Устройство для измерения угловыхперемещений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИ ЕИЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. сеид»ву (22) Заявлено 090779 (23) 2790442/18=28 .

Сеюэ Советсннк

Соцнаянстнчесннк

Респубпнк рэ823842

Р1 М 3

I с присоединением зайвки Мо

6 01 В 7/30

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и,открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2304816и>плетень ЙВ 15

Дата опубликования описания 230481 (53) УДК б21.317.

° 39:531.71 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.Г. Шафир н Л.И. Гончаров (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ

ПЕРКМКЩЕНИЙ

11ель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства

30 для измерения угловых перемещений.

Изобретение Относится к KQHTpoJlb ио-измерительной,технике.и может быть использовано, s частности для измерения угловых перемещений реверсивИых многооборотных валов различных механизмов.

Известны устройства для угловых измерений, использующие принцип многоотсчетного многооборотного преобразования угловых перемещений в. электрический сигнал. К таким устройствам относится многоотсчетный многооборотный преобразователь угла,имевший первичные преобразователи точного и грубого отсчетов, сопряженные механическим редуктором, схемы согласования отсчетов и отображения результатов Ц).

Недостатком этого устройства яв-. ляется относительно низкое быстродействие и ошибки измерения, обусловленные конструктивными особенностями преобразователя (наличием редуктора и т.п.) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению . является устройство для измерения угловых перемещений, содержащее первичный преобразователь с пилообраз ной выходной характеристикой, под.ключенный к нему блок точного отсче та, блок грубого отсчета и импульсный источник возбуждения первичных: преобразователей точного и грубого отсчетов. Имеются также механический редуктор, связывающий первичные преобразователи точного н грубого отсчетов, и схема согласования отсчетов 123.

Однако применение механического редуктора и первичного преобразователя грубоГо отсчета позышает инерционно-массовые параметры подвижной системы устройства. Это увеличивает динамиЧеские .ошибки измерения, оссбенно нежелательные при использовании таких устройств в следящих системах. Кроме того, применение механического редуктора сопряжено с появлением люфта, вызывающего допол- "

2© нительнув погрешность определения углового положения. При достаточной малости эта погрешность компенсируется схемой согласования отсчетов.

Однако,,такая компенсация требует времени, что снижает быстродействие известного устройства.

823842

Поставленная цель достигается тем, между импульсным источником 10 возчто устройство снабжено блоком уп-! буждения и первым входом 14 схемы 8 равления грубым отсчетом и схемой совпадения, причем выход первого запоминания, к управляющему входу элемента 11 задержки подключен к элекоторой подкЛючен импульсный источ- ктрическому входу 3 первичного преник возбуждения, и первым элементом 5 образонателя 1 . Выход блока 4 точного задержк и, в ключе иным между этим ис- отсчета соединен как со входом схеточником и первичным преобразовате- мы 5 запоминания, так и с первым л, а блок грубого отсчета выпол- Входом 15 блока б УпРавления гРУбым нен н виде последовательно соединен- отсчетом. ных второго и тРетьего элементов за- (Q ВтоРой нход 16 блока 6 управления держки, схемы совпадения и- реверсив- грубым отсчетом и его третий вход 17 г BarIOMHHaRhlего узла, выход блока подключены, соответственно, к выхоточного отсчета соединен с первым ду схемы 5 запоминания и к выходу входом блока управления грубым отсче- второго элемента 12 задержки, Первый том и входом схемы запоминания, вы- выход 18 блока б соединен с управляход которой подключен ко второму вхо- ющим входом 19 реверсивного запоми15 ду блока управления грубым отсчетом, нающего узла 7, а второй выход 2р к третьему входу которого присоеди- блока б — со вторым входом 21 схемы нен выход второго элемента задержки, 8 совпадения. подключенного входом к выходу перво- Назначением блока б управления го элемента задержки, а первый и B To 20 грубым отсчетом является определение рой выходы блока управления грубым модуля и знака разности двух сигнаотсчетом соединены, соответственно, лов, поступающих на его входы 15 и с управляющим входом реверсивного 16 управление работой .реверсивного запоминающего узла и вторым входом запоминающего узла 7 и схемы 8 сонсхемы совпадения. паде ни я. Блок б управления грубым

