угловых и линейных перемещений.

Предлагаемое устройство для измерения угловых и линейных перемещений отличается тем, что в него введены аналого-цифровые преооразователи и логический блок, выполненный на логических схемах «ИЛИ» и «И—

НЕ». Выходы первых четырех схем «ИЛИ» соединены с одним из входов соответствующих пар схем «И вЂ” НЕ», выходы которых подключены ко входам пятой и шестой схем

«ИЛИ». Входы первых четырех схем «ИЛИ» соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых, преобразователей, прямые выходы которых соединены с другими входами первой, третьей, шестой и восьмой схем «И—

НЕ», а инверсные — с другими входами второй, четвертой, пятой и седьмой схем «И—

НЕ» логического блока. Выходы пятой и ше5 стой схем «ИЛИ» логического блока подключены ко входам реверсивного счетчика.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для измерения угловых и линейных перемещений; на фиг. 2 — функциональная электриче10 ская измерительная схема; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип деления.

Устройство содержит фотоприемники 1 и 2 с пространственным сдвигом осей одного от15 носительно другого на 1/4 шага растровой шкалы, выходы которых через усилители 3, 4 соединены со входами соответствующих аналого-цифровых преобразователей (ALIA) 5, 6.

Выходы АЦП объединены общим логическим

2о блоком 7, который в зависимости от направления перемещения выдает счетные импульсы на выход U+ или на выход U —. Реверсивный счет импульсов и индикацию результата измерения осуществляет реверсивный счет25 чик 8.

Электрическая измерительная схема (фиг. 2) состоит из АЦП 5 и 6 и логического блока 7. Прямые и инверсные выходы пороговых элементов 9 — 13 АЦП 5 через дифференцизо рующие цепи 14 — 23 подключены ко входам

480103

30

З5

3 схем «ИЛИ» 24 и 25 блока 7, а прямые и инверсные выходы пороговых элементов 26 — 30

ЛЦП 6 через дифференцирующие цепи 31 — 40 подключены ко входам схем «ИЛИ» 41 и 42 логического блока 7. На фиг. 2 дифференцированные сигналы пороговых элементов аналого-цифровых преобразователей обозначены следУющим обРазом: С1е, С 7, С 9, Сз и Сяз— импульсы срабатывания и 014, 01е, 01з, Озе и

O» — импульсы отпускания пороговых элементов АЦП 5> Сзз> Сз4> Сзе> Сзз и С49 им пУльсы сРабатываниЯ и 031 Озз Озе 037 и

Оз9 — импульсы отпускания пороговых элементов АЦП 6.

Выходы каждой схемы «ИЛИ» 24, 25, 41 и

42 раздвигаются, m через соответствующие схемы «И — НЕ» 43 — 50 соединяются с входами логических схем «ИЛИ» 51 и 52.

Вторые входы логических схем «И вЂ” HE»

43, 45 соединены с прямым выходом порогового элемента 27, схем «И—

НЕ» 44 и 46 — с инверсным выходом порогового элемента 29, схем «И вЂ” HE» 48 и 50 — с прямым выходом порогового элемента 10,— схем «И вЂ” НЕ» 47 и 49 — с инверсным выходом порогового элемента 12.

С выхода схемы «ИЛИ» 51 (U+) либо с выхода схемы «ИЛИ» 52 (U — ) снимаются счетные импульсы и,регистрируются реверсивным счетчиком.

При перемещении, подвижной растровой шкалы относительно неподвижной происходит изменение светового .потока, которое преобразуется фотоприемниками 1 и 2 1в два синусоидальных напряжения, сдвинутые одно относительно другого на 1/4 периода (сдвиг обусловлен престранственным расположением фотоприемников). Эти напряжения поступают на входы усилителей 3, 4 и далее на входы АЦП

5, 6.

>Принцип деления, периода синусоидального напряжения на определенное число равных частей основан на том, что синусоиду на участках от — 45 до +45 >и от +135 до +225 (см. фиг. 3), т. е. в интервале (— 0,7 U; +0,7

U ), можно считать линейной (U — амплитуда сигнала на входе АЦП).

Очевидно, что квантование линейных участков синусоидального напряжения по уровню с шагом квантования AU (фиг. 3) однозначно определяет деление соответствующих участков периода синусоидального напряжения на определенное число равных частей. Квантование синусоиды происходит как на восходящем линейном участке, когда пороговые элементы

АЦП срабатывают, так и на нисходящем, когда они отпускают.

Квантование линейных участков двух синусоидальных напряжений U< и U>, сдвинутых одно относительно другого на четверть периода, выделение моментов срабатывания (С1е, С17> Сгз С91 Саз> Сзз> Сз4 Сзе> Сзз и С49 — импульсы срабатывания) и моментов отпуска(0 4 Оы О з, 099, О», Озь О», Озе, 0„@

039 импульсы отпускания) пороговых элементов ЛЦП объединение импульсов от обоих

ЛЦП позволяет разделить период синусоидального сигнала на определенное число равных частей (фиг. 3).

Учитывая определенные логические соотношения между импульсами с выходов логических схем «ИЛИ» 24, 25, 41 и 42 и потенциальными сигналами с прямых выходов пороговых элементов 10, 27 и инверсных выходов пороговых элементов 12, 29 логический блок объединяет импульсы в одну цепь и выдает их либо на выход У+либо на выход U —, определяя тем самым направление перемещения. Реверсивный счет импульсов и индикацию результата осуществляет рсверсивный счетчик.

В предлагаемом устройстве для измерения угловых и линейных перемещений осуществляется деление периода синусоидального сигнала на 20 частей (фиг. 3). Повышение числа делений периода синусоидального .сигнала и достижение более высокой точности измерения перемещений возможно за счет увеличе-. ния числа пороговых элементов каждого

ЛЦП. В общем случае

N=4q, где N — число делений периода синусоидального сигнала; q — число пороговых элементов каждого АЦП. При этом необходимо

>выполнение условия

ЛС(0,5 AU где ЛС вЂ” погрешность нелинейности квантуемого участка синусоидального сигнг ;

AU — шаг квантования.

Предмет изобретения

Устройство для измерения угловых и пинейных,перемещений, содержащее фотоприе,мники, соединенные с соответствующими усилителями, и реверсивный счетчик, отличающи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения перемещений, в него введены аналого-цифровые преобразователи и логический блок, выполненный на логических схемах

«ИЛИ» и «И вЂ” HE», причем выходы первых четырех схем «ИЛИ» соединены с одним из входов соответствующих пар схем «И вЂ” HE», выходы которых подключены ко входам пятой и шестой схем «ИЛИ», входы первых четырех схем «ИЛИ» соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей, прямые выходы которых соединены с другими входами первой, третьей, шестой и восьмой схем «И вЂ” НЕ», а инверсные — с другими входами второй, четвертой, пятой и седьмой схем «И вЂ” HE» логического блока, выходы пятой и шестой схем «ИЛИ» логического блока, подключены ко входам реверсивного счетчика.

480103

I ! !! ! !

„ил! !

„ил

16 078 Ozo 022 !

„И о„o» о» о„о» еремеще ие ерем евгение

4 ыд

Составитель И. Назаркина

Корректор А. Дзесова

Техред T. Миронова

Редактор Л. Утехина

Заказ 2903/17 Изд. № 930 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ч-Г ! ! ! ! !!!!! ! ! !