Реверсивный датчик перемещений

 

1мя п тентно-т

Е влив

< 746169

Союэ Советскик

Социалистическка

Республик

СПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.02.77 . (2I ) 2456357/18-28 с присоединением заявки РЙ— (28) Приоритет— (51)Щ. Кд.

G Ot В 7/00

Гасударственный квинтет (53) УДК 531.717 (088.8) по делан изобретений и открытий

Опубликовано 07.07 80 Бюллетень М 25

Дата опубликования описания 07 07 80 (72) Авторы изобретения

Ю. Д. Красников, Г. А. Самардаков, А. М. Тарасов и В. И. Щербина (7!) Заявитель (54) . РЕВЕРСИВНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности при контроле перемещений машин и механизмов.

Известен дифференциальный датчик перемещений, содержащий постоянный магнит, связанный с перемещающимся объектом, герконы и катушки индукхивности, в поле которых размещены герконы, причем включенные герконы с переключающимися контактами, их замкнутые контакты соединены параллельно, а разомкнутые контакты служат для подключения к устройству измерения дифференциальных сигналов, кроме того, к катушкам подсоединен генератор пилообразного напряжения, а Магнит расположен между катушками индуктивности (11.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, так как погрешность системы измерения зависит от влияния внешних факторов. Например, небольшое отклонение магнита от центра расположения между катушками сразу же приведет к неточности измерения. Это ограничивает диапазон применения устройства.

Кроме того, датчик не позволяет измерять пе2 ремещения вращающихся тел, например линейный путь колеса.

Известен также реверсивный датчик перемещений, являющийся наиболее близким по технической сущности к изобретению. Датчик содержит постоянный магнит, связываемый с перемещающимся объектом, источник пнтация, герконы, соединенные с источником питания, конденсатор и счетчик, причем вторые контакты всех герконов подключены к источнику питания через конденсатор (2).

Его недостатком является низкая точность измерения, обусловленная ложными срабатываниями герконов при колебании магнита между ними. Это определяет значительную эксплуатационную погрешность при использовании датчика для измерения перемещений реальных машин и механизмов и существенно ограничивает диапазон использования датчика.

Целью изобретения является . повышение точности путем исключения ложного срабатывания герк онов.

Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен катушками индуктивности, в поле плоскостью контролируемого колеса на противоположных концах его диаметра. На плоскости колеса под герконами укреплен магнит 8.

Блок 6 преобразования сигналов (фиг. 2) содержит счетные триггеры 9 — 11, конденсаторы 12 и 13, элемент HE-И 14 и диоды 15 и 16.

Геркон 1 соединен с инверсным входом элемента HE-И 14, выход которого подключен к входу счетчика 7 и через диод 16 к обмотке 14 второго геркона. Обмотка 4 подсоединена на другой вход элемента НЕ-И 14, и параллельно ей включен счетный триггер 9 и конденсатор

13, соединенные между собой. Параллельно обмотке 3 геркона 1 включены триггер 11 и конденсатор 12, также соединенные между собой.

Выход счетчика 7 подсоединен к входу триггера 10, выход которого подключен к обмотке 4 геркона 2, а входы соединены с обмоткой 3 геркона 1 и через диод 15 с инверсным входом элемента НЕ-И 14.

Второй вариант схемного решения блока 6 преобразования сигналов представлен на фиг. 3.

Схема содержит нагрузочные элементы 16 и 17, конденсаторы 18 и 19, мультивибратор 20 и тиристоры 21 и 22, Геркон 1 соединяется с обмоткой 4 геркона 2 через последовательно включенный нагрузочный элемент 16. Параллельно геркону 1 включен конденсатор 18. Второй геркон соединен с обмоткой 3 геркона 1 через последовательно включенный нагрузочный элемент 17, а параллельно второму геркону включен конденсатор 19. Мультнвибратор 20 соединен параллельно .источнику питания 5, а его выход соединен с тиристорами 21 и 22, включенными параллельно друг другу. Управляющие входы тиристоров соединены с соответствующими обмотками. Выходы тиристоров 21 и 22 подключены к входу счетчика 7.

Датчик работает следующим образом.

До начала движения колеса оба геркона 1 и 2 разомкнуты, и напряжение в схеме отсутствует.

При движении колеса вперед постоянный магнит 8 совершает оборот и проскакивает под первым герконом 1, замыкая его (фиг. 1).