Блок управления грубым отсчетом отсчетом (см. фиг. 2) содержит комн предлагаемом устройстве выполнен паратор 22, а также подключенные к в виде компаратора с подключенным его входом источник 23 опорного пок нему источником опорного сигнала стоянного сигнала и ячейку 24 фори ячейкой формирования модуля и зна- ЗО мирования модуля и знака разности ка разности двух сигналов, первый двух сигналов. и второй сигнальные входы которой Входы 15 и 16 блока б управления и ее управляющий вход являются, со- грубым отсчетом являются сигнальныответственно, первым, вторым и тре- ми входами ячейки 24, а вход 17 — ее тьим входами блока управления гру- З5 Управляющим входом. Ячейка 24 имеет бым отсчетом, а знаковый выход этой два выхода. Первый из них представячейки представляет собой первый вы- ляет собой первый ныход 18 блока упход блока управления грубым отсче- ранления грубым отсчетом. Второй ее том, а вторым его выходом является выход подключен к одному из входов выход компаратора. компаратора 22. Другой вход компаНа фиг. 1 изображена блок-схема 40 ратора 22 соединен с выходом источустройства; на фиг ° 2 — структурная ника 23 опорного сигнала. схема блока управления грубым отсче- Принцип работы устройства для изтом. мерения угловых перемещений основан

Устройстно для измерения угловых на периодической регистрации мгноперемещений содержит первичный преоб- 4 венных значений углового положения, разонатель 1 угла, вал 2 которого вала 2 первичного преобразователя 1, ; жестко соединен н процессе измерения, а также в определении и регистрации например, с помощью муфты с тем ва- алгебраической суммы числа полных лом, угловое положение которого под- ..оборотов этого вала, совершаемых н лежит измерению. Электрический вход 0 прямом и обратном направлениях, При

3 первичного преобразователя 1 слу- этом мгновенное значение углового жит для его возбуждения н момент ре- положения вала первичного преобразогистрации углового положения вала 2. вателя определяет точный (выход блоУстройство содержит также блок 4 ка 4), а алгебраическая сумма полточного отсчета, схему 5 запоминания, ных оборотов этого вала (ныход узблок б управления грубым отсчетом, ла 7) — грубый отсчет. ренерсинный запоминающий узел .7, схе- Для реализации этого принципа . му 8 совпадения, выход которой сое- требуется но-первых, чтобы выходная динен со счетным входом 9.реверсин- характеристика первичного преобразоного запоминающего узла 7, импуль- нателя 1 н пределах одного полного сный источник 10 возбуждения под- 60 оборота вала 2 представляла собой ключенный к управляющему входу схе- монотонную функцию (следовательно, мы 5 запоминания, цепочку из трех при множестве оборотов вала его ныпоследонательно соединенных первого, ходная характеристика становится nu-

t второго и третьепо, .элементов 1!, 12 и лообразной, н частности нинейно-ни13 задержни. Эта цепочка включена 65 лообразной) .

823842 производится, в виде двоичного сигнала на первом (знаковом) выходе 18 этой ячейки. Абсолютная величина разности ординат формируется в виде со ответствующего сигнала на втором выходе ячейки 24, откуда он поступает на одКн из входов компаратора 22.

Другой вход компаратора воспринимает сигнал от источника опорного напряжения. Величина этого сигнала соответствует заданной константе, которая, как это было указано выше, определяет максимально допустимое приращение (по модулю) выходного сигнала между двумя моментами регистрации углового положения вала 2 в пределах его одного оборота.

Сравнивая сигналы на-своих входах, компаратор 22 формирует на выходе 20 двоичный сигнал, зависящий от результата сравнения.

Двоичные сигналы, сформированные на первом 18 и втором 20 выходах блока б управления грубым отсчетом, поступают, соответственно, на управляющий вход 19 реверсивного запоминающего узла 7 и на второй вход 21 схемы 8 совпадения.

На выходе схемы 8 в момент поступления на ее первый вход 14 импульса от источника 10, прошедшего все три элемента 11, 12 и 13 задержки, возникают.логический нуль или единица.

Логическая единица образуется, если двоичный сигнал на втором входе

21 схемы 8 совпадения несет информацию о том, что изменение сигнала первичного преобразователя 1 за время между двумя последними моментами

его возбуждения превысило заданную константу. В противном случае на выходе схемы 8 совпадения образуется логический нуль.

Возникновение логической единицы на выходе схемы 8 совпадения отображает тот факт, что за укаэанное время вал 2 повернулся на угол, внутри которого он завершил полный оборот в прямом или обратном направлении.

Логический нуль или единица с выхода схемы 8 совпадения поступает на счетный вход 9 реверсивного запоминающего узла 7 ° !

Если на счетный вход 9 поступает логическая единица, то содержимое реверсивного запоминающего узла 7, определяющее грубый отсчет, увеличивается или уменьшается на масштабную единицу. Увеличение или уменьшение содержимого реверсивного узла 7 зависит от направления вращения вала

2, при котором был завершен полный оборот этого вала, что индентифицируется конкретным значением двоичного сигнала на управляющем входе

19 узла 7.

Если на счетный вход 9 поступает логический нуль, то содержимое реВо-вторых, необходимо, чтобы за время между двумя последовательными моментами регистрации углового положения вала 2, осуществляемой по сигналу на выходе блока 4 точного от= счета в пределах. одного оборота этого вала, приращение сигнала на выходе первичного преобразователя 1 точного отсчета не превышало по абсолютной величине заданную константу.

