Преобразователь перемещения в код

 

Союз Советскик

Социалнстическнк республик

I !» с. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 07,07.77 (24) 2504656/18-24

G 08 С 9/04 с присоединением заявки М

Гесударстаееьй каивтат

СССР аа девам ваабаатаей в атаритай (23) Приоритет

Опубликовано 05.10.79, Бюллетень М 37

{ 53) УД К 68 1,325 (08 8.8 ) Дата опубликования описания 08,10.79 (72) Авторы изобретения

Г. Д. Колдасов и Б. С. Петровский

Г

Ленинградский институт авиационного приборостроения (7l) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Настояшее изобретение относится к о5ласти автоматики и информационно-измери-. тельной техникй и может быть использовано в вычислительных и управляюших системах, в системах контроля, в системах слежения за подвижным объектом, в част5 ности в устройствах, преобраэуюших механические перемешения в цифровой код.

Известны преобразователи перемешения в код, содержашие дискретные магнито10 стрикционные элементы, магниты, установленные вдоль образуюшей волновода с распределенными вдоль него обмотками, сое.диненньтми с генератором импульсов fQ, Недостатком известных преобразовате-

t5 лей является их конструктивная сложность.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь, содержаший подвижный магнит, установленный вдоль образуюшей волновода, с сигнальной обмоткой и распределенной вдоль него обмоткой опроса, соединенной с выходом генератора импульсов, на концах волновода уста новлены демпферы, выход генератора им2 пульсов соединен с входом сброса счетчика, выход сигнальной обмотки подключен к усилителю !.2).

Недостатками известного преобразова» теля являются невысокое быстродействие и малый диапазон преобразования перемешения.

Белью изобретения является повышение быстродействия и расширение диапазона работы преобразователя, Это достигается тем, что в него введен блок селекции импульсов, волновод выполнен из немагнитной подложки, на которой установлены дискретные магнитострикционные элементы, распределенные вдоль обраэуюшей волновода, выход усилителя через блок селекции импульсов соединен с входами счетчика.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразовате» ля; на фиг. 2 - петля гистерезиса; на фиг. 3 - эпюры напряжений.

Преобразователь включает волновод 1

as немагнитного материала в виде ленты, 0521

3 69 стержня йлн цилиндра. IIB к(н на,(нопновода 1 укреплены демнферы 2. С нолноводом 1 электромагнитно связана обмотка

3 опроса размешения по всей длине перемешений подвижного магнита 4. Магнит

4 связан с объектом перемешения. На одном конце волновода 1 вблизи демпфера

2 размешена сигнальная обмотка 5. Ко. нец обмотки 3 подключен к генератору 6 импульсов, а конец обмотки 5 к входу уси лителя 7, выход которого через блок 8 селекции импульсов подключен к входам счеччика 9. К входу сброса счетчика 9 подключен выход генератора 6 импульсов.

С волноводом 1 механически жестко связаны дискретные магнитострикционные элементы 10, с которыми индуктивно связан магнит 4. Элементы 10 размешены на волноводе 1 с определенным, постоянным шагом. Кроме того, один элемент 10 размешен под, обмоткой 5.

Блок 8 селекций импульсов может быть выполнен по схеме элемента И, при этом обмотка 5 параллельно подключена к входу усилителя 7 и одному из двух входов элемента И, к другому входу которого подключен выход усилителя 7. Вы ход элемента И подключен к соответствуюшему входу счетчика 9.

Блок 8 селекции импульсов может быть выполнен также на двух диодах, которые разноименными концами подключены к выходу усилителя 7, а другими концами - к входам счетчика.

Работает преобразователь следуюшим . образом.

Элементы 10 имеют петлю гистереэиса изображенную, на фиг. 2. В исходном состоянии магнитные элементы 10 имеют значения магнитной,индукциь,равное

Ь . Вщ, где В - значение индукции технйческого насышения элемента 10.

При записи аналоговой величины значение В,„ в элементе 10, находяшимся под магнитом 4 достигает величины В4 близкой к В (см. фиг. 2).

На фиг, 3 представлена временная диаграмма работы преобразователя. На ней обозначено;, Ug - дйаграмма работы генератора 6 импульсов; б - временная диаграмма ультразвукового импульса 6 „распространяюшегося от магнитного элемента 10, ближайшего к обмотке 5;

Ф - временная диат рамма импульса б, распространяюшегося

15

4 от элемента 10, следующего за ближайшим к обмотке 5 . элементом;

6„- временная диаграмма импульса, распространяюшегося от наиболее удаленного от обмотки 5 элемента 10; б . - временная диаграмма импуль са, распространяюшегося от элемента 10, находяшегося под действием смешаюшего магнитного поля подвижного магнита 4.