Напряжение от источника 5 питания поступает на обмотку 4 геркона 2 через блок 6 преобразования сигналов, В обмотке 4 появляется экранирующее магнитное поле, препятствующее замьтканию геркона 2 при прохождении под ним магнита 8 при дальнейшем движении колеса, Время существования поля катушки 4 задается в блоке 6 преобразования сигналов. Одновременно напряжение от источника 5 питания поступает на вход счетчика 7, йредставляющего собой, например, электрохимический интегратор, на котором протекает реакция переноса металпа через электролит пропорционально протека3 746169 4 которых размещены герконы, и блоком преобразования сигналов, первый геркон соединен через блок преобразования сип алов и йсточник питания с обмоткой катушки индуктивности второго геркона, а .второй геркон соединен через блок преобразования сигналов и источник

5 питания с обмоткой катушки нндуктивности первого геркона, входы счетчика подключены к обмоткам первого и второго герконов. Блок преобразования сигналов выполнен на счетных триггерах, элементе НЕ-И, диодах, первый геркон соединен с инверсным входом элемента

HE-И, выход которого подключен к входу счетч>п<а и через диод к обмотке второго геркона, которая соединена с другим входом элемента НЕ-И, параллельно первому геркону и обмотке индуктивности второго геркона включен счетный триггер и конденсатор, соединенные между собой, а параллельно второму геркону и обмотке индуктивности первого геркона включены другой счетный триггер и конденсатор, также соединенные между собой, счетчик подключен к входу третьего счетного триггера, выход которого соединен с обмоткой второго геркона, а входы подключены к обмотке первого геркона и через другой диод к инверсному входу элемента НЕ-И, Кроме того, блок преобразования сигналов может быть выполнен на мультивибраторе, тиристорах и нагрузочных ( элементах, первый геркон соединен с обмоткой второго геркона через последовательно включенный нагрузочный элемент, а параллельно первому геркону включен конденсатор, второй геркон соединен с обмоткой первого геркона через другой последовательно включенный на35 грузочный элемент, а параллельно второму геркону подключен другой конденсатор, мультивибратор включен параллельно источнику питания, и его выход соединен с тиристорами, включенными параллельно друг другу так, что уп4О равляющие входы каждого из них подключены к соответствующим обмоткам герконов, а выходы тнристоров подсоединены к входу счетчика.

На фнг, 1 представлена принципиальная схе- 45 ма реверсивного датчика перемещений; на фиг.

2 и 3 — принципиальные схемы блоков преобразования сигналов.

Датчик содержит герконы 1 и 2, помещенные в поле катушек 3 и 4 индуктивности, ис50 точник 5 питания, блок 6 преобразования сиг- . налов и счетчик 7. Геркон 1 соединяет источник 5 питания через блок 6 преобразования с обмоткой 4 геркона 2, а геркон 2 соединяет источник 5 питания через блок б преобразования сигналов с обмоткой 3 геркона 1. Один .! вход счетчика 7 подключен к обмотке 4 второго геркона, а другой его вход соединен с обмоткой 3. Сами герконы расположены над

746169 ющему через интегратор току, т.е. запись информации о движении колеса вперед. При дальнейшем его движении в этом направлении постоянный магнит 8 замыкает все время геркон 1, схема срабатывает, и на счетчике 7 фиксируется новое значение.

Если контролируемое колесо начинает двигаться в другом направлении, например назад, магнит 8 вначале проходит под герконом 2, который замыкается и подключает источник 5 питания к обмотке 3 геркона 1. При этом напряжение подается на второй вход счетчика 7, и осуществляется корректировка накопленного

I сигнала о движении колеса вперед (например списывается количество информации, соответствующее пройденному назад пути).

Таким образом, датчик позволяет фйксировать расстояние, пройденное контролируемым объектом, в данном случае колесом, учитывая при этом направление движения объекта.

Блок преобразования сигналов по схеме на фиг. 2 работает следующим образом.

При замыкании геркона 1 триггер 9 устанавливают так, чтобы сигнал с его выхода попадал на обмотку 4. Напряжение с выхода триггера 9 поступает также на инверсный вход элемента НЕ-И 14, запирая его, и на конденсатор 13 и через диод 16 подается на вход счетчика 7. Конденсатор 13 задает время протекания тока через счетчик 7 и существования поля катушки 4 (пока не разрядится емкость

12). После прохождения магнита 8 под герконом 2 на выходе конденсатора 13 появится сигнал, который перебросит триггер 9 в первоначальное положение.