Эта константа должна быть меньше половины диапазона изменения выходной характеристики первичного преобразователя в пределах одного полного оборота, равного 2Й,, его вала 2. Конкретное значение константы, а также периодичность регистрации углового положения вала 2 зависит от выходной характеристики первичного преобразователя 1; используемого в устройстве.

Устройство для измерения угловых QQ перемещений работает следующим образом.

Импульсный источник 10 возбуждения генерирует импульсы, поступаю щие как на схему 5 запоминания, так 25 и на первый элемент 11 задержки.

Очередной импульс, воздействуя с одной стороны на схему 5 запоминания, обеспечивает передачу ее содержимого в блок 6 управления грубым отсче- g0 том через его второй вход 16.. С другой стороны, будучи смещенным во времени первым элементом 11 задержки, указанный импульс возбуждает электрический вход 3 первичного преобразователя 1. Благодаря этому, блок 4 точного отсчета воспроизводит сигнал, соответствующий угловому положению вала 2 первичного преобразователя 1 в момент поступления возбуждающего. импульса на электрический 4О вход 3. Сигнал, зафиксированный блоком 4 точного отсчета, передается в схему 5 запоминания и на первый вход

15 блока 6. управления грубым отсчетом. 45

Так выполняется передача в блок управления грубым отсчетом данных об угловом положении вала 2 в два последовательных момента возбуждения электрического входа 3 первичного преобразователя 1

Через. некоторое время, определяемое вторым элементом 12 задержки,от него на третий вход 17 блока 6 поступае . импульс, разрешающий обработку данных, 55 поступивших в этот блок через входы

15 и 16.указанные данные,как вьиае было оговорено, отображают собой значения ординат, соответствующих двум последним моментам регистрации углового положения вала 2. Блок 6 управления 60 грубым отсчетом определяет абсолютную величину и знак разности ординат, используя для этого ячейку 24 формирования модуля и,знака разности двух, сигналов. Знак разности ординат вос- 65

823842

8 версивного запоминающего узла 7 не меняется.

Как это следует из сказанного, точный отсчет отображается как блоком 4 точного отсчета, так и схемой

5 запоминания. Грубый отсчет фиксируется содержимым реверсивного запоминающего узла 7..

Отсутствие в конструкции устройства для измерения угловых переме щений первичного преобразователя грубого отсчета, схемы согласования отсчетов, а также механического редуктора, которые заменены электроннологическиъпи элемеитаии, несущими соответствующую функциональную нагрузку, обеспечивает повыаение быстродей- > ствия и точности работы устройства.

Формула изобретения

1, устройство дня измерения угловых перемещений, содержащее первичну и щео@разователь с пилообразной выходной характеристикой., подключенный к нейу блок точного отсчета, блок р5 грубоге отсчета g.импульсный источник возбуждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью цовыщеиия точности и быстродействия, оно снабжено блокоМ упраэиения грубым отсчетом и схе- Зо .мс и зааамииаю я, к управляющему входу которой подключен импульсный источник войбуждения, и иервьва элементом задержки, включенным между этим источиййом и первичным преобразователем а блок грубого отсчета манолнен в ваде последовательно.соедщиеннык. второго и третьего элементов задержки, схемы совпадения и реверсивного запоминающего узла, выход блока точного отсчета соединен с первым входом блока. управления грубым отсчетом и входом схемы запоминания, выход которой подключен ко второму входу блока управления грубым отсчетом, к третьему входу которого присоединен выход второго элемента задержки, подключенного входом к выходу, первого элемента задержки, а первый н второй выходы блока управления грубым отсчетом соединены, соответственно, с управляющим входом реверсивного запоминающего узла и вторым входом схемы совпадения.

2. Устройство по. п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления грубым отсчетом выполнен в виде компаратора с подключенными к нему источником опорного сигнала и ячейкой формирования модуля и знака разности двух сигналов, первый и второй сигнальные входы которой и ее управляющий вход являются, соответственно, первым, вторым и третьим входами блока управления грубым отсчетом, а знаковый выход, этой ячейки представляет собой первый выход блока управления грубым отсчетом, а вторым его выходом является выход компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1; Авторское свидетельство СССР н 1б5588, кл. 6 68 С 9/04, 1964.

2. Богдановский М.В. и др. ЦПУ с использованием синхронных элементов. Измерительная техника, 1975, 11, с. 21 (прототип) .

82384 2

Составитель С. Скрыпник

Техред Ж.Кастелевич КорректорИ. Синицкая

Редактор. Л. Белоусова

Заказ 2082/53

Тирам 642 ПоДписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Рауиюкая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. У кгород, ул. Проектная, 4