U5 - импульсы на выходе обмотки 5.

Uy - импульсы на выходе усилителя 7.

Q< - импульс на управляюшем вы- ходе блока 8 селекции импульсов.

U> - импульсы на axoge c6poca го счетчика 9.

В режиме считывания и преобразования в обмотку 3 и на соответствуюший вход счетчика 9 подается импульс (см. фиг. 3, моменты времени k1, 3 ) oT генератора 6, который стирает информацию в счетчике (фиг. 3, эпюра Ug ) и возбуждает магнитное поре К в обмотке 3 (см. фиг. 2, импульс Яз).

В силу магнитострикционного эффекта

Зо под действием поля Н в элементах 10 будут формироваться импульсы, которые благодаря жесткой механической связи элементов 10 с волноводом 1 будут по нему распространяться (см. фиг. 3„эпюры 6,, б я ... 6, ). Величина 34 была выбрана близкой к Цл„ так как амплитудные значения импульсов . 6 пропорциональ- . (B,-В„) .

Чередование полярности полуволн в им40 пульсе 6 будет зависить от того, изменяется ли индукция в элементе 10 от меньших значений к большим или наоборот.

Так например, в элементах, находяшихся под действием только поля Я» индукция

45 изменяется от 31. до В4 (фиг. 2) и последовательность полуволн 5 меняется от плюса к минусу. В элементах 10, находящихся под действием полей Н> и Нч (фиг. 2)

50 щщукция изменяется от 6 1 до Â и последовательность чередования полуволн G (фиг. 3, эпюра бщ ), будет ме няться от минуса к плюсу.

Через некоторое время 1 = 1. 5ф .55 где 1.у- расстояние между данным элементом 10 и обмоткой 5, 6 - импульсы наведут в обмотке 5 в силу обратного магнитострнкционного эффекта сигналы счи

5 6905 тывания U (фиг. 3, эпюры g>, 2 4 ° 4 tб ), врвдование полярностей которых зависит от.чередования полярностей полуволн 6 (фиг. 8, Й4, 1 ). .Импульсы Уу, усиленные и нормализованные в усилителе 7, имеют вид, пред ставленный на фиг. 3 эпюрой Uq. Эти импульсы поступают на вход блока 8 селекции и вход счетчика 9. Число импульсов о

1! поступающих на счетный вход счетчика 9 определяется числом элементов 10, расположенных между обмоткой 5 и магнитом 4. Блок

8селекциивыдает импульс Q> (см. фиг. 3), когда на оба его входа поступают отрица-15 тельные импульсы U@ и U сформированные импульсом 6, пришедшим от элемента 10, расположенного под магнитом 4.

При этом происходит счичивание цифрового кода, пропорционального расстоянию между магнитом 4 и обмоткой 5 (фиг. 3, 1 ), находяшегося в счетчике 9 в данный момент.

На этом завершается один цикл считы25 вания аналоговой величины и ев преобразование в цифровой код. При необходимос« ти процесс повторяется подачей импульса

Ув в обмотку 3 (фиг. 3, эпкра Ц, tg )е

Параметры импульса Ug зависят от мате»

30 рйала и размеров .элементов 10, расстояния от них до магнита 4, материала и длины волновода 1. 8 случае использования в качестве элементов 10 напыленных на алюминиевую подложку (волновод) маг35 нитных пленок из материала с тяжелой осью намагничивания, совпадающей с продольной осью волновода, импульсы U6 должны создавать поле с Я =160 а/м.

21 6 фронт импульса Ув практически могут составлять 100 - 200 мсек, которые при

10-юитковой обмотке 5 и толщине элемента 10 (под обмоткой 5) равной1-1,5мкм, позволяют получить сигнал U до 0,5-1 мв при быстродействии в 2 раза больше,чем у прототипа.

Формула изобретения

Преобразователь перемешения в код, содвржаший подвижный магнит, установленный вдоль образуюшвй волновода с сигнальной обмоткой и распределенной вдоль вго обмоткой опроса, соединенной с выходом генератора импульсов, на концах волновода установлены демпферы, выход генератора импульсов соединен с входом сброса счетчика, выход сигнальной обмотки подключен к усилителю, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения диапазона работы преобразователя, в него вве ден блок. селекции импульсов, волновод выполнен из магнитной подложки, на которой установлены дискретные магнитострикционные элементы, расцрвделенные вдоль образующей волновода, выход усилителя через блок селекции импульсов соединен с входами счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 395829, кл. G 06 Р 3/02, 24.12,70.

2. Авторское свидетельство СССР № 262518, кл, 5 08 С 9/04, 1968 (прототип).