Э5

При замыкании геркона 2 первым напря- жение поступает на триггеры 10 и 11 и на конденсатор 12. Диод 15 препятствует попаданию сигнала на инверсный вход элемента НЕ-И 14.

Сигнал с выхода триггера 10 поступает на друЮ гой вход счетчика 7, осуществляется перезапись информации. Емкостью конденсатора 12 задается время перезаписи. При разрядке конденса тора 12 схема возвращается в первоначальное положение.

На, фиг, 3 приведена еще одна схема блока 6 преобразования сигналов, которая работает следующим образом.

При замыкании геркона 1 первым сигнал проходит через нагрузочный элемент 17.на

50 конденсатор 18, заряжая его емкость. Одновременно сигнал устанавливает в открытое положение тиристор 21, который пропускает с выхода мультивибратора 20 импульсы положи-! тельной полярности на вход счетчика 7. Муль-

55 тивибратор 20 работает в автоколебательном режиме. На счетчике 7 записывается информация о движении контролируемого объекта вперед. Время записи задается временем раз6 ряда емкости конденсатора 18, при разрядке которой выключается тиристор 21 и перестает пропускать импульсы на вход счетчика 7, .При замыкании геркона 2 первым схема работает аналогично, Тиристор 22 пропускает на вход счетчика импульсы отрицательной полярности, что приводит к перезаписи информации на счетчике 7.

Изобретение имеет следующие преимущества: повышается точность датчика за счет исключения эксплуатационной погрешности при ложном срабатывании герконов что достигается защитными магнитными полями катушек и работой электронных схем блоков преобразования сигналов.

Формула изобретения

1. Реверсивный датчик перемещений, содержащий постоянный магнит, связываемый с перемещающимся объектом, источник питания, герконы, соединенные с лсточником питания, конденсатор и счетчик, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности путем исключения ложных срабатываний герконов, он снабжен катушками индуктивности, в поле которых размещены герконы, и блоком преобразования сигналов, первый геркон соединен через блок преобразования сигналов и источник питания с обмоткой катушки индуктивГ ности второго геркона, а второй геркон соединен через блок преобразования сигналов и источник питания с обмоткой катушки индуктивности первого геркона, выходы счетчика под-. ключены к обмоткам первого и второго герконов, 2. Реверсивный датчик по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блокпреобразования сигналов выполнен на счетных триггерах, элементе HE-И и диодах, первый геркон соединен с инверсным входом элемента НЕ-И, выход которого подключен к входу счетчика и через диод к обмотке второго геркона, которая соединена с другим входом элемента НЕ-И, параллельно первому геркону и обмотке индуктивности второго геркона включен счетный триггер и конденсатор, соединенные между собой, а паралелльно второму геркону и обмотке индуктивности первого геркона включены другой счетный триггер и конденсатор, также соединенные между собой, счетчик подключен к входу третьего счетного триггера, выход которого соединен с обмоткой второго геркона, а входы подключены к обмотке первого геркона и через другой диод к инверсному входу элемента НЕ-И.

3. Реверсивный датчик по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, .блок преобразования сигналов выполнен на мультивибраторе, тирис4 Ф ЬЦ\ Р

М

746169 8 торах и нагрузочных элементах, первый геркон другу так, что управляющие входы каждого соединен с обмоткой второго, геркона через из них подключены к соответствуняцим обпоследовательно включенный нагрузочный эле- моткам герконов, а выходы тнристоров под.мент, а параллельно первому геркону включен .соединены к входу счетчика. конденсатор, второй геркон соединен с обмот- 5 кой первого геркона через другой последова- Источннки информации, тельно включенный нагрузочный элемент, а па-. принятые во внимание при экспертизе раллельно второму геркону подключен другой 1. Авторское свидетельство СССР N 474003, конденсатор, мультивибратор включен параллель- кл. 6 08 С 9/04, 1975. но источнику питания, и его выход соединен 16 2. Авторское свидетельство СССР М 477440, с тиристорами, включенными параллельйо друг кл. 6 08 С 9/04, 1975 (прототип).